A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Képszintézis
Image Synthesis
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIIIMA23 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 5 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
Szécsi László
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
szecsi.laszlo@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
Irányítástechnika és Informatika Tanszék
|
||||||||||||
| Kar | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Tantárgy weboldala | http://cg.iit.bme.hu/portal/content/kepszintezis-0 | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
Előadások:
1. A grafikus hardver felépítése, az inkrementális csővezeték lépései, programozható egységek. Modern grafikus API felépítése és használata (geometria-definíció, shaderprogramok, a csővezeték állapottere), shader nyelvek.
2. Textúrák. Textúra-koordináták. Textúra-formátumok. Szűrés. Mipmapelés. Plakátok (billboards). Plakátfelhők. Keverés (blending) és átlátszóság.
3. A fény jellemzői, fluxus, sugársűrűség, spektrum. Árnyalási egyenlet felületeken. BRDF. Absztrakt fényforrások.
4. Kockatextúrák (cube textures) és a környezeti leképezés (environment mapping). Az ideális tükör felületi fényvisszaverődési modell. Microfacet model, fizikai alapú rendering.
5. Többmenetes (multi-pass) képalkotás. A lokalitás problémája. A rajzolási célpont (render target) fogalma. MRT (multiple render target, több párhuzamos rajzolási célpont). Késleltetett árnyalás (deferred shading). Portálok. Imposztorok. Gömbplakátok (spherical billboards).
6. Egyszerű képfeldolgozási műveletek (fényesség-transzformáció, küszöbözés, konvolúcióalapú szűrések, élkeresés)
7. Sugárkövetés. Sugáregyenlet. Implicit egyenletek. Metszésszámítás. Gyorsító struktúrák. RTX. OptiX.
8. Implicit felületmodell, távolságfüggvény-reprezentáció, gömbkövetés. Kvadratikus felületek. Területi fényforrások, árnyékok, ideális visszaverődés.
9. Monte-Carlo szimuláció és térfogat-vizualizációs módszerek: Fényterjedési jelenségek szimulációja és a szimuláció eredményének megjelenítése.
10. Fényútkövetés. BRDF-mintavételezés. Orosz rulett. Kétirányú fényútkövetés.
11. Árnyalási egyenlet fényelnyelő anyagokban. Hatáskeresztmetszet.
12. Radiosity. Fotontérkép-módszer. Virtuális fényforrások módszere. Metropolis Light Transport.
Gyakorlatok:
1. Növényzet modellezése és megjelenítése. 3D kamera, modellbetöltés, színtérkezelés, geometry instancing. Plakátok. Alpha-to-coverage.
2. Fizikai alapú árnyalás. Absztrakt fényforrások. Lambert, Phong, Phong-Blinn BRDF megvalósítása, műtermékek és nem-plauzibilis jelenségek. Plauzubilis BRDF-modellek: max-Blinn, Schlick. Environment mapping.
3. Többmenetes módszerek: tükröződés és utófeldolgozás. Textúrába rajzolás, többszörös rajzolási célok, ezekhez kapcsolódó elemek a grafikus API-ban. Környezet-textúra dinamikus előállítása. Utófeldolgozás: Mozgási elmosás. Mélységélesség szimulációja.
4. Rekurzív sugárkövetés. Elsődleges sugarak generálása. Metszésszámítás. Több objektum kezelése. Textúrák. Árnyékok. Tükrözések, rekurzív sugárkövetés. Zajszűrés.
5. Fényútkövetés. BRDF-mintavételezés: diffúz, Schlick. Fényforrások mintavételezése, lágy árnyékok. Orosz rulett.
6. Térfogati sugárkövetés. Elnyelő közeg. Sugárzó közeg. Szóródás, fázisfüggvény mintavételezése. Inhomogén közeg.
A tárgy a 3D virtuális világok fizikai alapú képszintézisének eljárásait tárgyalja. A hallgatók megismerik a számítógépes grafika vizuális informatikában használt korszerű megoldásait és az azokat támogató hardvereszközök működését, anélkül, hogy összetett szoftver-rendszereket vagy alacsony szintű programozási felületeket kellene használniuk.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
Előadás,
egyéni vezetett gyakorlat
Tanulástámogató anyagok
Online források
Kiadott; jegyzet és előadásfóliák
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Programozás,
számítógépes grafika, matematika, fizika.
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Programozás,
számítógépes grafika, matematika, fizika.
Általános szabályok
Követelmények:
Szorgalmi
időszakban
A
laboratóriumi gyakorlatokat 0-6 pontos skálán értékeljük. A jegybe a legjobb 4
számít bele, legfeljebb 24 pont erejéig. 3 db házi feladatot adunk ki a
félévben egyenletesen elosztva, ezeket két héten belül lehet beadni. 0-20
pontos skálán értékeljük őket. A legjobb 2 számít bele az érdemjegybe, tehát 40
pontot lehet szerezni. A laborok és a házi feladatok pontszámából legalább 26
pontot meg kell szerezni (összpontszám 40% százaléka).
Vizsgaidőszakban
A hallgatók a félévközi jegyet egy géptermi (vagy online írásbeli) vizsgazárthelyi alapján kapják. A szorgalmi időszakban megszerezett pontok a vizsgapontszám 64%-át adják, további 36 pont a vizsgafeladatokra kapható. Az osztályzatot az alábbi ponthatárok alapján számoljuk:
0-39%: elégtelen
40-54%: elégséges
55-69%: közepes
70-84%: jó
85-100%: jeles
Pótlási lehetőségek:
A laborgyakorlatok
és házi feladatok nem pótolhatók, de csak a legjobb 2/3 számít bele az értékelésbe.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Általános programozási ismeretek szükségesek. A C++ ismeretét feltételezzük, ezen felül a Kotlin, GLSL, tapasztalat segít, de Java, JavaScript alapok is könnyen átvihetők. A Számítógépes grafika tárgy előzetes hallgatása lehetőség szerint javasolt, de a tárgy egyik célja, hogy a Számítógépes grafikát nem hallgatott hallgatók is kapcsolatba kerüljenek annak a szakirányon releváns elemeivel.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.