Ρ204 – Εικονική Πραγματικότητα και Γραφικά Υπολογιστών

/by

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 3

Τυπικό εξάμηνο διδασκαλίας: 2ο Εξάμηνο

Διδασκαλίας:

Ενδεικτικά προαπαιτούμενα:

Διδακτικές Μονάδες: 7.5

Σκοπός και στόχοι του μαθήματος:

Το μάθημα έχει ως σκοπό να παρέχει στους φοιτητές γνώσεις σχετικά με το υλικό και λογισμικό γραφικών που χρησιμοποιείται σε παραγωγή παιχνιδιών και ταινιών, με παράλληλη πρακτική εφαρμογή των τεχνικών σε OpenGL. Επίσης, να κατανοήσουν και να μπορούν να εφαρμόσουν οι φοιτητές τις τρέχουσες και μελλοντικές τεχνολογίες για την αξιολόγηση, υλοποίηση και λειτουργία περιβαλλόντων εικονικής ή/και επαυξημένης πραγματικότητας, καθώς και τρισδιάστατων διεπαφών χρήστη βασισμένων σε συσκευές για φυσική διάδραση.

Τύπος Μαθήματος: Υποχρεωτικό

Κατεύθυνση:

  • Εισαγωγή στα γραφικά υπολογιστών. Εισαγωγή στην OpenGL και την GLSL. Συστήματα και μοντέλα γραφικών. Συσκευές απεικόνισης και συσκευές εισόδου. Σημεία και γραμμές. Αλγόριθμοι σχεδίασης γραμμών, κύκλων και ελλείψεων.

  • Δισδιάστατοι γεωμετρικοί μετασχηματισμοί – Ομογενείς συντεταγμένες. Δισδιάστατη θέαση – Συντεταγμένες παραθύρου και viewport. Αλγόριθμοι περικοπής σημείων, γραμμών και πολυγώνων.

  • Ζητήματα τρισδιάστατων γραφικών. Αναπαραστάσεις τρισδιάστατων αντικειμένων. Τρισδιάστατοι γεωμετρικοί μετασχηματισμοί. Τρισδιάστατη θέαση. Συντεταγμένες θέασης, προβολές, περικοπή. Μέθοδοι ανίχνευσης ορατών επιφανειών.

  • Πηγές φωτός – βασικά μοντέλα φωτισμού. Ιδιότητες φωτός. Χρωματικά μοντέλα.

  • Σχεδίαση ακολουθιών σχεδιοκίνησης (animation). Συστήματα καρέ κλειδιών – καθορισμός κίνησης – μορφοποίηση – δημιουργία ενδιάμεσων καρέ. Αναδρομικά οριζόμενες καμπύλες – fractals – γραφικά χελώνας – ιχνηλάτηση ακτίνας, radiosity.

  • Συστήματα VR – Βασικά χαρακτηριστικά συστημάτων εικονικής πραγματικότητας (VR). Αρχιτεκτονική VR συστημάτων. Συστήματα ιχνηλάτησης, συστήματα σύλληψης κίνησης, γάντια δεδομένων. Οθόνες απεικόνισης.

  • Στερεοσκοπική όραση – θεμελιώσεις του ανθρώπινου οπτικού συστήματος. Σήματα βάθους. Στερέοψη. Σύνθεση στερεοσκοπικών ζευγών.

  • Απτική απόδοση – απτική αίσθηση. Απτικές συσκευές. Αλγόριθμοι για απτική απόδοση.

  • Ανάπτυξη λογισμικού VR και AR. Αρχιτεκτονικές Κυρίου/Υπηρέτη και Πελάτη/Εξυπηρετητή. VR Juggler και XVR. Παράμετροι και ρύθμιση κάμερας. Αναγνώριση προτύπων. AR Toolkit.

  • Τρισδιάστατες διεπαφές χρήστη. Τεχνικές διάδρασης για επιλογή, χειρισμό και πλοήγηση. Παρουσία: ιδέα, ορισμός, μέτρηση και εφαρμογές.

Βιβλιογραφία:

1. John F. Hughes, Andries Van Dam, Morgan Mc Guire ,David F. Sklar , James D. Foley, Steven K. Feiner and Kurt Akeley ,”Computer Graphics: Principles and Practice”, 3rd Edition, Addison- Wesley Professional, 2013. (UNIT I, II, III, IV).
2. Donald Hearn and Pauline Baker M, “Computer Graphics”, Prentice Hall, New Delhi, 2007 (UNIT V).
3. Steve Aukstakalnis, “Practical Augmented Reality: A Guide to the Technologies, Applications, and Human Factors for AR and VR”, Addison-Wesley Professional, 1st edition, 2016.
4. Bowman, Doug A.; Kruijff, Ernst; LaViola Jr., Joseph J.; Poupyrev, Ivan , “3D User Interfaces: Theory and Practice” , Addison-Wesley , 2005 , ISBN:0201758679.