Graphics Pipeline & GPU

CS255. Computer Graphics

Prof. Vadim E. Turlapov

Exam Topics

CG & Visual computing

1. Что такое Визуальные вычисления и Компьютерная графика в широком смысле (привести примеры)? Аппаратное и программное обеспечение Компьютерной графики.

Color Theory

1. Восприятие цвета. Аддитивные и Субтрактивные модели цвета. Разложение монохромных цветов
2. CIE модели. XYZ цветовая модель. Стандартный наблюдатель. Хроматическая CIE-диаграмма и цветовое покрытие для различных систем. Преобразования XYZ в RGB и обратно.
3. HSB и другие модели (интуитивные модели). Гамма-коррекция. Глубина цвета. Палитра. Схема управления цветом изображения

Raster Formats

1. Растровые графические форматы. Структура формата BMP

GDI+

1. GDI+ в C# и Class Graphics в GDI+

Image processing

1. Как получается цифровое изображение
2. Что такое гистограмма? Что может быть дефектом в изображении?
3. Линейная коррекция дефектов изображения
4. Нелинейная коррекция недостаточной контрастности
5. Компенсация неравномерности освещения
6. Цветокоррекция изображений. Гипотеза Gray World.
7. Цветокоррекция изображений. Цветовая коррекция с помощью "autolevels".
8. Коррекция с опорным цветом. Статистическая цветокоррекция.
9. Адаптивная бинаризации изображений
10. Операции математической морфологии: Расширение; Сужение (Эрозия); Закрытие; Oткрытие.
11. Шум в бинарных изображениях. Операция Свертки и усреднение (box filter).
12. Медианный фильтр. Фильтр гауссовского размытия
13. Как бороться с шумом оборудования
14. Выделение точек контура. Аппроксимации (маски) Roberts, Prewitte и Sobel

Splines

1. Интерполяционный многочлен Лагранжа
2. Однородные координаты. Аффинные и выпуклые комбинации точек.
3. Параметрические кривые. Интерполяционные сплайны. Сплайны Эрмита. Выбор касательных и типы интерполяционных сплайнов
4. Сплайны Безье. Алгоритм де Casteljau (геометрический)
5. Сплайны Безье. Многочлены Бернштейна. Свойства сплайнов Безье. Рациональный сплайн Безье.
6. В-сплайны. Равномерные и неравномерные B-сплайны (NURBS) 2-го порядка. Кратность узлов. Свойства В-сплайнов.
7. Открытые интервалы. Связь между сплайнами Безье и NURBS, роль однородных координат

Coordinate method in Computer Graphics

1. Однородные координаты
2. Трансформация объектов сцены. Элементы матрицы преобразования 4х4.
3. Матрицы 4x4 поворота и параллельного переноса в 3D
4. Иерархическая классификация проекций
5. Геометрическая интерпретация одноточечной перспективы
6. Методы создания перспективных видов посредством вращения в сочетании с одноточечной перспективой
7. Камера и перспективные преобразования.
8. Реконструкция трехмерных объектов из перспективных проекций. Захват движения

Local Lighting Models and Shading Models

1. Освещение. Модели отражения света. Модель зеркального отражения источника (модель Фонга)
2. Уравнение зеркального отражения в DirectX. Halfway Вектор.
3. Модель диффузного отражения (модель Ламберта).
4. Диффузно рассеянный свет (ambient). Ослабление.
5. Моделирование преломления света
6. Shading (шейдинг). Методы шейдинга по Ламберту, Гуро, Фонгу. Полосы Маха.

Texture mapping & anti-aliasing

1. Методы наложения текстуры. Поточечная выборка и артефакты. Необходимость фильтрации.
2. MIP-отображение. Билинейная фильтрация.
3. Артефакты дискретности глубины. Коррекция перспективы.
4. MIP-полосатость. Расчет LOD и линейная фильтрация. Трилинейная фильтрация. Анизотропная фильтрация.
5. Bump Mapping & Normal Mapping
6. Сглаживание. Краевой & Полный антиалиасинг

Graphics Pipeline & GPU

1. Геометрическая этап графического 3D конвейера.
2. Этап рендеринга графического 3D конвейера.
3. Классическая архитектура вершинного и пиксельного (фрагментного) шейдера
4. Современные графические процессоры.
5. Базовое программное обеспечение для 3D-графики. OpenGL.
6. Основы GLSL