Cursus Computergraphics

Les 1 • Kleurmodellen en kleurruimtes

Introduceert RGB-, HSV- en perceptuele kleurmodellen die in graphics-pipelines worden gebruikt. Studenten passen kleurruimteconversies toe die relevant zijn voor weergave- en renderingsworkflows.

Les 2 • Coördinatensystemen en transformaties

Definieert 2D- en 3D-Cartesische ruimten, homogene coördinaten en basistransformaties. Bouwt de wiskundige woordenschat op die in alle volgende hoofdstukken wordt gebruikt.

Les 3 • Geschiedenis en reikwijdte van computergraphics

Traceert de evolutie van vroege rasterbeeldschermen tot moderne GPU-gestuurde rendering. Plaatst het vakgebied in context, dat zich uitstrekt over games, film, simulatie en visualisatie.

Les 4 • Overzicht van de graphics-pipeline

Brengt de stadia in kaart van geometrie-ingang tot uiteindelijke pixeluitvoer in een standaardpipeline. Biedt een mentaal model dat elk onderwerp in latere hoofdstukken verankert.

Les 1 • Anti-aliasing en sampling

Legt aliasing-artefacten, supersampling, MSAA en filtergebaseerde oplossingen uit. Koppelt samplingtheorie aan beeldkwaliteitsbeslissingen die in de hele pipeline worden genomen.

Les 2 • Lijntekenalgoritmen

Behandelt het Bresenham- en DDA-algoritme voor efficiënte op gehele getallen gebaseerde lijnrasterisatie. Verbindt pixelnauwkeurigheid met de bredere rasterisatiefase van de pipeline.

Les 3 • Clipalgoritmen

Introduceert de Cohen-Sutherland- en Sutherland-Hodgman-algoritmen voor viewport-clipping. Zorgt dat alleen zichtbare geometrie wordt verwerkt, wat de renderingsprestaties optimaliseert.

Les 4 • Technieken voor het vullen van polygonen

Leert scanline-vulling, floodfill- en edge-table-methoden voor het renderen van massieve polygonen. Bereidt studenten voor op driehoekrasterisatie die in 3D-pipelines wordt gebruikt.

Les 1 • Quaternionen voor rotatie

Introduceert quaternionalgebra als een gimbal-lock-vrije rotatierepresentatie. Behandelt SLERP-interpolatie voor vloeiende animatieovergangen tussen oriëntaties.

Les 2 • Mesh-representatie en datastructuren

Behandelt vertexbuffers, indexbuffers, half-edge-structuren en winged-edge meshes. Bereidt studenten voor om 3D-geometrie efficiënt op te slaan en te doorlopen in code.

Les 3 • Bekijken en projectie

Construeert view-matrices met look-at-formuleringen en leidt perspectief- en orthografische projecties af. Verbindt camerawiskunde met de vertex-transformatiefase.

Les 4 • Vectoren en matrices in 3D

Evalueert inwendig product, uitwendig product en matrixbewerkingen die essentieel zijn voor 3D-graphics. Vestigt de lineaire algebra-toolkit die wordt gebruikt in elke volgende 3D-berekening.

Les 1 • Lichtbronnen en eigenschappen

Definieert directionele-, punt-, spot- en oppervlaktelichttypen en hun wiskundige representaties. Vestigt de belichtingsingangen die door alle shadeermodellen worden gebruikt.

Les 2 • Omgevings-, diffuse en spiegelende shadeering

Leidt de Phong- en Blinn-Phong-reflectiemodellen component voor component af. Studenten implementeren deze modellen in shadercode en stemmen materiaalparameters af.

Les 3 • Schaduwtechnieken

Behandelt schaduwkaarten, schaduwvolumes en percentage-close filtering voor zachte schaduwen. Verbindt schaduwalgoritmen met dieptebufferconcepten uit het hoofdstuk over projectie.

Les 4 • Grondbeginselen van fysiek gebaseerd renderen

Introduceert de microfacet-BRDF, energiebehoud en de metallic-roughness-workflow. Overbrugt klassieke shadeering naar moderne PBR-pipelines die in de productie worden gebruikt.

Les 1 • Normaal- en bump mapping

Leidt tangent-space normal mapping af en vergelijkt dit met object-space- en world-space-varianten. Breidt oppervlaktedetail uit zonder het aantal mesh-polygonen te vergroten.

Les 2 • Grondbeginselen van texture mapping

Behandelt UV-coördinaten, texture sampling en wrap-modes voor het toepassen van 2D-afbeeldingen op 3D-oppervlakken. Verbindt texture lookups met de fragmentshaderfase.

Les 3 • Geavanceerde oppervlaktekaarten

Behandelt displacement-, ambient occlusion-, roughness- en emissieve kaarten in PBR-workflows. Integreert meerdere textuurkanalen in een samenhangende materiaaldefinitie.

Les 4 • Mipmapping en filtering

Legt mipmap-generatie, trilineaire filtering en anisotrope filtering voor verre oppervlakken uit. Behandelt aliasing-artefacten veroorzaakt door textuurverkleining.

Les 1 • Vertex-shader programmeren

Behandelt vertex-attribuutingangen, uniforme buffers en MVP-transformatie-implementatie in shadercode. Studenten produceren correct getransformeerde clip-space-geometrie.

Les 2 • Compute-shaders en GPGPU

Introduceert compute-shader-dispatch, gedeeld geheugen en synchronisatiebarrières. Stelt studenten in staat om niet-grafische paralleltaken naar de GPU te verplaatsen.

Les 3 • Overzicht van GPU-architectuur

Legt SIMD-uitvoering, warp/wavefront-scheduling en geheugenhiërarchie op moderne GPU's uit. Biedt de hardwarecontext die nodig is om efficiënte shadercode te schrijven.

Les 4 • Fragment-shader programmeren

Implementeert belichtingsvergelijkingen, texture sampling en uitvoerblending in fragmentshaders. Verbindt shadeermodellen uit hoofdstuk 4 met uitvoerbare GPU-code.

Les 1 • Whitted ray tracing

Implementeert recursieve ray tracing met reflectie, refractie en schaduwstralen. Demonstreert globale effecten die niet haalbaar zijn met alleen lokale shadeermodellen.

Les 2 • Monte Carlo path tracing

Introduceert Monte Carlo-integratie, importance sampling en de renderingvergelijking. Studenten bouwen een unidirectionele path tracer met directe en indirecte illuminatie.

Les 3 • Denoising en hybride rendering

Behandelt temporele accumulatie, AI-gebaseerde denoising en hybrides van rasterisatie en ray tracing. Verbindt de kwaliteit van offline path tracing met real-time haalbaarheid.

Les 4 • Grondbeginselen van ray casting

Leidt ray-bol-, ray-driehoek- en ray-AABB-botsingstests af vanuit de eerste beginselen. Vestigt de kernprimitieve bewerkingen die in alle ray tracing-algoritmen worden gebruikt.

Les 1 • Detailniveau en culling

Introduceert LOD-schakeling, mesh-vereenvoudiging, frustum culling en occlusie culling. Handhaaft de framerate door de geometrie die per frame wordt verwerkt te verminderen.

Les 2 • Schermruimte-effecten

Implementeert SSAO, SSR en SSGI met behulp van diepte- en normaalbuffers uit de G-buffer. Voegt globale illuminatiebenaderingen toe met lage rekenkosten.

Les 3 • Deferred rendering-pipeline

Construeert een G-buffer met kanalen voor positie, normaal, albedo en materiaal voor deferred shading. Ontkoppelt geometrie- en belichtingspassen om veel dynamische lichten te ondersteunen.

Les 4 • Procedurele en terreinrendering

Behandelt op ruis gebaseerde terreingeneratie, tessellationshaders en clipmap-LOD voor grote terreinen. Integreert procedurele technieken in de geavanceerde rendering-pipeline.