先端コンピュータグラフィックス原論

専門科目

基礎・理論

S

3Q

金

7限

⻄⽥ 友是

80名

1単位

3DCGはモデリング、レンダリング、アニメーションのパイプライン処理で構成される。レイトレーシングなどの基本的技術はともかくとして、この半世紀CG技術は常に進歩しており、いくつかの最新の技法の名前は知っていても、具体的なアルゴリズムまでは学習してないことが多いと思われる。本講義では、こうした先端CGアルゴリズムを習得し、単にCGソフトを使いこなすというのではなく、より効果的な表現力を増す可能性を学ぶ。講師はいくつかの手法の開発者でもあるので、どのように最新技法が生まれたかについても講義する。

（1）最新のCGアルゴリズムを習得し理解することで、CGソフトを利用する際、より高度な効果を得られる。
（2）CG技法の歴史的背景を知り、パイオニアについても知ることで質の高いレンダリング技法を身につける。
（3）CGプログラミングに必要な知識を習得し、SIGGRAPHなどで発表される最新の論文を理解する力をつける。

コンピューターグラフィックス、光源モデル、レンダリング、シエーデイング、モーフイング

CG技法のパイオニアとモデリング

CGの歴史とパイオニア、データ構造、CSGモデル、サブデビジョンサーフェス、フラクタル、メタボール、座標変換、同次座標の解説をする。

遠隔授業

モデリングとシミュレーション

自由曲面処理、自由形状変形、点群処理、自然物のシミュレーションの解説をする。

遠隔授業

レンダリングの基礎

視野クリッピング、Ｚバッファー法などの隠面消去、各種光源モデル、ソフトシャドウ、シャードーマップ、スペキュラーなどのBRDFを解説する。

遠隔授業

レンダリングの応用

ラジオシティ法・グローバルイルミネーッション、フパストレーシング、ォトンマップ、大気散乱、ボリュームレンダリング、レイマーチング、サブサーフェススキャタリングの解説をする。

遠隔授業

多様なレンダリング

各種マッピング（UVマッピング、ソリッドテクスチャー、ミップマップ）、イメージベースレンダリング、アンチエリアシング、モーションブラー、GPUレンダリング、PRTの解説、加えていくつかのプログラムを体験学習する。

遠隔授業

レンダリングおよびアニメーション

NPR（非写実表現）、キーフレームアニメーション、パーティクルシステムを解説する。またSIGGRAPHでの作品を見る映像技術を解説する。

遠隔授業

アニメーション

物理モデルシミュレーション、流体シミュレーション、インバースキネマチックス、モーフィングの解説をする。

遠隔授業

アニメーションおよび事例の探求

SIGGRAPH出品映像にみる技法、パーティクルシステム、画像処理（マスク処理、グラフカット）、コンピューテーショナル・フォトグラフィー、CGを利用したマニュファクチャリングの解説をする。

遠隔授業

講義形式

5段階評価（S〜D）
（1）中間課題（講義内容から選出、調査も含む）のレポート提出（50%）
（2）最終課題のレポート提出（50%）

教科書は特に使用しない。基本的にCGの基礎は学んでいることが好ましい。数式を利用してアルゴリズムの説明をすることがあるが、数学力がなくても理論が理解できればいい。講義中ではプログラミング言語は特に講義はしないが、プログラミングに興味ある学生は学んだCGアルゴリズムをもとに、最終課題では簡単なものを提出（プログラムソースと結果画像）してくれてもいい。

なし

書籍に関しては、
コンピュータグラフックス／CGARTS協会／ISBN：9784903474496

体験教材としては https://www.cgarts.or.jp/book/tmlist/cgexp/index.html
基礎的知識のWeb教科書としては http://nishitalab.org/user/nis/CG/cgtxt/index2.htm