Table of Contents

B4M39MMA – Multimédia a počítačová animace

Multimédia a počítačová animace (B4M39MMA)

Tato stránka je oficiálním zdrojem informací pro studenty předmětu B4M39MMA oboru Počítačová grafika magisterského programu Otevřená informatika na Fakultě elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze. Předmět je zajišťován Katedrou počítačové grafiky a interakce (K13139). Praktickou část předmětu zajišťuje Institut intermédií (IIM) při FEL ČVUT v Praze.

Přednáška: čtvrtek 12.45 T2:C3-51
Cvičení: čtvrtek 14.30 T2:H1-24c, dveře H1-25 (IIM - halové laboratoře FEL)
Přednášející: Ing. Roman Berka, Ph.D. - berka [at] fel.cvut.cz
Cvičící: Ing. Ondřej Slabý - slabyon3 [at] fel.cvut.cz
Rozsah: 2p 2l
Rozvrh: B4M39MMA

Odkazy

Anotace

Předmět je zaměřen na výklad metod používaných v oblasti počítačové animace. Studenti získají přehled o algoritmech a metodách reprezentace typických problémů v oblasti počítačové animace (inverzní kinematika, animace lidské postavy, dynamika aj.) Část předmětu je též zaměřena na principy kreativních postupů při vytváření zvuku a videa jako součásti audio-vizuálních projektů. V předmětu zazní i několik přednášek popisujících vybrané problémy z oblasti technologií pro filmovou produkci (MOCAP, Stereoskopický obraz, aj.).

Cíl předmětu

Cílem předmětu je poskytnout informace o metodách řešení typických problémů v projektech z oblasti počítačové animace, virtuální reality a filmové produkce. Snahou je ukázat teoretický základ metod používaných v těchto oblastech a umožnit studentům, aby si tyto probrané techniky mohli sami vyzkoušet v rámci semestrálních projektů.

Náplň předmětu

V průběhu semestru studenti navštěvují přednášky a cvičení. Kromě toho pracují na zadaných tématech a vypracovávají semestrální úlohy v podobě implementace řešeného problému doprovázené dokumentací v určeném formátu a podpořené osobní prezentací před ostatními studenty.

V době cvičení jsou se studenty organizovány konzultace k semestrálním úlohám a v části cvičení probíhá kurz v prostředí Unreal Engine zaměřený na tvorbu scén a zejména kódování řídících algoritmů v tomto prostředí. V rámci cvičení proběhne i výsledná prezentace úloh, která může mít formu jedné ucelené kompozice, kde výstupy z jednotlivých úloh spolupracují a doplňují se. Tento způsob práce podporuje vzájemnou komunikaci a smysl pro týmovou spolupráci, současně umožňuje studentům sledovat práci ostatních na jejich úlohách a prakticky si vyzkoušet i další postupy než jen ty, které potřebují pro řešení své úlohy.

Cvičení budou probíhat v laboratoři Institutu intermédií.

Požadavky na vstupní znalosti

Základy fyziky z oblasti kinematiky, dynamiky hmotného bodu a tuhého tělesa. Schopnost programovat v jazyce C++.

Harmonogram přednášek

Pořadí Téma Odkaz
1 Počítačová animace a její popis 01-intro-tools.pdf
2 Dynamika, částicové systémy 02-dynamics.pdf
3 Fluidní dynamika v počítačové animaci 03-fluid-dynamics.pdf
4 Modelování šatů 04-cloth-animation.pdf
5 Modelování a animace lidské tváře 05-facial-animation.pdf
6 Inverzní kinematika 06-inverse-kinematics.pdf
7 Systémy pro zachytávání pohybu MOCAP 07-motion-capture.pdf
8 Animace davu 08-animation-of-crowd.pdf
9 LOD v počítačové animaci 09-lod.pdf
10 Řízení animace, umělý život 10_artificial_life.pdf
11 Produkční řetězec a techniky kompozice videa 12-production_flow.pdf
12 Stereoskopické zobrazování 11-stereoscopic_projection.pdf
13 Virtuální produkce. Štěpán Kment - host
14 Vybrané problémy z oblasti snímání pohybu a zpracování pohybových dat Štěpán Kment - host

Harmonogram cvičení

Cvičení budou vedena jako konzultace k realizaci semestrálních projektů a jako kurz programování v prostředí Unreal Engine.

1 Úvod do předmětu, zadání semestrálních úloh.
2 UI UE, základní úvod do prostředí Unreal Engine 5.
3 API UE, úvod do API Unreal Engine 5. Ukázkový Plugin UE Projekt UE Projekt (doplněno) Prezentace
4 Dynamika, simulace pohybu tuhého tělesa. Dynamika (šablona) Dynamika (doplněno) Prezentace
5 Fluidní dynamika, návrh dynamické simulace tekutiny. Tekutiny (šablona) Tekutiny (doplněno) Prezentace
6 Šaty, model pro simulaci látky. Látka (šablona) Látka (doplněno) Prezentace
7 Tvář, animace a řízení modelu tváře. Tvář (šablona) Tvář (doplněno) Prezentace
8 Check point
9 IK, inverzní kinematika modelu. IK (šablona) IK (doplněno) Prezentace
10 Dav,  simulace davu - návrh simulátoru. Dav (šablona) Dav (doplněno) Prezentace
11 MOCAP, sběr a nahrávání pohybových dat. MOCAP nahrávky Prezentace
12 MOCAP, používání pohybových dat. Modely Models (menší varianta) UE Scéna
13 Prezentace semestrálních úloh.
14 Hodnocení semestrálních úloh, prezentací, zpětná vazba

Software na cvičení

Pro plnění úloh na jednotlivých cvičeních se bude používat následující software.

Kritéria hodnocení

Podmínkou k získání zápočtu je odevzdání semestrální práce a její prezentace na konci semestru. Zkouška je povinná.

Celkem může student získat během semestru 100 bodů a z toho:

Klasifikace je pak dána tabulkou:

90-100 A výborně
80-89 B velmi dobře
70-79 C dobře
60-69 D uspokojivě
50-59 E dostatečně
0-49 nebo nesplnění podmínek k zápočtu F nedostatečně

Okruhy otázek ke zkoušce PDF.

Jak má formálně semestrální práce vypadat, najdete zde: Formální požadavky

Semestrální projekty

Zadání řeší týmy s max. 2 členy.

Navrhněte a implementujte některý z níže uvedených modelů ve formě objektu nebo pluginu v prostředí Unreal Engine. Úlohu je možné implementovat i v jiném prostředí (např. Unity) po dohodě s cvičícím. Projekt vypracujte v jedno nebo dvoučlenném týmu.

Odevzdávání

Hotové semestrální projekty odevzdejte cvičícímu (Ing. Ondřej Slabý - slabyon3 [at] fel.cvut.cz), a to buď formou archivu - ten můžete zaslat e-mailem, nebo odevzdat na posledním cvičení. Druhá možnost je zaslat odkaz na repozitář, kde máte projekt uložený (např. GitLab) vč. případné větve/commitu, pokud se liší od výchozí. Odevzdávejte alespoň týden před zkouškovým termínem, na který se chcete hlásit.

Nezapomeňte odevzdat jak kód, tak zprávu.

Skupina úloh Konkrétní úloha Řešitel úlohy Hodnocení (body)
1. Implementace IK solveru. Gardoň
Testovací aplikace pro simulaci látek/tkanin.
2. sukénka na tanečnici
3. protržení plátna nárazem objektu Hlavová, Cezner
3. protržení plátna nárazem objektu 2 Desiatov, Nahodil
Model tváře
4. řízení pomocí významných bodů
5. parametrizace daty z MOCAPu Smělý, Sakař
6. převod reálné masky na model
Simulace davu s detekcí objektů v kolizní vrstvě.
7. pohyb po městě v MHD Hliavitskaya
8. dav na náměstí
9. krizová situace
Simulace tekutin. Profota, Jelínek
10. simulace vodopádu
11. příboje na pláži
12. jezu
13. voda unikající z přehrady (rybníka) Rakušan, Kvasnica
14. tornádo
15. písek Muroňová, Loucký
Simulace exploze
16. odletující trosky
17. srážka asteroidů Bacík, Sakmary
Simulace objektů ve stavu bez tíže
18. kapky vody (kapaliny)
19. pevné objekty s různou tuhostí

Materiály k tématům

Inverzní kinematika

MOCAP

Dynamika částic a fluidní dynamika

Modelování tváře a šatů

Animace davu

Hudba a zvuk