Table of Contents

B4M39MMA – Multimédia a počítačová animace

Katedra počítačové grafiky a interakce

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 T2: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 Generativní metody v počítačové animaci 11-generative-animation.pdf
12 Produkční řetězec a techniky kompozice videa 12-production_flow.pdf
13 Vybrané problémy filmového post-produkčního procesu. host
14 Stereoskopické zobrazování 11-stereoscopic_projection.pdf

Harmonogram cvičení

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

Pořadí Téma Data / Projekt Prezentace
1 Úvod do předmětu, zadání semestrálních úloh.
2 UI UE, základní úvod do prostředí Unreal Engine 5. Projekt ukázky
3 API UE, úvod do API Unreal Engine 5. Ukázka pluginu UE Projekt Prezentace
4 Dynamika, simulace pohybu tuhého tělesa. UE Projekt (šablona) UE Projekt (doplněno) Prezentace
5 Fluidní dynamika, návrh dynamické simulace tekutiny.
6 Šaty, model pro simulaci látky.
7 Tvář, animace a řízení modelu tváře.
8 Check point
9 IK, inverzní kinematika kostry.
10 Dav,  simulace davu pomocí agentů.
11 MOCAP, příprava a nahrávání pohybových dat.
12 MOCAP, čištění a používání pohybových dat.
13 TBD, rezerva
14 Prezentace semestrálních úloh.

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. fakultní GitLab) vč. případné větve/commitu, pokud se liší od výchozí. Odevzdávejte alespoň týden před zkouškovým termínem, na který se chcete hlásit.

Nezapomeňte odevzdat kód, zprávu i prezentaci.

Skupina úloh Konkrétní úloha Řešitel úlohy Hodnocení (body)
1. Implementace IK solveru.
Testovací aplikace pro simulaci látek/tkanin.
2. sukénka na tanečnici Basov
3. protržení plátna nárazem objektu
4. dancer dress simulation Vega Grau Esteve, Alejandra Cabrera Estepa
Model tváře
5. řízení pomocí významných bodů
6. parametrizace daty z MOCAPu
7. převod reálné masky na model
Simulace davu s detekcí objektů v kolizní vrstvě.
8. pohyb po městě v MHD
9. dav na náměstí
10. krizová situace
Simulace tekutin.
11. simulace vodopádu Kaslová, Sládek
12. příboje na pláži
13. jezu Fišer, Zeman
14. voda unikající z přehrady (rybníka) Douda, Linha
15. tornádo
16. písek
Simulace exploze
17. odletující trosky
18. srážka asteroidů
Simulace objektů ve stavu bez tíže
19. kapky vody (kapaliny)
20. 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