Vizualizace 3D modelů pomocí moderních technologií

Garant předmětu:

Karel Pavelka

Přednášející:

Jiří Cajthaml, Vojtěch Cehák, Michal Janovský, František Mužík, Karel Pavelka, Karel Pavelka, Pavel Tobiáš

Cvičící:

Jiří Cajthaml, Vojtěch Cehák, Michal Janovský, František Mužík, Karel Pavelka, Karel Pavelka, Pavel Tobiáš

Předmět zajišťuje:

Katedra geomatiky

Anotace:

Předmět seznamuje studenty s komplexním workflow tvorby, zpracování a prezentace 3D prostorových dat. Studenti se naučí připravovat a optimalizovat digitální dvojčata reálných objektů a prostorů, vytvářet 3D kartografické vizualizace a využívat procedurální modelování budov a krajiny. Součástí výuky je práce s geometrií, texturami a PBR materiály, import prostorových dat do herních enginů a tvorba interaktivních scén.

Studenti si osvojí základy práce v prostředích ArcGIS, Esri CityEngine, Unreal Engine 5 a Unity. Získané znalosti uplatní při tvorbě virtuálního muzea pro virtuální realitu, kartografické 3D vizualizace krajiny, fyzického modelu vytvořeného pomocí 3D tisku a jednoduché mobilní aplikace využívající rozšířenou realitu.

Požadavky:

Předpokládá se základní počítačová gramotnost a ochota pracovat s 3D grafikou, prostorovými daty a herními enginy. Výhodou je základní znalost geografických informačních systémů, 3D modelování nebo programování, není však nezbytnou podmínkou. Obsah přednášek a cvičení je úzce propojen a jednotlivé lekce na sebe průběžně navazují. Praktická část bezprostředně rozvíjí znalosti a postupy představené během přednášek. Z důvodu zachování kontinuity výuky a úspěšného zvládnutí navazujících úloh je proto velmi žádoucí pravidelná účast studentů.

Pro získání zápočtu je požadována aktivní účast na cvičeních, průběžné plnění praktických úloh a odevzdání závěrečných výstupů - VR Muzeum, AR model, 3D model města. Zkouška pak probíhá formou testu.

Osnova přednášek:

Úvod do problematiky zpracování a reprezentace 3D modelů

Úvod do Unreal Engine 5

Pokročilá práce v Unreal Engine 5

Další možnosti vizualizace 3D objektů

Úvod do 3D GIS

Úvod do procedurálního modelování

Práce s rastrovými daty a procedurální generování vegetace v Unreal Engine 5

Úvod do 3D tisku, základní principy a jednobarevný tisk

Barevný 3D tisk a tisk 3D modelu mapy města

Úvod do Unity a marker-based rozšířené reality

Tvorba mobilní aplikace s geolokalizovanou rozšířenou realitou

Osnova cvičení:

Úvod do problematiky zpracování a reprezentace 3D modelů

Úvod do Unreal Engine 5

Pokročilá práce v Unreal Engine 5

Další možnosti vizualizace 3D objektů

Úvod do 3D GIS

Úvod do procedurálního modelování

Práce s rastrovými daty a procedurální generování vegetace v Unreal Engine 5

Úvod do 3D tisku, základní principy a jednobarevný tisk

Barevný 3D tisk a tisk 3D modelu mapy města

Úvod do Unity a marker-based rozšířené reality

Tvorba mobilní aplikace s geolokalizovanou rozšířenou realitou

Cíle studia:

Po absolvování předmětu budou studenti schopni:

- připravit a optimalizovat 3D model digitálního dvojčete pro real-time využití;

- zpracovat geometrii modelu pomocí retopologie, redukce polygonů a úrovní detailu;

- vytvářet a aplikovat textury a materiály v PBR workflow;

- importovat 3D modely a kartografická data do Unreal Engine 5;

- vytvořit interaktivní scénu a jednoduchou VR aplikaci;

- pracovat s 3D scénami a 3D symbologií v prostředí ArcGIS;

- vysvětlit principy procedurálního modelování a vytvořit základní pravidla v jazyce CGA Shape Grammar;

- vytvořit kartografickou 3D vizualizaci krajiny obsahující terén, vodstvo, budovy, vegetaci a osvětlení;

- připravit model pro 3D tisk a provést jeho základní postprocessing;

- vytvořit jednoduchou mobilní AR aplikaci v prostředí Unity;

- rozlišit a prakticky využít základní přístupy markerless, marker-based a geolokalizované AR.

Studijní materiály:

Poznámka:

Předmět propojuje tvorbu digitálních dvojčat, 3D kartografické vizualizace, procedurální modelování, 3D tisk a vývoj aplikací pro virtuální a rozšířenou realitu. Výuka probíhá převážně praktickou formou s využitím softwaru ArcGIS Pro, ArcGIS Online, Esri CityEngine, Unreal Engine 5, Agisoft Metashape, SketchUp a Unity.

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út	místnost TH:C-s108 14:05–15:45 (přednášková par. 1) Thákurova 7 (budova FSv) Cs108místnost TH:C-s108 15:50–17:30 (přednášková par. 1 paralelka 101) Thákurova 7 (budova FSv) Cs108
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Geodézie a kartografie, specializace Geomatika (povinně volitelný předmět)