Procedurální modely a simulace pro hry

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra počítačové grafiky a interakce

Anotace:

Předmět pokrývá témata zaměřená na teorii a algoritmy pro řešení problematiky animace, řízení animace a reprezentace animovaných objektů. První část semestru je věnována základním metodám animace a jejího popisu a dále fyzikálně založeným modelům, obecně procedurálně generovaným modelům a metodám využívajících prvky umělé inteligence. Další část témat je pak věnována těmto metodám zaměřeným na generování modelů a animaci vybraných typů objektů s důrazem na procedurální a generativní modely. V kurzu se rovněž počítá s přednáškou odborníka z praxe. Cvičení pokrývají přednášená témata tak, aby si studenti ověřili většinu postupů na reálných softwarových nástrojích, nebo aby si vybrané postupy ověřili implementací.

Požadavky:

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

Osnova přednášek:

1. Počítačová animace, simulační smyčka, metody popisu pohybu

2. Metody snímání pohybu, pohybová data a jejich zpracování

3. Skeletální animace, přímá a inverzní kinematika

4. Fyzikální simulace, dynamika, částicové systémy

5. Obecné metody procedurální animace fraktály, gramatiky, buněčný automat

6. Řešení vybraných úloh v animaci a generování objektů s využitím LLM

7. Modelování a animace šatů

8. Modelování a animace tváře

9. Modelování a animace davu

10. Modelování a animace pružných objektů

11. Modelování a animace rostlin

12. Modelování a animace tekutin

13. Modelování terénu

14. Přednáška odborníka z praxe - současné metody a problémy animace

Osnova cvičení:

1. Úvod do předmětu, zadání semestrálních úloh.

2. UI UE, základní úvod do prostředí Unreal Engine.

3. API UE, úvod do API Unreal Engine.

4. Dynamika, simulace pohybu tuhého tělesa.

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 modelu.

10. Dav, simulace davu - návrh simulátoru.

11. MOCAP, sběr a nahrávání pohybových dat.

12. MOCAP, používání pohybových dat.

13. Prezentace semestrálních úloh.

14. Hodnocení semestrálních úloh, prezentací, zpětná vazba

Cíle studia:

Po absolvování předmětu bude student znát postupy a metody generování a animace vybraných objektů reálného světa a bude schopen řešit problémy spojené s řízením generativních a animačních procesů těchto objektů v prostředích pro vývoj XR aplikací a počítačových her.

Studijní materiály:

Pozn.: K předmětu není možné použít jednu základní knihu, která by odrážela současné praktiky používané v herním průmyslu, a která by pokrývala většinu témat přednášek. Současné publikace jsou již úzce zaměřené a z didaktických důvodů jsou proto zvoleny i starší publikace, na kterých lze studujícím lépe vysvětlit princip a historický kontext vykládaných metod a předpokládáme, že v průběhu výuky během semestru bude přehled studentům dále rozšiřován.

Literatura:

Beneš, Bedřich, et al. „Guided procedural modeling.“ Computer graphics forum. Vol. 30. No. 2. Oxford, UK: Blackwell Publishing Ltd, 2011. Dostupné online přes univerzitní knihovnu.

Merrell, Paul, and Dinesh Manocha. „Model synthesis: A general procedural modeling algorithm.“ IEEE transactions on visualization and computer graphics 17.6 (2010): 715-728. - Dostupné online přes univerzitní knihovnu.

Další doporučená literatura:

H. Watt, A. and M. Watt. Advanced Animation and Rendering Techniques. Addison Wesley, 1992.

Poznámka:

Další informace:

https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/be4m39gms/start

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: