|
|
| Order | Course title |
| Topic 2 (TO2) select 3 | |
| 1 | Realistická syntéza obrazu (zaměření Vizuální výpočty) |
| 2 | Analýza a zpracování obrazu, komprese obrazu, počítačové vidění (zaměření Vizuální výpočty) |
| 3 | Geometrické modelování a výpočetní geometrie (zaměření Vizuální výpočty) |
| 4 | Vývoj počítačových her (povinný okruh pro zaměření Vývoj počítačových her) |
| 5 | Počítačová grafika pro hry (zaměření Vývoj počítačových her) |
| 6 | Umělá inteligence pro počítačové hry (zaměření Vývoj počítačových her) |
| 7 | Počítačové hry jako sociokulturní fenomén (zaměření Vývoj počítačových her) |
| 8 | Analýza a architektury softwaru (zaměření Vývoj počítačových her) |
| 9 | Webové technologie (zaměření Vývoj počítačových her) |
| 10 | Vývoj výkonných systémů (zaměření Vývoj počítačových her) |
|
||
|
Last update: Mgr. Dina Novotná Obeidová (19.08.2021)
Zkušební požadavky
Zaměření: Vizuální výpočty
Posluchač si zvolí alespoň dva z~okruhů 1 až 3. Třetí okruh zvolí libovolně ze všech okruhů nabízených v~zaměřeních Vizuální výpočty a~Vývoj počítačových her kromě okruhu "Počítačová grafika pro hry".
1. Realistická syntéza obrazu Metody reprezentace 3D scén, výpočet viditelnosti, výpočet vržených stínů, modely osvětlení a~stínovací algoritmy, rekurzivní sledování paprsku, textury, anti-aliasing, generování izoploch. Architektura grafického akcelerátoru, předávání dat do~GPU, textury v~GPU, programování GPU - shaderů, základy OpenGL, jazyka HLSL a~GLSL, CUDA. Fyzikální model šíření světla (radiometrie, BRDF, zobrazovací rovnice), Monte Carlo integrování (importance sampling a~MIS), Monte Carlo přístupy ve výpočtu osvětlení (path tracing, bi-directional path tracing), přibližné metody globálního osvětlení (photon mapping, irradiance caching). Monte Carlo metody výpočtu spektrálního osvětlení, participating media, měření a~verifikace zobrazovacích metod. Stínovací jazyky (Renderman shading language, OSL). Obecné a~specifické techniky pro urychlování ray-tracingu.
2. Analýza a~zpracování obrazu, komprese obrazu, počítačové vidění Změna kontrastu a~jasu, HDR, odstranění šumu, detekce hran. Určení vzájemné polohy snímků, korespondence bodu a~objektu, odstranění geometrických zkreslení, detekce hranic objektu, detekce oblastí. Příznaky pro popis a~rozpoznávání 2D objektů, momentové invarianty, vlnková transformace a~její použití. Statistická teorie rozpoznávání, klasifikace s~učením a~bez učení, konvoluční sítě. Komprese rastrové 2D grafiky, skalární a~vektorová kvantizace, prediktivní komprese, transformační kompresní metody, komprese videosignálu, časová predikce (kompenzace pohybu), standardy JPEG a~MPEG. Geometrie jedné a~více kamer, esenciální matice, rekonstrukce 3D scény.
3. Geometrické modelování a~výpočetní geometrie Diferenciální geometrie křivek a~ploch, jejich aproximace a~interpolace. Bézierovy křivky a~plochy, de~Casteljau algoritmus. B-spline funkce a~křivky, de Boor algoritmus, racionální křivky a~plochy, NURBS, Coonsův plát. Geometrické vyhledávání. Konvexní obálky. Voroného diagramy, jejich aplikace a~zobecnění. Rovinné triangulace množiny bodů a~jejich aplikace. Tetrahedronizace a~jejich aplikace. Triangulace polygonu. Střední osa. Průsečíky a~průniky.
Zaměření: Vývoj počítačových herPosluchač obdrží po jedné otázce z~následujících okruhů:
1. Vývoj počítačových her Programování počítačových her; problematika herních mechanik, herní návrhové vzory, skriptování her. Architektura herních engine; vrstvy architektur, výpočetní modely, entity-component system, správa paměti, příklady konkrétních instancí architektur. Herní design; kdo je herní designér, osy herního designu, herní žánry, specifika herních platforem, game design dokument (vlastnosti, struktura, UML diagramy pro popis herních mechanismů, herní prostor, postavy, specifikace dialogů), historie herního trhu. Vývojový cyklus počítačové hry; fáze vývojového cyklu, herní design řízený daty, správa dat, testování počítačových her, vývojářské role, herní analytiky, vodopádový model a~agilní metodiky návrhu her, obchodní modely komercializace her. Narativita a~hry; rozdíl mezi games of emergence a~games of progression, chtěná a~nechtěná emergence, environmentální storytelling, procedurální rétorika, ludonarativní disonance.
2. Počítačová grafika pro hry Homogenní souřadnice, afinní a~projektivní transformace v~rovině a~v~prostoru, kvaterniony. Spline funkce, interpolace kubickými spliny, Bézierovy křivky, Catmull-Rom spliny, B-spliny. Vzorkování a~kvantování obrazu, anti-aliasing, textury, změna kontrastu a~jasu, kompozice poloprůhledných obrázků. Reprezentace 3D scén, výpočet viditelnosti, výpočet vržených stínů, měkké stíny, rozptyl světla pod povrchem, modely osvětlení a~stínovací algoritmy, rekurzivní sledování paprsku, fyzikální model šíření světla (radiometrie, zobrazovací rovnice), algoritmus sledování cest, předpočítané globální osvětlení, výpočet globálního osvětlení v~reaálném čase, stínování založené na sférických harmonických funkcích, předpočítaný přenos radiance. Animace postav, skinning, rigging, morphing. Architektura grafického akcelerátoru, předávání dat do~GPU, textury a~GPU buffery, programování GPU - shaderů. Základy OpenGL, GLSL, CUDA a~OpenCL. Principy komprese rastrové 2D grafiky, standard JPEG, komprese videosignálu.
3. Umělá inteligence pro počítačové hry Architektura autonomního agenta; percepce, mechanismus výběru akcí, paměť; psychologické inspirace. Metody pro řízení agentů; symbolické a~konekcionistické reaktivní plánování, hybridní přístupy, prostor rozhodování, if-then pravidla, skriptování, sekvenční konečný automat, stromy chování. Problém hledání cesty; lokální navigační pravidla (Raynoldsovy steeringy, VO, RVO, Context steering), hledání cesty (A*, JPS+, goal bounding, RRT, RRT*, LPA*, MPAA*, obousměrné prohledávání), reprezentace prostoru (geometrie, viditelnost). Komunikace a~znalosti v~multiagentních systémech, ontologie, řečové akty, FIPA-ACL, protokoly. Distribuované řešení problémů, kooperace, Nashova ekvilibria, Paretova efektivita, alokace zdrojů, aukce. Metody pro učení agentů; zpětnovazební učení, základní formy učení zvířat. Procedurální modelování stavového prostoru (forward model) a~jeho prohledávání; A*, ABCD, MCTS a~UCB a~další varianty, PGS, PGS-II, prostor skriptů (Kiting, AV, NOK-AV), efektivní implementace. Klasifikace metod procedurálního generování. Přístupy pro generování terénu, vizuálních efektů, hudby, předmětů, bludišť a~dungeonů. Šumové funkce (Perlin, Simplex, Worley). Celulární automaty, L-systémy, grafové a~tvarové gramatiky. Answer set programming. Algoritmus kolapsu vlnové funkce. Metody smíšené iniciativy.
4. Počítačové hry jako sociokulturní fenomén Teorie herních studií; definice herních studií, vztah herních studií k~dalším vědním oborům, kulturní, sociální a~politické aspekty počítačových her, definice počítačové hry, rozdíl mezi počítačovými hrami a~jiných audiovizuálních médií a~implikace pro výzkum. Historie počítačových her; okolnosti vzniku počítačových her, technologické a~kulturní kořeny počítačových her, klíčové milníky historie počítačových her, archeologie médii v~herních studiích, konvergentní evoluce. Metody výzkumu v~herních studiích; druhy metod výzkumu, formální obsahová analýza her. Výzkum systémů pravidel ve hrách; metody výzkumu, subjektivní zkušenost ze hry, hráčské komunity. Sociální aspekty počítačových her; pozitivní a~negativní sociální aspekty počítačových her, herní komunita, demografický profil hráče počítačových her a~jeho vývoj v~čase, MMO a~výzkum sociálních aspektů her. Psychologické a~kognitivní aspekty počítačových her; pozitivní a~negativní psychologické aspekty počítačových her, metody výzkumu, vliv paměti, emoce, pozornost a~motivace hráče na herní zážitek, vztah mezi násilím zobrazeným ve hrách a~agresivním chování, vliv krátkodobého a~dlouhodobého hraní her na rozvoj kognitivních schopností, imerze a~flow ve vztahu k~počítačovým hrám. Vážné, výukové a~persvazivní hry; definice, procedurální rétorika a~její význam pro herní studia, teoretické základy koncepce výuky pomocí počítačových her, výhody a~nevýhody zapojení počítačových her do formální výuky, počítačové hry a~jejich vliv na postoje hráčů, gamifikace a~její výhody a~limity.
5. Analýza a~architektury softwaru Procesy vývoje SW a~jejich fáze. Podnikové procesy a~jejich modelování pomocí BPMN. UML a~jeho využití pro analýzu a~návrh struktury a~chování SW. Návrhové vzory. Testování SW, dopadová a~změnová analýza. Plánování SW projektů, odhad nákladů, úrovně řízení projektů. Právní aspekty SW, hlavní zákony důležité pro IT projekty. Typy pohledů na SW architekturu. Modelování a~dokumentace SW architektury. Klasifikace atributů kvality SW architektury, jejich popis pomocí scénářů a~taktik. Servisně orientované architektury. Algebraické metody, vícedruhové algebry, iniciální modely. Formální základy jazyka UML. OCL jako specifikační jazyk a~formální základy dle specifikace. Formální základy RDF a~jazyka OWL, deskripční logika.
6. Webové technologie Obecný přehled základní webových technologií. Síťové služby pro webové technologie. Webové služby. Architektura klient-server aplikací, skriptování na straně serveru a~klienta, webové frameworky. Použití databázových systémů ve webových aplikacích, NoSQL databáze, multimediální databáze. Indexace a~prohledávání dokumentů, principy fungování webových vyhledávačů. Linked Data, integrace sémantických dat do webových stránek. Zajištění bezpečnosti informačních systémů v~prostředí internetu, autentizace, autorizace, bezpečnostní modely, základy šifrování, ochrana dat.
7. Vývoj výkonných systémů Toto zaměření ověřuje znalosti a~dovednosti týkající se konstrukce softwarových systémů s~vysokým výpočetním výkonem.
|