Identifying Data 2022/23
Subject (*) Advanced Rendering Techniques Code 616G02024
Study programme
Grao en Creación Dixital, Animación e Videoxogos
Descriptors Cycle Period Year Type Credits
Graduate 2nd four-month period
 Fourth Optional 4.5
Language
Spanish
Galician
Teaching method Face-to-face
Prerequisites
Department Computación
Coordinador
Iglesias Guitián, José Antonio
 E-mail
j.iglesias.guitian@udc.es
Lecturers
Iglesias Guitián, José Antonio
 E-mail
j.iglesias.guitian@udc.es
Web http://www.j4lley.com/content/teaching/cdav/rendering/
General description Nesta materia optativa profundízase nos coñecementos sobre o proceso de renderizado introducido na materia obrigatoria de "Materiais e iluminación". Estudaranse con máis detalle os modelos de renderización de base física, ampliamente utilizados na actualidade tanto en animación como en videoxogos. Ampliaranse os coñecementos básicos sobre o transporte da luz e as técnicas que permiten simular o seu comportamento tanto en contornos de produción offline (animación) como en tempo real (videoxogos). A segunda parte da materia estará adicada a estudar posibles implementacións ou adaptacións de modelos de iluminación física para os casos de uso en tempo real, caso dos videoxogos. A asignatura centrarase tamén nas etapas programables do pipeline gráfico das GPU mediante linguaxes de shading, o cal permitirá personalizar os procesos de xeración que teñen lugar dentro do pipeline gráfico.

Study programme competencies
Code Study programme competences
A10 CE10 - Conocer las etapas principales del pipeline de una producción de animación o videojuego y su importancia dentro del proceso global.
A11 CE11 - Saber definir las propiedades de los materiales asignados a los objetos de una escena 3D, incluyendo el uso de las técnicas de mapeado de texturas y conocer las diferentes técnicas de iluminación y render para la generación de imágenes por computador utilizadas en animación y videojuegos. Saber evaluar el coste de las diferentes técnicas de iluminación y shading, de cara a la toma de decisiones en una producción.
B1 CB1 - Que os estudantes demostrasen posuir e comprender coñecementos nunha área de estudo que parte da base da educación secundaria xeral, e se atope a un nivel que, se ben se apoia en libros de texto avanzados, inclúe tamén algúns aspectos que implican coñecmentos procedentes da vanguarda do seu campo de estudo
B2 CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
B3 CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética
B4 CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
B5 CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía
B6 CG1 - Capacidad de organización y planificación. Especialmente en el planteamiento de trabajos conducentes a la creación de los contenidos audiovisuales digitales que componen una producción de animación o un videojuego.
B7 CG2 - Capacidad de resolver problemas de forma efectiva, principalmente de carácter tecnológico y en el campo de la creación de contenidos digitales interactivos y de animación.
B8 CG3 - Conocimientos informáticos, en especial los relativos al uso de tecnologías y programas de última generación en el campo de estudio.
B9 CG4 - Conocer los procedimientos, destrezas y metodologías necesarios para la adaptación del proceso creativo al medio digital y la producción de obras artísticas a través de tecnologías específicas.
B10 CG5 - Valorar críticamente el conocimiento, la tecnología y la información disponible para su aplicación en la resolución de problemas.
B11 CG6 - Capacidad crítica y autocrítica. Necesaria en todo proceso creativo en el que se busca un compromiso con la calidad del trabajo, los resultados y las soluciones propuestas.
B12 CG7 - Trabajo en equipo. Capacidad de abordar proyectos en colaboración con otros estudiantes, asumiendo roles y cumpliendo compromisos de cara al grupo.
B13 CG8 - Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica, integrando las diferentes partes del programa, relacionándolas y agrupándolas en el desarrollo de productos complejos.
B14 CG9 - Capacidad de diseño y gestión de proyectos, resolviendo los aspectos narrativos, técnicos y de gestión del proyecto de animación o videojuego.
C1 CT1 - Adequate oral and written expression in the official languages.
C2 CT2 - Mastering oral and written expression in a foreign language.
C3 CT3 - Using ICT in working contexts and lifelong learning.
C4 CT4 - Acting as a respectful citizen according to democratic cultures and human rights and with a gender perspective.
C6 CT6 - Acquiring skills for healthy lifestyles, and healthy habits and routines.
C7 CT7 - Developing the ability to work in interdisciplinary or transdisciplinary teams in order to offer proposals that can contribute to a sustainable environmental, economic, political and social development.
C8 CT8 - Valuing the importance of research, innovation and technological development for the socioeconomic and cultural progress of society.
C9 CT9 - Ability to manage times and resources: developing plans, prioritizing activities, identifying critical points, establishing goals and accomplishing them.

Learning aims
Learning outcomes Study programme competences
R1 - Adquirir coñecementos básicos sobre as simulacións baseadas na física do transporte da luz. Entender o seu funcionamento a un nivel intermedio, especialmente no que respecta ás suas adaptacións e simplificacións para os casos de uso en tempo real. Comprender o proceso básico de renderizado nun pipeline grafico na GPU. Comprender e saber analizar a adecuación dos diferentes métodos de renderización fundamentais e como se poden ou deben utilizar nunha producción dixital de animación ou videoxogos. A10
A11
 B1
B2
B3
B4
B5
B8
B9
B10
 C1
C3
C8
R2 - Saber manipular as propiedades dos diferentes algoritmos e técnicas que interveñen no proceso de renderizado, tanto offline como en tempo real. Coñecer e saber explicar as implicacións básicas que teñen o uso das diferentes técnicas, así como o impacto dos diferentes parámetros que regulan o funcionamento das técnicas avanzadas de renderizado. Saber valorar o coste de utilización de diferentes técnicas nun entorno de producción. A10
A11
 B6
B7
B11
B12
B13
 C1
C2
C3
C7
C8
C9
R3 - Comprensión da importancia de coñecer e saber utilizar adecuadamente as técnicas apropiadas para un proxecto concreto dentro do fluxo de traballo dunha producción de animación ou videoxogos. Impacto e influencia das decisións adoptadas no resultado final. A10
 B9
B10
B11
B12
B13
B14
 C1
C2
C3
C4
C6
C7
C8
C9

Contents
Topic Sub-topic
Modelos de render físico. Teoría do transporte da luz. Luz e cor.
Modelos de reflectancia.
Medios participativos.
Algoritmos avanzados de render.
Modelos físicos de cámara.
Modelos e técnicas de render en tempo real. Hardware de render. Arquitectura da GPU. Shaders.
Rasterización. Ray-tracing. Arquitecturas híbridas.
Técnicas de iluminación avanzadas en tempo real.
Rendering vs Post-processing.
· Xeración de reflexións en tempo real.
· Xeración de sombras e oclusións en tempo real.
· Simulación de efectos de cámara en tempo real.
Programación de shaders, materiais e efectos Introducción ás linguaxes de shading e definición de materiais.

Planning
Methodologies / tests Competencies Ordinary class hours Student’s personal work hours Total hours
Guest lecture / keynote speech A10 A11 B3 B5 B6 B7 B9 B10 B13 C1 C2 7 9 16
Workshop A10 A11 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 C1 C2 C3 C4 C6 C7 C8 C9 20 18 38
Supervised projects A10 A11 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 C1 C2 C3 C4 C6 C8 C9 0 49 49
Multiple-choice questions A10 A11 B1 B2 B3 B4 B6 B7 B8 B9 B10 B11 C1 C2 C3 1 0 1
Oral presentation B1 B2 B5 B6 B10 B11 B12 B13 B14 C1 C2 C3 C4 C6 C7 C8 C9 2.5 3 5.5
 
Personalized attention 3 0 3
 
(*)The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students.

Methodologies
Methodologies Description
Guest lecture / keynote speech Exposición oral complementada co uso de medios audiovisuais e a introdución dalgunhas preguntas dirixidas aos estudantes, coa finalidade de transmitir coñecementos e facilitar a aprendizaxe. A clase maxistral é tamén coñecida como “conferencia”, “método expositivo” ou “lección maxistral”.
Workshop Modalidade formativa orientada á aplicación de aprendizaxes na que se poden combinar diversas metodoloxías/probas (exposicións, simulacións, debates, solución de problemas, prácticas guiadas, etc) a través da que o alumnado desenvolve tarefas eminentemente prácticas sobre un tema específico, co apoio e supervisión do profesorado.
Supervised projects Metodoloxía deseñada para promover a aprendizaxe autónoma dos estudantes, baixo a tutela do profesor e en escenarios variados (académicos e profesionais). Está referida prioritariamente ao aprendizaxe do “cómo facer as cousas”. Constitúe unha opción baseada na asunción polos estudantes da responsabilidade pola súa propia aprendizaxe. Este sistema de ensino baséase en dous elementos básicos: a aprendizaxe independente dos estudantes e o seguimento desa aprendizaxe polo profesor-titor.
Multiple-choice questions Proba obxectiva que consiste en formular unha cuestión en forma de pregunta directa ou de afirmación incompleta, e varias opcións ou alternativas de resposta que proporcionan posibles solucións, das que só unha delas é válida.
Oral presentation Intervención inherente aos procesos de ensino-aprendizaxe baseada na exposición verbal a través da que o alumnado e profesorado interactúan dun modo ordenado, propoñendo cuestións, facendo aclaracións e expoñendo temas, traballos, conceptos, feitos ou principios de forma dinámica.

Personalized attention
Methodologies
Supervised projects
Description
Extra tutorial lessons will complement the workshops, theoretical classes and personal work, so that the doubts and difficulties that arise during the classes, the study or the non-contact work can be solved. These tutorials can be done both individually and in small groups.

Assessment
Methodologies Competencies Description Qualification
Supervised projects A10 A11 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 C1 C2 C3 C4 C6 C8 C9 Elaboración de traballos individuais ou colectivos (segundo o número de alumnos e o criterio do docente) que serán titorizados polo profesor/a. Os traballos poden ser continuación de exercicios comentados e comezados nos propios obradoiros da materia ou tamén exercicios prácticos adicionais asignados polo profesor/a. Os exercicios terán unha data de entrega, e soamente en casos debidamente xustificados poderán retrasarse as entregas previo aviso ó profesor/a encargado. 50
Oral presentation B1 B2 B5 B6 B10 B11 B12 B13 B14 C1 C2 C3 C4 C6 C7 C8 C9 Trátase da presentación dun traballo final no que os estudantes deben defender o seu traballo orixinal en presencia do profesor e doutros compañeiros/as da sua clase. A defensa deste traballo é obligatoria. As temáticas dos traballos poden elixirse dentro dunha serie de opcións propostas ou acordadas entre o estudiante e o docente. 20
Multiple-choice questions A10 A11 B1 B2 B3 B4 B6 B7 B8 B9 B10 B11 C1 C2 C3 Trátase dunha proba obxectiva tipo test na que os estudantes deben probar o seu coñecemento real da materia. Para superar a materia é preciso obter un mínimo dun 40% da puntuación total da proba. 30
 
Assessment comments
<div><p>The calculation of the student's final grade will be as follows:</p><p>FINAL GRADE (out of 100) = 50% GUARDED PRACTICAL WORK + 30% TEST TYPE TEST + 20% FINAL WORK + (P.E.)</p><p>** To pass the subject it will be a necessary condition to have obtained a minimum of 40% of the score in the supervised work and in the test-type test.</p><p>** The teacher reserves the right to award extra points (P.E.) for those students who satisfactorily perform complementary tasks that require a study that goes beyond the material taught in class. These points can be used to compensate for the mark of any of the tests that do not reach the minimum of 40%. Under no circumstances will students who choose not to perform these tasks be penalized.</p><p>In case of not passing the subject in the first round:</p><p>+ The delivery of the corrected practical works is contemplated (to decide 50% of the final mark)</p><p>+ A test-type test must be passed on the date set for this purpose in the established call (minimum 40%).</p><p>+ You must present the final work to the teacher through a video presentation (optional) or in a new round of presentations enabled for this purpose.</p> </div>

Sources of information
Basic Matt Pharr, Wenzel Jakob, Greg Humphreys (2016). Physically Based Rendering: From Theory to Implementation. Morgan Kaufmann
Tomas Akenine-Möller, Eric Haines, Naty Hoffman, Angelo Pesce, Michal Iwanicki, Sébastien Hillaire (2018). Real-Time Rendering. A K Peters/CRC Press

Complementary Philip Dutré, Kavita Bala, Philippe Bekaert (2006). Advanced Global Illumination. A K Peters/CRC Press
Multiple authors (2022). Advances in Real-time Rendering in 3D Graphics and Games. ACM SIGGRAPH
Scott Robertson (2017). How to Render HC: The Fundamentals of Light, Shadow and Reflectivity. Design Studio Press
Elmar Eisemann, Michael Schwarz, Ulf Assarsson, Michael Wimmer (2020). Real-Time Shadows. A K Peters/CRC Press

Advances in Real-Time Rendering in 3D Graphics and Games (realtimerendering.com)

Recommendations
Subjects that it is recommended to have taken before
Shading/616G02027
Computer Graphics/616G02031
Materials and Lighting/616G02017

Subjects that are recommended to be taken simultaneously
Shading/616G02027

Subjects that continue the syllabus
Shading/616G02027

Other comments


(*)The teaching guide is the document in which the URV publishes the information about all its courses. It is a public document and cannot be modified. Only in exceptional cases can it be revised by the competent agent or duly revised so that it is in line with current legislation.