کتاب صوتی مقدمه‌ای بر محاسبات در گرافیک کامپیوتری

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره مقدمه‌ای بر محاسبات در گرافیک کامپیوتری

موضوع کلی: برنامه نویسی

موضوع میانی: محاسبات سطح بالا (High-Performance Computing)

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر گرافیک کامپیوتری و محاسبات سطح بالا
• 2. چرا گرافیک کامپیوتری به محاسبات با کارایی بالا نیاز دارد؟
• 3. تاریخچه تکامل سخت‌افزار گرافیکی
• 4. مروری بر معماری CPU و GPU
• 5. مفاهیم پایه ریاضی: بردارها و عملیات برداری
• 6. مفاهیم پایه ریاضی: ماتریس‌ها و تبدیلات
• 7. فضاهای مختصات: محلی، جهانی، دید و پروجکشن
• 8. تبدیلات سه‌بعدی: انتقال، دوران و مقیاس
• 9. مختصات همگن و کاربرد آن در گرافیک
• 10. پروجکشن‌های پرسپکتیو و ارتوگرافیک
• 11. پایپ‌لاین گرافیکی رندرینگ لحظه‌ای (Real-Time)
• 12. مراحل پایپ‌لاین: از مدل تا تصویر نهایی
• 13. مفاهیم اولیه رنگ، فریم‌بافر و عمق
• 14. آشنایی با APIهای گرافیکی: OpenGL، DirectX، Vulkan
• 15. مقدمه‌ای بر موازی‌سازی داده و موازی‌سازی وظیفه
• 16. مدل برنامه‌نویسی SIMD و SIMT
• 17. معماری پردازنده‌های گرافیکی مدرن: واحدهای چندپردازنده‌ای جریانی (SM)
• 18. هرم حافظه در GPU: حافظه سراسری، اشتراکی و محلی
• 19. مرحله Input Assembler و بافرهای ورودی
• 20. سایه‌زن‌های رأس (Vertex Shaders) و وظایف آن‌ها
• 21. تبدیل Model-View-Projection (MVP)
• 22. نورپردازی به ازای هر رأس (Per-Vertex Lighting)
• 23. مرحله Primitive Assembly و Clipping
• 24. مرحله Rasterization: تبدیل اشکال به پیکسل‌ها
• 25. درون‌یابی پرسپکتیو صحیح (Perspective-Correct Interpolation)
• 26. سایه‌زن‌های قطعه (Fragment Shaders) و وظایف آن‌ها
• 27. مفهوم بافت (Texture) و مختصات UV
• 28. نمونه‌برداری از بافت و فیلتر کردن (Filtering)
• 29. فرمت‌های مختلف بافت و فشرده‌سازی
• 30. Mipmapping و فیلترینگ Anisotropic
• 31. آزمون عمق (Depth Test) و Z-buffering
• 32. آزمون Stencil و کاربردهای آن
• 33. ترکیب و شفافیت (Blending and Alpha Compositing)
• 34. عملیات خروجی و رندر به بافت (Render to Texture)
• 35. مقدمه‌ای بر زبان‌های سایه‌نویسی (GLSL/HLSL)
• 36. مبانی نورپردازی: منابع نور محیطی، پخشی و بازتابی
• 37. مدل نورپردازی Phong و Blinn-Phong
• 38. مقایسه سایه‌زنی Gouraud و Phong
• 39. مدل بازتاب BRDF و مبانی رندرینگ مبتنی بر فیزیک (PBR)
• 40. متریال‌ها در PBR: فلزی بودن، زبری و بازتابندگی
• 41. نقشه‌برداری نرمال (Normal Mapping) و برجستگی (Bump Mapping)
• 42. نقشه‌برداری جابجایی (Displacement Mapping)
• 43. الگوریتم سایه‌سازی Shadow Mapping
• 44. مشکلات Shadow Mapping: Aliasing و Peter Panning
• 45. تکنیک‌های پیشرفته سایه‌سازی: Cascaded Shadow Maps
• 46. سایه‌زنی محیطی (Ambient Occlusion) و تکنیک SSAO
• 47. مقدمه‌ای بر روشنایی سراسری (Global Illumination)
• 48. نورپردازی مبتنی بر تصویر (Image-Based Lighting)
• 49. مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی GPGPU (General-Purpose GPU)
• 50. معماری CUDA و مدل برنامه‌نویسی آن
• 51. مفاهیم Grid، Block و Thread در CUDA
• 52. حافظه اشتراکی و الگوهای دسترسی بهینه
• 53. تعارضات بانکی (Bank Conflicts) در حافظه اشتراکی
• 54. همگام‌سازی رشته‌ها: Barriers و Atomic Operations
• 55. دسترسی بهینه به حافظه سراسری (Coalesced Access)
• 56. مفهوم Warp/Wavefront و اجرای همزمان رشته‌ها
• 57. پنهان‌سازی تأخیر (Latency Hiding) و اشغال (Occupancy)
• 58. ابزارهای پروفایلینگ و بهینه‌سازی کدهای GPU
• 59. مقدمه‌ای بر رهگیری پرتو (Ray Tracing)
• 60. الگوریتم برخورد پرتو با اشیاء ساده (کره، صفحه)
• 61. برخورد پرتو با مثلث و کاربرد آن
• 62. الگوریتم رهگیری پرتوی بازگشتی: انعکاس و شکست
• 63. ساختارهای داده شتاب‌دهنده: Bounding Volume Hierarchy (BVH)
• 64. مقدمه‌ای بر Path Tracing و معادله رندرینگ
• 65. انتگرال‌گیری مونت کارلو برای حل معادله رندرینگ
• 66. نمونه‌برداری اهمیت (Importance Sampling)
• 67. کاهش نویز (Denoising) در رندرهای مونت کارلو
• 68. مفهوم سایه‌زن‌های محاسباتی (Compute Shaders)
• 69. سیستم‌های ذرات (Particle Systems) بر روی GPU
• 70. شبیه‌سازی فیزیک پایه: تشخیص برخورد ساده
• 71. شبیه‌سازی پارچه با استفاده از سیستم‌های جرم-فنر
• 72. مقدمه‌ای بر شبیه‌سازی سیالات
• 73. روش‌های مبتنی بر شبکه (Eulerian) برای سیالات
• 74. روش‌های مبتنی بر ذره (Lagrangian/SPH) برای سیالات
• 75. بصری‌سازی علمی و داده‌های حجمی
• 76. رندرینگ حجمی (Volume Rendering) با Ray Marching
• 77. توابع انتقال (Transfer Functions) در رندرینگ حجمی
• 78. استخراج سطوح هم‌مقدار (Isosurfaces) با الگوریتم Marching Cubes
• 79. تکنیک‌های ضدپلگی (Anti-Aliasing): SSAA و MSAA
• 80. رندرینگ تأخیری (Deferred Shading/Rendering)
• 81. سایه‌زن‌های Tessellation و کاربرد آن در ایجاد جزئیات
• 82. سایه‌زن‌های هندسی (Geometry Shaders)
• 83. خط لوله پس‌پردازش (Post-Processing): Bloom، Tone Mapping
• 84. تولید محتوای رویه‌ای (Procedural Content Generation) روی GPU
• 85. مقایسه APIهای گرافیکی مدرن: Vulkan و DirectX 12
• 86. مدیریت صریح منابع و همگام‌سازی در Vulkan
• 87. بافرهای فرمان (Command Buffers) و صف‌های پردازشی
• 88. رهگیری پرتو لحظه‌ای (Real-Time Ray Tracing) با RTX/DXR
• 89. رندرینگ ترکیبی: ادغام Rasterization و Ray Tracing
• 90. کاربرد یادگیری ماشین در گرافیک: DLSS و FSR
• 91. کاهش نویز با استفاده از شبکه‌های عصبی
• 92. میدان‌های تابشی عصبی (Neural Radiance Fields - NeRF)
• 93. رندرینگ مبتنی بر ابر (Cloud Rendering) و چالش‌های آن
• 94. بهینه‌سازی عملکرد: شناسایی گلوگاه‌های محاسباتی
• 95. استراتژی‌های بهینه‌سازی کد و الگوریتم‌های گرافیکی
• 96. آینده محاسبات سطح بالا در گرافیک کامپیوتری
• 97. **نورپردازی و سایه‌زنی: مدل‌های نورپردازی پایه و تکنیک‌های سایه‌زنی**
• 98. **تکنیک‌های رندرینگ: اسکن‌لاین، ره‌گیری پرتو و رسترایزیشن**
• 99. **مدلسازی هندسی: منحنی‌ها و سطوح بزیر، مدل‌های چندضلعی و شبکه‌های توری**
• 100. **برنامه‌نویسی Shader: مقدمه‌ای بر زبان‌های GLSL و HLSL**