Программа по дисциплине компьютерная графика




Скачать 78.06 Kb.
НазваниеПрограмма по дисциплине компьютерная графика
Дата28.02.2013
Размер78.06 Kb.
ТипПрограмма
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Ипатов Е.Б.


Для очной формы обучения ВСЕГО 56

лекции 32

семинары 36

Всего аудиторных занятий 36

самостоятельная работа 20


Требования ГОС к обязательному минимуму содержания основной

образовательной программы:

Отображение геометрического объекта на плоскости; аппарат проецирования: точка, прямая, плоскость, линия, поверхность, их пересечения, развертки; способ замены плоскостей проекций; метрические задачи; позиционные задачи; аксонометрические проекции; аппаратная база машинной графики: графические дисплеи; представление объектов и их машинная генерация; программные средства компьютерной графики: базовые средства (графические объекты, примитивы и их атрибуты), графические возможности языков высокого уровня, графические редакторы; графические языки: основные конструкции, представление алгоритмов изображения объектов; графические библиотеки и их использование; интерактивная машинная графика как подсистема систем автоматического проектирования.


Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения курса:

геометрии, тригонометрии, линейной алгебре, дифференциальному исчислению и дифференциальной геометрии.

В результате изучения дисциплины каждый студент должен:

    • иметь представление о:

  • Способах редактирования растровых изображений и цифровых фильтрах.

  • Составе компонентов, из которых состоит Direct X.

  • Методах, лежащих в основе фрактального подхода к сжатию изображений.

  • Энтропийном кодировании и дискретном косинус преобразовании.

  • Стандартных технологиях сжатия изображений: ZIP, JPEG и т.д.

  • Обработке столкновений двух объектов; моделировании гравитации и трения.

  • Применение кватернионов для задания ориентации объектов в трёхмерном мире.

  • Модели программирования Windows

    • знать:

  • Содержание базовых методов компьютерной графики, таких как построение и воспроизведение трёхмерных моделей; интерактивный просмотр объектов с различных точек наблюдения; использование тонирования, освещения и эффектов текстурирования; сглаживания и выполнение имитации различных атмосферных эффектов.

  • Основные технологии разработки программного обеспечения компьютерной графики, такие как Open GL и Direct X.

  • Основные методы и приемы повышения производительности программ, позволяющие им работать в режиме реального времени.

    • уметь:

  • Создавать интерактивные программы, формирующие движущиеся цветные изображения в трёхмерном пространстве

  • Использовать программируемый конвейер на основе вершинных и пиксельных шейдеров.

  • Применять различные визуальные эффекты, такие как свет, прозрачность, зеркальные поверхности, туман, тень, дождь и т. д.

  • Собирать сложные трёхмерные объекты из элементарных графических примитивов.

  • Уметь использовать аппаратное ускорение трёхмерной графики.

  • Использовать для иллюстрации определяемых классов и отношений UML – диаграммы.

  • Наиболее популярные алгоритмы определения видимости граней трёхмерного объекта: метод трассировки лучей, метод z – буфера и т.д.

Основные виды занятий: лекции и практические занятия.

Основные виды текущего контроля занятий: коллоквиум.

Основной вид рубежного контроля знаний: зачет.


СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Тема 1. Основные понятия.

Растровый и векторный способ визуализации изображений. Основные характеристики растровых изображений. Расширяющая способность и размер растра. Форма пикселей. Количество цветов. Глубина цвета. Оценка разрешающей способности растра. Минимальный видимый размер.

Тема 2. Способы представления цвета в компьютерных системах.

Объективные свойства цвета. Изучение цвета с позиции волновых свойств. Основные характеристики цвета: Цветовой тон; Яркость и Насыщенность тона.

Особенности человеческого цвета восприятия света. Основные законы колориметрии. Цветовая модель RGB. Цветовая модель CMY. Основные цвета для данной модели цвета. Соотношения, применяемые для перекодировки цвета из модели CMY в RGB и наоборот.

Цветовая модель HSV. Основные параметры этой модели: цветовой тон H, насыщенность S и яркость V. Диапазон возможных значений этих параметров.

Черно-белые полутоновые изображения. Вывод цветных изображений в градациях серого цвета.

Тема 3. Кодирование цвета.

Цветовая палитра. Основные форматы файлов для хранения растровых изображений (bmp, jpg, png, gif, pcx и tga).

Тема 4. Методы улучшения растровых изображений.

Устранение ступенчатого эффекта за счёт способа закраски пикселей при выводе простейших объектов-линий, фигур и т.д. Сглаживание растровых изображений. Применение алгоритмов цифровой фильтрации изображений. Рекурсивная и нерекурсивная фильтрация Дизеринг. Диффузный дизеринг как один из простейших способов создания достаточно качественных изображений.

Тема 5. Эволюция компьютерных видео систем.

Способы отображения объектов на графические устройства. Мировые и экранные координаты.

Тема 6. Основные типы проекций.

Аксонометрическая проекция. Перспективная проекция. Косоугольная проекция. Формирование изображения в некоторой проекции средствами компьютерной графики. Последовательность преобразований координат: мировые координаты, видовые, проецирование, экранные координаты.

Тема 7. Стиль линии.

Перо. Алгоритмы вывода толстых линий. Алгоритмы вывода на экран окружности и эллипса. Кривые Безье. Геометрический алгоритм для построения кривой Безье.

Тема 8. Стили заполнения.

Кисть, текстура. Наложение проективной текстуры на боковые грани трехмерных объектов.

Тема 9. Методы и алгоритмы трехмерной графики.

Модели описания поверхностей. Аналитическая модель. Сплайны. Сплайн Безье.

Векторная полигональная модель. Основные элементы этой модели: Точка, линия, полилиния, полигон, полигонная поверхность. Анализ структуры данных для векторно-полигональной модели на примере куба. Основные недостатки и преимущества полигональной модели.

Воксельная модель. Применение этой модели в медицине и киноиндустрии. Описание поверхностей на основе изолиний высоты. Применение этого описания в геодезии и картографии.

Триангуляция неравномерной сетки.

Тема 10. Визуализация объемных изображений.

Каркасная («проволочная») модель.

Запрашивание граней с учётом освещения. Имитация гладких поверхностей закрашиванием.

Удаление невидимых точек и граней.

Тема 11. Использование графических функций API Windows.

Контекст графического устройства. Подсистема GDI и GDI+. Контекст окна на экране дисплея. Вывод изображения в клиентскую область окна в теле обработчика сообщения WM_PAINT оконной функции. Функции BeginPaint и EndPaint. Вывод на экран одного пикселя растра. Функция SetPixel. Вывод изображения сферы на экран по пикселям. Основные графические примитивы API Windows.

Контекст принтера. Вывод изображения на печать. Контекст метафайла. Создание рисунка в виде файла на диске. Формат метафайла для Windows WMF, EMF и EMF+.

Тема 12. Контекст памяти. Создание поверхности рисования на основе битовой карты (bitmap).

Копирование изображения, нарисованного в контексте памяти, на экране с помощью функции BitBlt. Двойная буферезация. Плавная анимация двигающихся объектов без мельканий.

Выяснение параметров контекста графического устройства.

Тема 13. Система итерируемых функций (IFS).

Теорема каллажа. Построение IFS по реальному изображению. Треугольник Серпинского. Детерминированный и рендоменированный алгоритм построения треугольника Серпинского. Другие примеры IFS.

Тема 14. Фрактальные изображения.

Построение фрактального изображения похожего на папоротник. Фрактал Джулии. Заполняющее множество Джулии. Размерность фракталов.

Построение множества Мандельбора.

Тема 15. Фрактальное кодирование изображений в градациях серого цвета.

Сжимающие отображения в градациях серого цвета и аффинные преобразования таких изображений.

Алгоритм квадродерева. Доменные и ранговые блоки.

Тема 16. Блок схема основных шагов фрактального кодирования изображений.

Разбиение изображения на ранговые блоки на основе метода квадродерева. Отображение доменных областей в ранговые области. Время кодирования и декодирования изображений. Количественная оценка исключений. Хранение закодированного изображения надежность передачи их по сети Internet.

Тема 17. Методы и алгоритмы повышения скорости фрактального кодирования изображений.

Использование самоорганизующихся нейронных сетей для классификации доменов.

Фрактальное кодирование изображений с помощью самоорганизующейся классификации доменов. Сравнение фрактального кодирования изображений со стандартными методами сжатия изображений.

Тема 18. DirectX.

Компоненты DirectX. HAL. Технология COM. Интерфейс IUnKnown. Основные интерфейсы Direct 3D. Создание указателя на интерфейс.

Тема 19. Основы программирования под Windows.

Общая модель сообщений в Windows. Создание окна. Обработка событий. Главная функция WinMain. Создание функции по инициализации Direct 3D. Обработка ошибок. Рендериг. Освобождение ресурсов, захваченных Direct 3D.

Рисование 2D и 3D объектов. Установка формата вершин. Создание буфера вершин. Рендериг выводимого объекта. Матрицы в Direct 3D: мировая матрица, матрица вида, матрица проекции. Матрицы преобразования. Индексация вершин. Буфер глубины (Z-буфер).

Установка света и материала в Direct 3D. Нормали. Загрузка X-файлов.

Тема 20. Вершинные и пиксельные шейдеры.

Графический конвейер. Программируемый конвейер. Шейдеры. Синтаксис команд. Пиксельные шейдеры. Работа с клавиатурой и мышью. Основные итоги.

Тема 21. Введение в OpenGL.

Синтаксис команд. Конвейер рисования. Библиотеки, связанные с OpenGL. Списки отображения. Операции над вершинами и пикселями. Операции над фрагментами изображения.

Управление состоянием и рисование геометрических объектов. Очистка окна. Установка цвета. Описание точек, линий и многоугольников. Задание линий и многоугольников. Задание вершин. Рисование графических примитивов в OpenGL. Векторы нормали. Массивы вершин.

Визуализация в OpenGL Модельно-видовые преобразования. Преобразования проецирования. Перспективное проецирование. Ортогональное проектирование. Отсечение объемом видимости. Управление стеком матриц.

Задание цвета и освещения в OpenGL. Фоновый, рассеянный, отраженный и излучаемый свет. Цвета материалов. Выбор модели освещения. Создание источников света.

Смешивание, сглаживание, объемный туман. Сглаживание точек и линий. Наложение текстур. Фильтрация. Автоматическая генерация координат текстур. Стек матриц текстур.


ЛИТЕРАТУРА

Основная:

  1. Ву М., Девис Т., Нейдер Дж., Шрайнер Д. OpenGL. Руководство по программированию. Библиотека программиста. 4-е издание. – СПб.: Питер, 2006. – 624 c.

  2. С. Уэлстид Фракталы и вейвлеты для сжатия изображений в действии. Учебное пособие. – М.: Издательство Триумф, 2003 – 320 c.

  3. Виктор Порев Компьютерная графика. Учебное пособие. – СПб.: БХВ – Петербург, 2005. – 432 c.

  4. Станислав Горнаков. Direct X9. Уроки программирования на C++. – СПб.: БХВ – Петербург, 2005. – 205 c.

  5. Михаил Флёров. DirectX и C++. Искусство программирования. – СПб.: БХВ – Петербург, 2006. – 384 c.

  6. Алексей Поляков, Виталий Брусенцов. Программирование графики : GDI+ и DirectX. – СПб.: БХВ – Петербург, 2005. – 368 c.


Дополнительная:

  1. Горнаков С.Г. Инструментальные средства программирования и отладки шейдеров в DirectX и Open GL. – СПб.: БХВ – Петербург, 2005. – 256 c.

  2. Андре Ламот Программирование игр для Windows. Советы профессионала. 2-е изд. Пер. с англ. – М.: Издательский дом Вильямс, 2004. 880 c.

  3. Боресков А.В. Графика трёхмерной компьютерной игры на основе Open GL. – М.: ДИАЛОГ – МИФИ, 2004. 384 c.

  4. Андре Ламот Программирование трёхмерных игр для Windows. Советы профессионала по трёхмерной графике и растеризации. 2-е изд. Пер. с англ. – М.: Издательский дом Вильямс, 2006. 1424 c.

  5. Горнаков С.Г. Разработка компьютерных игр под Windows в XNA Game Studio Express. – M.: ДМК Пресс, 2007. -384 с.

Похожие:

Программа по дисциплине компьютерная графика iconПлан-конспект урока компьютерная графика
Компьютерная графика. Знакомство с инструментами рисования графического редактора Paint”,24 урок
Программа по дисциплине компьютерная графика iconСогласовано зам директора по увр
Кузнецов, В. В. Компьютерная графика. Coreldraw: Задания для проведения контрольной работы №1 «Компьютерная графика и цвет»
Программа по дисциплине компьютерная графика iconРабочая программа элективного курса «Компьютерная графика»
Рабочая программа элективного курса по информатике и икт «Компьютерная графика» составлена на основе авторской программы Л. А. Залоговой,...
Программа по дисциплине компьютерная графика iconЛабораторная работа по дисциплине компьютерная графика. На тему: Векторная графика
Практической целью частью работы является создание визитной карточки в программе Adobe Illustrator cs3 (далее – ai)
Программа по дисциплине компьютерная графика iconПрограмма элективного курса «Компьютерная графика»
Целью элективного курса «Компьютерная графика» является подготовка обучающихся и студентов по применению персональных компьютеров...
Программа по дисциплине компьютерная графика iconРабочая программа дисциплины «Компьютерная графика» для специальности 032401 «Реклама»
Рабочая программа дисциплины «Компьютерная графика» разработана на основе Государственного стандарта среднего профессионального образования...
Программа по дисциплине компьютерная графика iconРабочая программа По дисциплине «Компьютерная геометрия и графика»
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Программа по дисциплине компьютерная графика iconРабочая программа по дисциплине «Компьютерная графика»
Программа разработана в соответствии с фгос впо по направлению 110800,62 «Агроинженерия» и примерной учебной программы представленной...
Программа по дисциплине компьютерная графика iconТрёхмерная компьютерная графика – пользовательский и алгоритмический подход
Трехмерная компьютерная графика успешно используется в области автоматизированного проектирования, в компьютерном моделировании,...
Программа по дисциплине компьютерная графика iconАннотация примерной программы дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» Рекомендуется для направления подготовки
Курс «Инженерная и компьютерная графика» является базовым курсом, изучаемым студентами инженерного профиля. По этому курсу читаются...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница