Kursinformation

О курсе

Основной целью курса является изучение математических и алгоритмических основ компьютерной графики.
Курс предназначен для студентов направления 09.03.04 "Программная инженерия" и преподается в пятом семестре третьего курса.
В курсе рассматриваются математические и алгоритмические основы компьютерной графики, формулируются темы лабораторных работ и приводится список вопросов для сдачи четырех коллоквиумов по теоретической части курса.

Также размещен вспомогательный материал, облегчающий понимание наиболее сложных разделов курса, в том числе несколько анимаций с пошаговым объяснением изучаемого материала.

РД-1	Умение создавать и редактировать растровые и векторные изображения с использованием современных инструментальных средств и форматов графических файлов
РД-2	Умение создавать простейшие трехмерные сцены и выполнять анимацию отдельных объектов
РД-3	Понимание принципов геометрических преобразований в компьютерной графике.
РД-4	Понимание способов низкоуровневой оптимизации при разработке эффективных алгоритмов.

09.03.04 Программная инженерия

Разделы дисциплины	Формируемый результат обучения по дисциплине	Виды учебной деятельности	Объем времени, ч.
Раздел 1. Математические основы компьютерной графики	РД-1, РД-2, РД-3	Лекции	8
		Практические занятия
		Лабораторные занятия	16
		Самостоятельная работа	30
Раздел 2. Алгоритмические основы компьютерной графики	РД-4	Лекции	8
		Практические занятия
		Лабораторные занятия	16
		Самостоятельная работа	30

 

Содержание разделов дисциплины:

Раздел 1. Математические основы компьютерной графики

История развития компьютерной графики. Векторная и растровая графика. Способы взаимодействия с графическими системами. Виды графических устройств. Представление точек и матрица преобразования. Преобразование точек и прямых линий. Пересекающиеся и параллельные линии. Основные типы преобразований: вращение, отображение, изменение масштаба. Комбинированные операции. Однородные координаты. Двумерное смещение. Точки в бесконечности. Основные типы преобразований: сдвиг, вращение, отображение, изменение масштаба. Аксонометрические проекции. Перспективные преобразования. Способы получения перспективных изображений. Представление конических сечений: окружности (дуги), эллипса, параболы, гиперболы. Кубические сплайны. Параболическая интерполяция. Кривые Безье.

 Темы лекций:

1. Введение в компьютерную графику
2. Точки и линии – двумерные преобразования
3. Точки и линии – трехмерные преобразования и проекции
4. Плоские и пространственные кривые

 Названия лабораторных работ:

1. Создание изображений с использованием векторной графики
2. Создание динамических меню

 

Раздел 2. Алгоритмические основы компьютерной графики

Алгоритмы вычерчивания отрезков. Простейший алгоритм разложения в растр. Общий алгоритм Брезенхема. Алгоритм Брезенхема для генерации окружности. Заполнение многоугольника в порядке сканирования строк. Тест принадлежности точки многоугольнику. Простой алгоритм заполнения с затравкой. Построчный алгоритм заполнения с затравкой. Основы методов устранения ступенчатости. Алгоритм Брезенхема с устранением ступенчатости. Двумерное отсечение. Основные алгоритмы двумерного отсечения и их идеи. Обобщение: отсечение отрезка выпуклым окном. Трехмерное отсечение. Алгоритм плавающего горизонта. Алгоритм Робертса. Алгоритм Варнока. Алгоритм Вейлера-Азертона. Алгоритм, использующий Z-буфер. Алгоритмы построчного сканирования. Простая модель освещения. Эмпирическая модель отражения Буи-Туонга Фонга. Тени, фактура, цвет

 Темы лекций:

1. Растровая графика
2. Отсечение
3. Удаление невидимых линий и поверхностей
4. Построение реалистических изображений

 Названия лабораторных работ:

1. Создание трехмерных сцен

Продолжительность курса – 16 недель
Трудоемкость освоения курса – 108 часов
Трудоемкость курса – 3 зачётных единицы
форма контроля - зачет

Чердынцев Евгений Сергеевич, к.т.н., доцент ОИТ ИШИТР, https://portal.tpu.ru/SHARED/e/ES