Geum.ru

Программа вступительных испытаний (собеседования) для поступающих в магистратуру по направлению 230100 Информатика и вычислительная техника

Вид материалаПрограмма

Содержание


Профилирующей дисциплины
Подобный материал:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ


МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ПРОГРАММА


ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ (СОБЕСЕДОВАНИЯ)

ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В МАГИСТРАТУРУ ПО НАПРАВЛЕНИЮ

230100 Информатика и вычислительная техника




ПРОФИЛИРУЮЩАЯ ДИСЦИПЛИНА



Мультимедиа технологии


“Утверждаю”


Директор института Лунин В.П.

АВТ


Зав. кафедрой

ПМ Еремеев А.П.


УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

ПРОФИЛИРУЮЩЕЙ ДИСЦИПЛИНЫ


МУЛЬТИМЕДИА ТЕХНОЛОГИИ

  1. Содержание теоретических разделов дисциплины


Цель изучения дисциплины состоит в получении теоретических и практических знаний в области компьютерной, или машинной, графики, необходимых для создания заказных систем компьютерной графики и программ отображения произвольных графических объектов. Основное внимание уделяется полигональным моделям и используемым с ними методам.

Материал дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин "Основы программирования", "Языки и методы программирования", "Технология разработки программных средств" и "Параллельные системы и параллельные вычисления". Материал курса используется при изучении дисциплин и "Вычислительные машины, системы и сети", "Проектирование программного обеспечения автоматизированных систем", а также при выполнении курсовых и выпускных студенческих работ.


Обзор систем машинной графики. Место машинной графики в современных информационных технологиях. Краткая характеристика стандартов машинной графики GKS и PHIGS. Системы машинной графики САПР. Особенности растрового и векторного представления данных. Особенности графических баз данных. Форматы графических данных. Архитектуры высокопроизводительных графических систем.


Графические примитивы (точка, линия, полилиния, многоугольник, окружность, эллипс, текст, размер, штриховка и др.). Сегменты (блоки) и их атрибуты. База данных рисунка. Представление примитивов и сегментов в графической базе данных. Слои рисунка.

Модели графических объектов: поверхностные, полигональные, твердотельные (ячеечные, сплошные конструктивы, граничные), точечные, типа экструзий, фрактальные.

Описание трехмерных поверхностей (параметрическое, неявными функциями, сплайнами).

Параметрические модели двумерных и трехмерных объектов компьютерной графики.


Растровое изображение. Модель растрового экрана. Растровое представление геометрических объектов. Сильносвязные и слабосвязные пути. Растровая развертка отрезка, окружности и эллипса; алгоритмы Брезенхема. Заполнение сплошных областей. Алгоритм построчного сканирования и алгоритм заливки с затравкой. Система цветов RGB. Заполнение сплошной области с использованием интерполяции цветов.

Определение принадлежности точки многоугольнику. Отсечение отрезка. Аогоритм Сазерленда - Кохена. Алгоритм триангуляции Делоне.


Аффинные преобразования координат. Использование однородных координат. Преобразования аксонометрического и перспективного проецирования. Преобразования нормирования. Переход к оконным и видовым координатам.


Интерполяционный кубический сплайн, сплайны Эрмита, Безье, В- и -сплайны, их свойства и алгоритмы построения.


Постановка задачи удаления невидимых частей поверхности. Декомпозиция сцены. Классификация методов решения задачи загораживания. Алгоритмы решения задачи загораживания (сравнение по глубине, метод z-буфера, методы приоритетов, алгоритмы разбиения области, метод плавающего горизонта и др.). Сокращение размерности задачи загораживания.


Модели объекта и источников цвета при решении задачи визуализации. Зеркальные, диффузионные и фоновые компоненты освещенности. Учет собственного излучения объекта. Алгоритмы Гуро и Фонга. Трассировка лучей. Смешение цветов для достижения эффекта полупрозрачности объектов. Текстурирование. Взаимодействие цветов текстуры и объекта.


Понятие фрактала. Снежинка Коха. L-системы. Системы итерированных функций. Фрактальный морфинг. Алгебраические фракталы. Множества Мандельброта и Жюлиа. Стохастические фракталы. Фрактальный алгоритм сжатия данных.


Консоль- и Windows-приложения OpenGL. Примитивы и команды OpenGL. Модель и этапы выполнения команд. Буфер кадра и внеэкранный буфер. Двойная буферизация. Вершина и ее атрибуты (цвет, флаг ребра, координаты нормали и текстуры). Задание цвета. Вывод линий и граней. Свойства грани OpenGL. Лицевая и нелицевая стороны грани. Отсечение нелицевых граней трехмерных объектов. Задание образца и заполнение грани по образцу. Вывод битовых изображений. Чтение, копирование и вывод пикселей. Преобразования координат. Задание камеры. Тесты OpenGL (принадлежности, ножниц, трафарета, глубины, альфа-тест). Элементы программирования в OpenGL, списки команд. Вывод двумерных и трехмерных сплайнов. Построение нормалей к граням и вершинам. Решение задачи освещенности (управление цветом материала, модель сцены и источника света). Достижение эффекта полупрозрачности (смешение цветов). Наложение текстуры. Использование теста трафарета для получения разности и пересечения трехмерных объектов.

1.2.Содержание практических занятий дисциплины


При выполнении лабораторных работ решаются следующие задачи.
  1. Вывести линию, изменяя ее свойства (толщину, цвет ее вершин), применяя шаблон, например, задающий пунктир, или без него, применяя интерполяцию цветов или нет;
  2. Вывести отдельную грань, например четырехугольник, применяя следующие способы отображения:
  • залитый заданным цветом; все вершины имеют один цвет;
  • залитый заданным цветом; вершины имеют разные цвета, употребляется интерполяция цветов;
  • в виде контурных линий (с интерполяцией цветов и без нее);
  • в виде точек, задающих вершины.
  1. Вывести первоначально лицевую, а затем нелицевую стороны грани, задав для них разные способы вывода (лицевая заливается заданным цветом, нелицевая - нет; далее - лицевая в виде линий, нелицевая - в виде точек);
  2. Вывести произвольный невыпуклый многоугольник, используя для удаления внутренних ребер атрибут вершины флаг ребра;
  3. Создать образец размера 32´32, например соты или шестиугольники, и использовать его для заполнения грани. Примеры образцов и заполнений:



  1. Наложить на грань текстуру, задавая различные координаты текстуры. Текстура а) создается в программе; б) - загружается из файла;
  1. Задать нормали к вершинам грани и различные свойства материала для лицевой и нелицевой сторон грани; отобразить, задав источники света, последовательно каждую из сторон грани.
  1. Создать каркасную модель трехмерного объекта, использую для представления граней один из видов многоугольников;
  1. Выполнить, применив ортографическое проецирование, отображение объекта на плоскость;
  1. Выполнить аксонометрическое проецирование объекта;
  1. Произвести над объектом аффинные преобразования;
  1. Задать вершинам разные цвета и вывести объект с интерполяцией цветов и без интерполяции;
  1. Отобразить объект, удаляя невидимые грани;
  1. Выполнить отсечение части объекта плоскостью;
  1. Выполнить перемещение объекта по заданной траектории, применив двойную буферизацию;
  1. Рассчитать нормали а) к граням; б) к вершинам и построить тоновые модели объекта для случаев а) и б);
  1. Создать 2 окна OpenGL и отобразить в них различные проекции объекта.
  1. Создать битовые образы размера 8´8 двух символов из следующего списка:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z £ »

a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z Ï ³

Вывести несколько слов, имеющих следующий вид: L - l + L + l, где L и l - соответственно прописная и строчные буквы. Выводимые слова должны отличаться расстояниями между символами.
  1. Вывести прямоугольник пикселей (glDrawPixels), используя загруженный из BMP-файла образ, и выполнить его перемещение (glCopyPixels или glReadPixels и glDrawPixels) по произвольной траектории, меняя попутно его цветовые характеристики (glPixelTransfer) и выполняя его масштабирование (glPixelZoom).
  1. По подмножеству точек заданной фигуры построить кривые Безье и NURBS; предусмотреть возможность построения замкнутых кривых.
  1. По подмножеству точек заданной фигуры построить поверхности Безье и NURBS.
  1. Реализовать алгоритм текстурирования произвольно ориентированной 4-угольной грани; результаты сравнить с результатами OpenGL.
  1. Текстурирование заданного 3-D объекта.
  1. Используя альфа-компмонент и функцию смешения цветов, придать объекту свойства полупрозрачности и отобразить его вместе с размещенным внутри объекта GLU-объектом.
  1. Задать один из GLU-объектов и вывести сумму, разность и пересечение заданного и GLU-объекта.
  1. Получить по СИФ-представлению фрактала его L-систему и построить ей соответствующий предфрактал.
  1. Построить СИФ-изображение фрактала.
  1. Построить множество Жюлиа для заданной функции комплексного переменного.
  1. Создать двуниточное SDI-приложение, отдав первую нить для L-системы, а вторую для СИФ.
  1. Создать двуниточное МDI-приложение, отдав первое окно для L-системы, а второе для СИФ.



  1. Литература
  1. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. - М.: Энергоатомиздат.-1990. 288 с.
  2. Альберт Дж. Теория сплайнов и ее приложения. - М.: Наука, 1971. 314 с.
  3. Артамонов Е. И., Хачумов В. М. Синтез специализированных структур машинной графики. М.: ИПУ АН СССР.,1991. 149 с.
  4. Бартеньев О. В. Visual Fortran: Новые возможности. - М.: Диалог-МИФИ, 1999. - 288 с.
  5. Бартеньев О. В. Графика OpenGL: программирование на Фортране. - М.: Диалог-МИФИ, 2000. - 368 с.
  6. Боголюбов С.К., Воинов А.В. Черчение. - М.: Машиностроение, 1981. 303 с.
  7. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 855с.
  8. Гарднер М. От мозаик Пенроуза к надежным шифрам. - М.: Мир, 1993.
  9. Глаголев Н. А. Проективная геометрия. - М.: Высшая школа, 1963. 344с.
  10. Завьялов Ю. С., Квосов Б. И., Мирошниченко В. А. Методы сплайн функций. М.: Наука, 1980. 352 с.
  11. Иванов В. П., Батраков А. С. Трехмерная компьютерная графика. - М.: Радио и связь,1995. 224 с.
  12. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Аналитическая геометрия. - М.: Наука, 1981.-232с.
  13. Кокорева Л. В., Малашкин И. И. Проектирование банков данных. - М.: Наука. 256 с.
  14. Корриган Дж. Компьютерная графика: Секреты и решения. - М.: Энтроп, 1995. 352 с.
  15. Кроновер Р. М. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории. - М.: Постмаркет, 2000.
  16. Леви П. Стохастические процессы и броуновское движение. - М.: Наука, 1972.
  17. Машинная графика и вычислительная геометрия в задачах машиностроения. / Под ред. О. М. Белоцерковского. - М.: НС по КП “Кибернетика” при АН СССР, 1989. 178 с.
  18. Машинная графика и ее приложения: Сб. науч. тр. АН СССР. / Под ред. А. М. Мацокина. - Новосибирск: АН СССР и СО АН, 1983. 137 с.
  19. Машинная графика и ее приложения: Сб. статей / Под ред. В. Л. Перчука.-Владивосток: Дальневосточный научный центр АН СССР, 1975. Вып. 24. 137 с.
  20. Ньюмен У., Спрулл Р. Основы интерактивной машинной графики. - М.: Мир, 1976. 573 с.
  21. Пайтген Х.О., Рихтер П.Х. Красота фракталов. Образы комплексных динамических систем. - М.: Мир, 1993.Эндерле Г., Кэнси К., Пфафф Г. Программные средства машинной графики. Международный стандарт GKS. - М.: Радио и связь, 1988. 480 с.
  22. Победря Б. Е. Лекции по тензорному анализу. - М.: МГУ, 1974. 206 с.
  23. Понтрягин Л.С. Основы комбинаторной топологии. - М. 1976.
  24. Разработка САПР. В 10 кн. Кн. 7. Графические системы САПР. В. Е. Климов; под ред. А. В. Петрова. - М.: Высш. шк., 1990. - 142 с.
  25. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики. - М.: Мир., 1989. 504 с.
  26. Романов В.Ю. Популярные форматы файлов для хранения графических изображений на IBM PC. - М.: Унитех, 1992. 156 с.
  27. Талныкин Э. А. Внутренний язык для описания визуальных моделей. Автометрия.-1985. № 4. с. 44-49.
  28. Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по проблемам машинной графики Машинная графика ‘89”. - Новосибирск: АН СССР и СО АН, 1989. 176 с.
  29. Фокс А., Пратт М. Вычислительная геометрия. - М.: Мир, 1982. 304 с.
  30. Фоли Дж., вен Дэм А. Основы интерактивной машинной графики: В 2-х книгах. - М.: Мир, 1985.
  31. Шикин Е. В., Боресков А. В., Зайцев А. А. Начала компьютерной графики. - М.: ”Диалог МИФИ”, 1993. 138 с.
  32. Шикин Е. В., Боресков А. В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. -М.: ”Диалог МИФИ”, 1995. 288 с.
  33. Шикин Е. В., Плис А. И. Кривые и поверхности на экране компьютера. - М.: ”Диалог МИФИ”, 1996. 240 с.
  34. ISO dp9592/1-198n(E). - Information Processing System. - Programmer’s Hierarchical Interactive Graphic System (PHIGS).
  35. ISO 7942-1985E. - Information Processing System. - Computer Graphics. - Functional Specification of the Graphical Kernel System (GKS).
  36. ISO 8805. - Information Processing System. - Computer Graphics. - Graphical Kernel System (GKS-3D) extension functional description.



Программу составил Бартеньев О.В.

к.т.н. доцент