Geum.ru

Науман Ольга Александровна Кафедра информатики и информационных систем программа дисциплины

Вид материалаПрограмма дисциплины

Содержание


Составитель: старший преподаватель Науман Ольга Александровна
1 Сведения о преподавателях и контактная информация
2. Данные о дисциплине
3 Трудоёмкость дисциплины
4 Цель и задачи дисциплины
5 Требования к знаниям, умениям и навыкам
8 Тематический план
9 Краткое описание дисциплины
Перечень и содержание лекционных занятий
Перечень практических занятий
1 рейтинг (4 семестр)
2 рейтинг (4 семестр)
Политика курса
Итоговая оценка знаний обучающихся
Лист ознакомления
Подобный материал:

Программа дисциплины

для студентов


Форма

Ф СО ПГУ 7.18.2/07



Министерство образования и науки Республики Казахстан


Павлодарский государственный университет имени С.Торайгырова


Кафедра информатики и информационных систем


ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ



дисциплины Вычислительная геометрия и компьютерная графика

для студентов специальности 050602 – «Информатика»


Павлодар

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФФМиИТ

_____________Нурбекова Ж.К.

«__»_______________20___ г.

Составитель: старший преподаватель Науман Ольга Александровна


Кафедра информатики и информационных систем


программа дисциплины для студентов



дисциплины Вычислительная геометрия и компьютерная графика

для студентов специальности 050602 – «Информатика»


Программа разработана на основании рабочей учебной программы, утвержденной

«___»______________20___ г.


Рекомендована на заседании кафедры

«______» ________________ 20 __ г. Протокол № ____


Заведующий кафедрой

________________ А.Ж. Асаинова «___»______________20___ г.

(подпись) (дата)


Одобрена методическим советом ФФМиИТ

«__»_________20___ г. Протокол №____.


Председатель МС                                         Ж.Г. Муканова

(подпись)

1 Сведения о преподавателях и контактная информация

Ф.И.О.                Науман Ольга Александровна                                           

Учёная степень, звание, должность            старший преподаватель          

Кафедра     Информатики и информационных систем   находится в    главном    корпусе (Ломова 64), кабинет А1-102, контактный телефон      67-36-87    

2. Данные о дисциплине

«Вычислительная геометрия и компьютерная графика» (2 кредита)

Курс рассчитан на 1 семестр. В семестре предусмотрено 15 лекционных занятий, 15 практических, 60 часов самостоятельной работы студентов. Форма контроля – экзамен.

Расписание всех занятий, рубежного контроля и зачетно-экзаменационной сессии устанавливаются деканатом. Занятия проводятся в соответствии с расписанием.


3 Трудоёмкость дисциплины



Форма обучения
Трудоёмкость дисциплины
Формы контроля по семестрам
Семестр
Объём работы студентов по семестрам

кре-дитов
академических часов
кредитов
аудиторных занятий

(ак. часов)
СРС

(ак. часов)

всего
ауд
СРС
экз.
зач.
КП
КР
всего
лек
пр.
лаб
всего
СРСП

Очная на базе ОСО
2
90
30
60
4









4
2
90
15
15



60
30


4 Цель и задачи дисциплины

Цель дисциплины – рассмотрение базовых алгоритмов графического конвейера, изучение современных графических систем, основ инженерной графики и компьютерной анимации.


Задачи дисциплины – курса является изучение основных алгоритмов для геометрического построения реалистичных изображений; изучение основных алгоритмов пространственной визуализации (рендеринга) изображений.


5 Требования к знаниям, умениям и навыкам

В результате изучения данной дисциплины студенты должны:

иметь представление:
      1. о современном состоянии и перспективах развития интерактивной компьютерной графики;
      2. об основных информационных технологиях, реализующих функции обработки компьютерной графики.


знать:
      1. основы работы с основными графическими устройствами;
      2. используемые в компьютерной графике структуры данных и модели;
      3. базовые алгоритмы вычислительной геометрии и компьютерной графики;
      4. принципы использования современных графических систем.


уметь:
      1. грамотно формулировать задачу по использованию компьютерной графики и строить ее концептуальную и прикладную модели;
      2. рационально выбирать средства программной реализации полученной модели;
      3. оптимально использовать возможности вычислительной техники, программного обеспечения и математического аппарата при решении прикладных задач интерактивной компьютерной графики.



6 Пререквизиты

Для освоения данной дисциплины необходимы знания, умения и навыки, приобретённые при изучении следующих дисциплин: математический анализ, анализ функций многих переменных, алгоритмы и структуры данных, объектно-ориентированное программирование.


7 Постреквизиты

Знания, умения и навыки, полученные при изучении дисциплины необходимы для освоения следующих дисциплин: проектирования и конструирование мультимедийных систем, теория электронного обучения


8 Тематический план
2.1 Тематический план дисциплины для студентов очной формы обучения на базе общего среднего образования, год поступления 2009



№ п/п

Содержание
Кол-во часов

лек
прак
СРС


Основы компьютерной графики. Цвет в компьютере. Форматы графических файлов.
1
1
4


Вычислительная геометрия на плоскости и в пространстве
2
2
8


Базовые растровые алгоритмы
2
2
8


Геометрические преобразования объектов
2
2
8


Удаление невидимых линий и поверхностей
2
2
8


Цветовые модели компьютерной графики
2
2
8


Методы создания реалистических изображений
2
2
8


Современные графические системы. Библиотека OpenGL.
2
2
8

Итого
16
15
60


9 Краткое описание дисциплины

Дисциплина «Вычислительная геометрия и компьютерная графика» изучает современное состояние и перспективы развития интерактивной компьютерной графики, основных информационные технологии обработки компьютерной графики, основы работы с основными графическими устройствами, используемые в компьютерной графике структуры данных и модели, базовые алгоритмы вычислительной геометрии и компьютерной графики, принципы использования современных графических систем.


10 Компоненты курса

Перечень и содержание лекционных занятий

  1. Основы компьютерной графики. Цвет в компьютере. Форматы графических файлов.

Векторная графика. Основы растровой графики. Фрактальная графика. Цвет в компьютере. Цветовые модели. Форматы графических файлов. Растровые программы. Векторные программы. Фрактальные программы.

  1. Вычислительная геометрия на плоскости и в пространстве.

Координатный метод. Общее, каноническое и параметрическое уравнения прямой. Пересечение прямых. Площадь многоугольника. Уравнение плоскости. Вектор нормали к плоскости.

  1. Базовые растровые алгоритмы.

Алгоритмы вывода прямой линии. Инкрементные алгоритмы. Кривая Безье. Алгоритмы вывода фигур. Алгоритмы закрашивания. Стиль заполнения. Алгоритмы генерации растровой развертки отрезков прямых, дуг окружностей, эллипсов.

  1. Геометрические преобразования объектов.

Координатный метод. Преобразование координат. Простейшие двумерные преобразования. Однородные координаты и матричное представление двумерных преобразований. Композиция двумерных преобразований. Матричное представление трехмерных преобразований. Композиция трехмерных преобразований. Преобразование объектов. Преобразование как изменение систем координат. Аффинные преобразования на плоскости. Трехмерное аффинное преобразование. Проекции. Мировые и экранные координаты. Основные типы проекций. Перспективные и видовые преобразования координат, их матричная запись.

  1. Удаление невидимых линий и поверхностей.

Алгоритмы отсечения отрезка прямой регулярным прямоугольным окном (Коэна-Сазерленда) и произвольным выпуклым окном. Условие принадлежности точки внутренности выпуклого многогранника. Алгоритмы удаления невидимых линий и поверхностей при построении изображений объемных геометрических объектов.

  1. Цветовые модели компьютерной графики.

Элементы цвета. Свет и цвет. Физическая природа света и цвета. Излученный и отраженный свет. Яркостная и цветовая информация. Цвет и окраска. Характеристики источника света. Стандартные источники. Особенности восприятия цвета человеком. Цветовой и динамический диапазоны. Типы цветовых моделей. Аддитивные цветовые модели. RGB-модель. Ограничения RGB-модели. sRGB – стандартизированный вариант RGB-цветового пространства. Субтрактивные цветовые модели. Цветовая модель CMY. CMY и CMYK. Ограничения модели CMYK. Перцепционные цветовые модели. Достоинства и ограничения HSB-модели. Системы соответствия цветов и палитры. Системы соответствия цветов. Назначение эталона. Кодирование цвета. Палитра. Цветовые режимы.

  1. Методы создания реалистических изображений.

Закрашивание поверхностей.

Модели отражения света. Вычисление нормалей и углов отражения. Метод Гуро. Метод Фонга. Имитация микрорельефа. Трассировка лучей. Анимация. Способы передачи глубины изображения. Закраска. Фактура. Стереоскопия. Фрактальные поверхности.

  1. Современные графические системы. Библиотека OpenGL.

Основные возможности. Основы OpenGL. Синтаксис команд. Структура консольного приложения. Вершины и примитивы. Операторные скобки Begin/End. Массивы вершин. Списки отображения. Преобразования координат. Видовые преобразования. Проекции. Область вывода. Материалы и освещение. Текстуры. Создание спецэффектов. Буфер накопления. Трафаретный буфер.

Перечень практических занятий




  1. Команды редактора AutoCAD.
  2. Графические примитивы в AutoCAD.
  3. Команды оформления чертежей.
  4. Редактирование чертежей.
  5. Свойства примитивов в AutoCAD.
  6. Составные тела и области.
  7. Создание твердотельных объектов путем выдавливания и вращения
  8. Формирование чертежей с использованием пространственного компьютерного моделирования.
  9. Рисование примитивов в OpenGL
  10. Построение поверхностей в OpenGL


Содержание самостоятельной работы студента
для студентов очной формы обучения на базе общего среднего образования






Вид СРО
Форма отчётности
Вид контроля
Объем в часах

1
Подготовка к лекционным занятиям



Участие на занятии
15

2
Подготовка к практическим занятиям, выполнение домашних заданий
Рабочая тетрадь
Защита результатов выполнения задания
15

3
Выполнение семестровых заданий
Реферат, практические задания
Защита СЗ
20

4
Подготовка к контрольным мероприятиям



РК1, РК2, коллоквиум (тестирование и другие)
10

Всего:
60


Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение студентами

  1. Двумерные построения в AutoCad
  2. Трехмерные построения в AutoCad
  3. Основы OpenGL
  4. Рисование геометрических объектов
  5. Преобразования объектов
  6. Материалы и освещение
  7. Текстурирование
  8. Операции с пикселями
  9. Приемы работы с OpenGL
  10. Оптимизация программ
  11. Структура GLUT-приложения

Календарный график контрольных мероприятий

по выполнению и сдаче заданий на СРС и работе на занятиях по дисциплине «Вычислительная геометрия и компьютерная графика» для студентов очной формы обучения специальности 050602-Информатика


1 рейтинг (4 семестр)

Недели
Макс. балл за 1 занятие
1
2
3
4
5
6
7
8
Всего

Максимальный балл
17
8
17
8
17
8
17
8
100

Посещение и подготовка к лекциям
Вид СРС/форма отчётн.
 
ДЗЛ 1

ДЗЛ 2
ДЗЛ 3
ДЗЛ 4
ДЗЛ 5
ДЗЛ 6
ДЗЛ 7
ДЗЛ 8
16

Форма контроля
 
У
У
У
У
У
У
У
У

Макс.балл



2
2
2
2
2
2
2
2

Посещение и подготовка к практич. занятиям
Вид СРС/форма отчётн.
 
ДЗП1
ДЗП2
ДЗП3
ДЗП4
ДЗП5
ДЗП6
ДЗП7
ДЗП8
48

Форма контроля
 
У
У
У
У
У
У
У
У

Макс.балл



6
6
6
6
6
6
6
6

Самостоятельное изучение материала
Вид СРС/форма отчётн.
 
ДЗ СИ1  



 ДЗ СИ2



ДЗ СИ3  



 ДЗ СИ4 



36

Форма контроля
 
К



К



К



К



Макс.балл
 
9



9



9



9



2 рейтинг (4 семестр)

Недели
Макс. балл за 1 занятие
9
10
11
12
13
14
15
Всего

Максимальный балл
11



39



26



24
100

Посещение и подготовка к лекциям
Вид СРС/форма отчётн.
 
ДЗЛ 9

ДЗЛ 10
ДЗЛ 11
ДЗЛ12
ДЗЛ13
ДЗЛ14
ДЗЛ15
14

Форма контроля
 
У
У
У
У
У
У
У

Макс.балл



2
2
2
2
2
2
2

Посещение и подготовка к практич. занятиям
Вид СРС/форма отчётн.
 
ДЗП9

ДЗП10
ДЗП11
ДЗП12
ДЗП13
ДЗП14
ДЗП15
49

Форма контроля
 
У
У
У
У
У
У
У

Макс.балл



7
7
7
7
7
7
7

Самостоятельное изучение материала
Вид СРС/форма отчётн.
 
ДЗ СИ5 



ДЗ СИ6



ДЗ СИ7  



ДЗ СИ8  
37

Форма контроля



К



К



К



К

Макс.балл



9



9



9



10


Условные обозначения: ДЗЛ1 – домашнее задание на подготовку к лекциям №1; У – участие в учебном процессе; ДЗП1 – домашнее задание на подготовку к практическим занятиям №1; ДЗСИ1 – домашнее задание №1 на самостоятельное изучение материала; Т1 – тест №1.


Политика курса

Курс «Вычислительная геометрия и компьютерная графика» является практическим курсом. Поэтому обязательным условием является выполнение всех практических, самостоятельных заданий, которые и составляют основной вид текущего контроля.

Полученные практические навыки работы на персональном компьютере оцениваются правильностью выполнения самостоятельных заданий по дисциплине. Посещение занятий является обязательным. Уважительные причины пропуска занятий не освобождают студента от выполнения всего комплекса практических, лабораторных и самостоятельных работ.

В случае опоздания студента на занятие по дисциплине «Теория баз данных» более чем на 5 минут, студент не допускается к занятию.

За любые нарушения правил поведения на занятиях устанавливаются штрафные санкции — вычитается 5 баллов за одно занятие!

Все аудиторное время будет поделено на лекции и практические работы. Подготовка к каждому занятию обязательна, также как и прочтение всего заданного материала. Ваша подготовка будет проверяться контрольными работами, тестами и заданиями рубежного контроля.

Все задания должны выполняться к установленному времени. Задания, выполненные с опозданием, будут автоматически оцениваться ниже. Списывание на любом из видов контроля, а также на экзамене запрещено. Штрафные санкции составят в этом случае 80% от балла за данный вид контроля.

1 В середине и конце семестра по 100 бальной шкале определяется оценка текущей успеваемости (ТУ)

2 Оценка рубежного контроля (РК) также определяется по 100-балльной шкале.

К рубежному контролю по дисциплине допускаются студенты, имеющие баллы по ТУ.

3 По итогам оценки ТУ и РК определяется рейтинг (Р1 и Р2) студента по дисциплине

Р1(2) = ТУ 1(2)*0,7 + РК1(2)*0,3.

Если в учебном плане предусмотрены экзамен и зачёт, то зачёт следует учесть при определении Р2 как второй рубежный контроль.

Рейтинг не определяется, если студент не прошел РК или получил по РК менее 50 баллов. В данном случае декан устанавливает индивидуальные сроки сдачи РК.

4 Оценка рейтинга допуска студента по дисциплине за семестр равна

РД = (Р1+Р2)/2.

В случае если по дисциплине согласно учебному плану предусмотрены курсовая работа (проект) и экзамен, то оценка КР по защите курсовой работы (проекта) учитывается при определении рейтинга допуска

РД = (Р1+Р2)* 0,7/2 + КР*0,3.

Для студентов заочной формы обучения оценка рейтинга допуска равна соответственно

РД = Р1 или РД = Р1*0,7 + КР*0,3.

К итоговому контролю (ИК) по дисциплине допускаются студенты, выполнившие все требования рабочей учебной программы (выполнение и сдача всех лабораторных работ, работ и заданий по СРС), получившие положительную оценку за защиту курсового проекта (работы) и набравшие рейтинг допуска (не менее 50 баллов).

5 Уровень учебных достижений студентов по каждой дисциплине (в том числе и по дисциплинам, по которым формой итогового контроля ГЭ) определяется итоговой оценкой (И), которая складывается из оценок РД и ИК (экзамена, дифференцированного зачета или курсовой работы/проекта) с учетом их весовых долей (ВДРД и ВДИК).

И = РД*0,6 + ИК*0,4

Весовые доли ежегодно утверждаются ученым советом университета и должны быть для РД не менее 0,6, а для ИК не более 0,4.

6 КП/КР защищаются перед комиссией. Оценка выставляется в соответствии с продемонстрированными знаниями с учётом отзыва руководителя.

7 Итоговая оценка по дисциплине подсчитывается только в том случае, если обучающийся имеет положительные оценки, как по рейтингу допуска, так и по итоговому контролю. Не явка на итоговый контроль по неуважительной причине приравнивается к оценке «не удовлетворительно».

Результаты экзамена и промежуточной аттестации по дисциплине доводятся до студентов в тот же день или на следующий день, если письменный экзамен проводился во второй половине дня.

8 Пересдача положительной оценки по итоговому контролю (в том числе на ГЭ) с целью ее повышения не разрешается.

9 При наличии академической задолженности студенты повторно изучает соответствующие дисциплины на платной основе.

10 Оценка по профессиональной практике (учебной, учебно-ознакомительной, педагогической, производственной и др.) выставляется следующим образом.

Итоговый контроль будет проводиться в форме комплексного задания:

1. Тест

2. Практическое задание (аналогичное заданиям лабораторных работ)


Итоговая оценка знаний обучающихся

Итоговая оценка в баллах (И)
Цифровой эквивалент баллов (Ц)
Оценка в буквенной системе
Оценка по традиционной системе

Экзамен, дифзачет
зачет

95 - 100
4
A
Отлично
Зачтено

90 - 94
3,67
A-

85 - 89
3,33
B+
Хорошо

80 - 84
3,0
B

75 - 79
2,67
B-

70 - 74
2,33
C+
Удовлетворительно

65 – 69
2,0
C

60 – 64
1,67
C-

55 – 59
1,33
D+

50 – 54
1,0
D

0 - 49
0
F
Не удовлетворительно
Не зачтено




ЛИСТ ОЗНАКОМЛЕНИЯ

№

п/п
Ф.И.О. лица, ознакомившегося с документом
Дата ознакомления с документом
Подпись
Расшифровка подписи