Программа дисциплины «Основы компьютерной графики (OpenGL)» для направления 080700. 62 Бизнес-информатика, 010500. 62 Прикладная математика и информатика подготовки бакалавра

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"

Нижегородский филиал

Факультет Бизнес-информатики и прикладной математики

Программа дисциплины

«Основы компьютерной графики (OpenGL)»

для направления 080700.62 – Бизнес-информатика,

010500.62 – Прикладная математика и информатика

подготовки бакалавра

Автор преподаватель А.В. Петров

Рекомендована УМС Секция «Информатика» Председатель __________________А.Н.Визгунов « » ___________ 2011 г.	Одобрена на заседании базовой кафедры группы компаний МЕРА Зав. кафедрой _______________________Д.М. Пономарев « » __________________2011 г.
Утверждена УМС филиала Председатель __________________Л.Г. Макарова « » ___________ 2011 г.

Н. Новгород, 2011 г.

I. Пояснительная записка

Авторы программы: программа дисциплины разработана Петровым А.В. на основе одноименного авторского курса.

Требования к студентам:

Исходный уровень – знание языка программирования С++, владение MS Visual Studio на уровне уверенного пользователя, и, желательно, знание основ аналитической геометрии и линейной алгебры.

Аннотация:

Курс «Основы компьютерной графики (OpenGL)» является факультативным из цикла курсов подготовки современного специалиста в области информатики. Данный курс нацелен на раскрытие теоретического фундамента и выработку практических навыков в разработке современных приложений с интенсивным использованием методов компьютерной графики.

Дисциплина рассчитана на 16 часов лекционных занятий и 16 час практических занятий.

Учебная задача дисциплины:

Целями курса являются

- знакомство с историей компьютерной графики как науки, искусства и инженерии

- введение в библиотеку OpenGL, как основного практического инструмента данного курса

- знакомство с основными физическими феноменами определяющими человеческое восприятие визуализации

- освещение основных технических приемов и упрощений позволяющих добиваться реалистичности компьютерной графики

- введение в математический аппарат современной компьютерной графики

- получение навыков составления законченных программ компьютерной графики на основе OpenGL.

II. Тематический план учебной дисциплины

	Наименование тем	Всего, часов	Лекции	Практические занятия	Самостоятельная работа
1	Введение в компьютерную графику. Знакомство с OpenGL	6		4	2
2	Управление «состоянием» и рисованием геометрических объектов	10		4	6
3	«Вид» и «списки отображения»	16		4	12
4	«Цвет» и «освещение»	12		4	8
5	«Цветовое наложение», «сглаживание», «туман» и смещение полигонов	16		4	12
6	Отображение пикселей, битовых карт, шрифтов и изображений	16		4	12
7	Текстуры и работа с ними	20		4	16
8	Режим «выбора» и обратный режим	12		4	8
	Итого	108		32	76

III. Формы рубежного и итогового контроля

Контроль знаний студентов включает формы текущего и итогового контроля. Текущий контроль осуществляется в течение двух модулей. По курсу предусмотрены текущий контроль знаний и работы студентов на практических занятиях, две контрольные работы (2 х 25 мин.). Каждая форма текущего контроля оценивается 10-балльной оценкой, которая выставляется в рабочую ведомость преподавателя. Форма итогового контроля – экзамен по окончании двух модулей учебного курса, который оценивается по 10-балльной шкале.

Для получения результирующей оценки О итогового контроля используются следующие весовые множители:

0,25 – для оценки Оконтр1., за контрольную работу № 1,

0,25 – для оценки Оконтр2., за контрольную работу № 2,

0,5 – для оценки Оэкз., за экзамен в конце второго модуля.

Для получения результирующей оценки О по 10-балльной шкале вычисляется величина

О = 0,25 х Оконтр.1 + 0,25 х Оконтр.2 + 0,5 х Оэкз.

Полученный после округления этой величины до целого значения результат и выставляется

как результирующая оценка по 10-балльной шкале по учебной дисциплине «Структуры данных» в экзаменационную ведомость и зачетную книжку студента. В экзаменационную ведомость и зачетную книжку студента выставляется также и результат зачета по данной дисциплине в форме «зачтено» «не зачтено», получаемый из оценки по десятибалльной шкале в соответствии со следующей таблицей соответствия (см. Приложение № 2 к приказу Ректора ГУ-ВШЭ № 1002 от 17.06.2002).

Таблица соответствия оценок по десятибалльной и пятибалльной системам.

По десятибалльной шкале	По пятибалльной шкале
1 – неудовлетворительно
2 – очень плохо	Неудовлетворительно - 2
3 – плохо
4 – удовлетворительно 5 – весьма удовлетворительно	удовлетворительно -3
6 – хорошо 7– очень хорошо	хорошо - 4
8 – почти отлично
9 – отлично	отлично - 5
10 –блестяще

IV. Содержание программы

ТЕМА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ. OPENGL КАК ИНСТРУМЕНТ

Что такое «компьютерная графика». Современные приложения, направления развития данной индустрии и соответствующей отрасли знаний. Место, цели и задачи предлагаемого курса в общей картине технологий трехмерного моделирования.

Что такое OpenGL. Место и значение данной технологии в индустрии «компьютерной графики». История развития, современное состояние и предполагаемое будущее данной технологии.

Настройка среды программирования. Запуск тестовых примеров.

ТЕМА 2. УПРАВЛЕНИЕ «СОСТОЯНИЕМ» И РИСОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Необходимые приготовления – очистка экрана, установка света, команда «завершить рисование».

Необходимые знания о координатных системах. Описание точек, линий и полигонов.

ТЕМА 3. «ВИД» И «СПИСКИ ОТОБРАЖЕНИЯ»

«Вид» - аналогия с фотокамерой. «Видовая» трансформация. «Модельная» трансформация. «Проекционная» трансформация. Трансформация «порта просмотра».

Разработка сцены в терминах «список отображения». Создание и исполнение «списка отображения». Иерархичные «списки отображения».

ТЕМА 4. «ЦВЕТ» И «ОСВЕЩЕНИЕ»

Цвет. Цветовое восприятие. Цвет в компьютере. Указание цвета и модели закраски.

Освещение. Освещение в реальном мире и OpenGL. «Фоновый», «диффузный», «зеркальный» и «исходящий» свет. Цвета «материала». Создание, позиционирование и включение одного или более «источников света». Выбор модели «освещения».

ТЕМА 5. «ЦВЕТОВОЕ НАЛОЖЕНИЕ», «СГЛАЖИВАНИЕ», «ТУМАН» И СМЕЩЕНИЕ ПОЛИГОНОВ

Цветовое наложение. Факторы «источника» и «приемника». Примеры использования. Трехмерное цветовое наложение и буфер глубины.

«Сглаживание» (антиалиасинг). Сглаживание точек и линий. Сглаживание полигонов.

Туман. Использование тумана.

Смещение полигонов.

ТЕМА 6. ОТОБРАЖЕНИЕ ПИКСЕЛЕЙ, БИТОВЫХ КАРТ, ШРИФТОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

Битовые карты и шрифты. Текущая позиция растра. Отображение битовой карты. Выбор цвета для битовой карты. Шрифты и списки отображения.

Изображения. Считывание запись и копирование пиксельных данных. Чтение пикселей и буфера кадра в память процессора и обратно. «Упаковка» и «распаковка» пикселей. Режим хранения пикселей.

ТЕМА 7. ТЕКСТУРЫ И РАБОТА С НИМИ

Создание текстурного объекта и указание текстуры для него. Активация наложения текстур. Прорисовка сцены с указанием текстурных и геометрических координат. Несколько уровней детализации.

ТЕМА 8. РЕЖИМ «ВЫБОРА» И ОБРАТНЫЙ РЕЖИМ

Выбор. Основные шаги. Создание стека имен. Запись о попадании.

Указание. Указание с использованием множественных имен в иерархической модели. Указание и величина глубины.

Отклик. Массив отклика. Использование маркеров в режиме отклика.

V. Основная литература

Эдвард Эйнджел, Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL. М.: Издательский дом «Вильямс», 2001
Роджерс Д., Адамс Дж., Математические основы машинной графики. М.: Мир, 2001
Сергей Гайдуков, OpenGL. Профессиональное программирование трехмерной графики на С++. СПб.: БХВ – Петербург, 2004
Рост Дж., OpenGL. Трехмерная графика и язык программирования шейдеров. СПб.: Питер, 2005
Краснов М., OpenGL. Графика в проектах Delphi. СПб.: БХВ – Петербург, 2000
Шнайдер Дейв. OpenGL. Официальный справочник. СПб.: ООО «ДиаСофтЮП», 2002
ссылка скрыта (l.org/documentation/red_book)

VI. Методические рекомендации преподавателю

См., приложение по методике 10-балльной оценки.

VII. Методические рекомендации студентам

Для более глубокого усвоения курса предполагается использование студентами дополнительной литературы, работа в библиотеке, поиск информации в сети Интернет.

Приложение: Методика формирования результирующей оценки

Программа предусматривает в качестве форм контроля: оценку контрольной работы, оценку домашнего задания, зачет (экзамен). Каждая форма оценивается по 10-бальной шкале.

Для контрольных работ:

высшая оценка в 9 баллов (10 баллов проставляется в исключительных случаях)проставляются при отличном выполнении заданий: полных (с детальными или многочисленными примерами и возможными обобщениями) ответах на вопросы, правильном

решении задачи и четком и исчерпывающем ее представлении почти отличная оценка в 8 баллов проставляется при полностью правильных ответах и решении задач, но при отсутствии какого-либо из выше перечисленных отличительных признаков, как, например: детальных примеров или обобщений, четкого и исчерпывающего представления решаемой задачи, оценка в 7 баллов проставляется при правильных ответах на вопросы и правильном решении задачи, но при отсутствии пояснений, примеров, обобщений, без представления алгоритма или последовательности решения задач, оценка в 6 баллов проставляется при наличии отдельных неточностей в ответах на вопросы (включая грамматические ошибки) или неточностях в решении задачи непринципиального характера (описки и случайные ошибки арифметического характера), оценка в 5 баллов проставляется в случаях, когда в ответах и в решении задач имеются неточности и ошибки, свидетельствующие о недостаточном понимании вопросов и требующие дополнительного обращения к тематическим материалам, оценка в 4 балла проставляется при наличии серьезных ошибок и пробелов в знании по контролируемой тематике, оценка в 3 балла проставляется при наличии лишь отдельных положительных моментов в ответах на вопросы и в решении задач, говорящих о потенциальной возможности в последующем более успешно выполнить задания; оценка в 3 балла, как правило, ведет к повторному написанию ответов на вопросы или решению дополнительной задачи, оценка в 2 балла проставляется при полном отсутствии положительных моментов в ответах на вопросы и решении задач и, как правило, ведет к повторному написанию контрольной работы в целом, оценка в 1 балл проставляется, когда неправильные ответы и решения, кроме того, сопровождаются какими-либо демонстративными проявлениями безграмотности или неэтичного отношения к изучаемой теме.

При оценке выполнения домашнего задания (эссе):

10 баллов проставляется в исключительных случаях самостоятельно проведенной работы, которая может в дальнейшем использоваться в учебном процессе или в исследовательской работе студента, 8-9 баллов проставляется при самостоятельно разработанном или удачно

адаптированном и отлично представленном исследовании по выбранной тематике, 6-7 баллов проставляется при своевременно выполненном и самостоятельно представленном результате продукте по выбранной тематике, 4-5 баллов проставляется при частичном, несамостоятельном участии в выполнении работ, 2-3 балла проставляется, когда студент не может самостоятельно представить работу; когда работа носит явные признаки заимствований (работу предлагается переделать), 1 балл проставляется при наличии каких-либо демонстративных проявлений безграмотности и неэтичного отношения к работе. На зачете (экзамене), представляющем собой письменный ответ на вопрос и решение задачи с последующим собеседованием, оценка проставляется следующим образом: высшая оценка в 9 баллов (10 баллов проставляется в исключительных случаях) проставляется при отличном выполнении заданий: полных, с примерами и возможными обобщениями ответах на вопросы, при правильном решении задачи и детальном ее представлении, почти отличная оценка в 8 баллов проставляется при полностью правильных ответах и решении задач, но при отсутствии какого-либо из выше перечисленных отличительных признаков, как, например: примеров и обобщений, детального представления решаемой задачи, оценка в 7 баллов проставляется при правильных ответах на вопросы и правильном решении задачи, но при отсутствии пояснений, примеров, без представления алгоритма решения задач, оценка в 6 баллов проставляется при наличии отдельных неточностей в ответах на вопросы или непринципиальных неточностях в решении задачи (описки и случайные ошибки арифметического характера), оценка в 4-5 баллов проставляется в случаях, когда в ответах и в решении задачи имеются существенные неточности и ошибки, свидетельствующие о недостаточном понимании проблематики, оценка в 2-3 балла проставляется при наличии лишь отдельных положительных моментов в ответах на вопросы и в решении задачи и ведет к повторному написанию ответов на вопросы или решению задачи, оценка в 1 балл проставляется, когда неправильные ответы и решения, кроме того, сопровождаются какими-либо демонстративными проявлениями безграмотности или неэтичного отношения к учебному процессу.

По результатам устного собеседования с преподавателем выполненной на итоговом собеседовании работы возможны корректировки оценки в ту или иную сторону.

Автор программы, Петров А.В.

Blog

Содержание