Рабочая программа дисциплины компьютерная графика для подготовки бакалавров по направлению 552800 Информатика и вычислительная техника
Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа дисциплины сети ЭВМ и телекоммуникации для подготовки бакалавров, 155.67kb.
- Рабочая программа дисциплины методы оптимизации для подготовки бакалавров по направлению, 136.34kb.
- Рабочая программа дисциплины операционные системы для подготовки бакалавров по направлению, 274.73kb.
- Рабочая программа дисциплины «Компьютерная графика» по направлению подготовки дипломированного, 108.6kb.
- Рабочая программа дисциплины микропроцессорные технологии для подготовки магистров, 174.5kb.
- Образовательный стандарт по направлению 552800 «Информатика и вычислительная техника», 199.12kb.
- Образовательный стандарт по направлению 552800 «Информатика и вычислительная техника», 245.41kb.
- Образовательный стандарт по направлению бакалавриата 552800 "Информатика и вычислительная, 565.08kb.
- Образовательный стандарт по направлению 552800 Информатика и вычислительная техника, 255.08kb.
- Образовательный стандарт по направлению 552800 Информатика и вычислительная техника, 169.1kb.
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет “ЛЭТИ”
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
Для подготовки бакалавров по направлению 552800 - “Информатика и вычислительная техника”
Санкт-Петербург
2002
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет “ЛЭТИ”
“УТВЕРЖДАЮ”
Проректор по учебной работе
проф. ___________ Ушаков В.Н.
“_____”_______________2002 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
Для подготовки бакалавров по направлению 552800 - “Информатика и вычислительная техника”
Факультет Компьютерных технологий и информатики
Кафедра Вычислительной техники
Курс 4
Семестр 8
Лекции | 36 ч. | | Экзамен | семестр |
| | | | 8 |
| | | | |
Лабораторные занятия | 24 ч. | | Зачет | семестр |
| | | | 8 |
Аудиторные занятия | 60 ч. | | |
Самостоятельные занятия | 70 ч. | | |
Всего часов | 130 ч. | | |
2002
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Вычислительной техники “____”_______________2002г., протокол №______.
Рабочая программа согласована с рабочими программами изученных ранее дисциплин:
- Программирование;
- Информатика;
- Базы данных;
- Технология программирования.
Рабочая программа одобрена методической комиссией факультета Компьютерных технологий и информатики “____”_____________2002г.
Цель и задачи дисциплины
Целью дисциплины является изучение математических и алгоритмических основ компьютерной графики, а также освоение средств разработки программного обеспечения для визуализации реалистичных изображений сложных трехмерных сцен.
Требования к уровню освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:
- Знать математические и алгоритмические основы компьютерной графики, возможности аппаратных и программных средств.
- Иметь навыки программирования двухмерной графики на персональном компьютере.
- Уметь использовать изученные алгоритмы для решения конкретных задач визуализации трехмерных сцен.
- Иметь навыки разработки приложений для визуализации реалистичных изображений сложных трехмерных сцен с использованием MS DirectX.
- Иметь представление о способах решения и перспективах развития аппаратного и программного обеспечения для решения задач компьютерной графики.
Содержание рабочей программы
Введение.
Тема 1. Предмет дисциплины, ее объем, содержание и связь с другими дисциплинами учебного плана. Задачи, решаемые в компьютерной графике. Области использования. Способы описания и представления графических сцен и их объектов.
Тема 2. Разработка графических приложений – OpenGL и MS DirectX. Архитектура MS DirectX 8, основные понятия и базовые интерфейсы разработки.
Раздел 1. Математические и алгоритмические основы 2D-графики.
Тема 3. Представление цифровых изображений, растровая и векторная графика. Алгоритмы растровой графики для формирования прямых линий (отсечение, интерполяция). Растровая развертка многоугольников (отсечение, интерполяция). Разработка приложений 2D-графики с использованием библиотеки MS DirectX 8.
Тема 4. Геометрические 2D-преобразования. Двухмерные преобразования. Однородные координаты и матричное представление преобразований. Композиция преобразований.
Раздел 2. Математические и алгоритмические основы 3D-графики.
Тема 5. Геометрические 3D-преобразования. Трехмерные преобразования. Однородные координаты и матричное представление преобразований. Композиция преобразований. Центральное проецирование. Параллельное проецирование. Отсечение относительно видимого объема. Реализация конвейера геометрических преобразований и отсечение по пирамиде видимости в MS DX8.
Тема 6. Алгоритмы удаления скрытых линий и поверхностей. Трассировка лучей и проективный метод. Метод экранов для формирования контурных изображений. Сравнение по глубине при удалении скрытых поверхностей. Алгоритмы, использующий буфер глубины. Использование буфера глубин в приложениях MS DirectX 8.
Тема 7. Освещение трехмерной сцены. Модели освещения. Источники освещения и их свойства. Материалы поверхностей и их свойства. Алгоритмы закраски (объекты с гладкими формами и плоскими гранями, интерполяции методом Гуро и Фонга). Освещение и закраска графических примитивов в приложениях MS DirectX 8.
Тема 8. Методы создания реалистических трехмерных изображений с помощью нанесения текстур (основы текстурирования). Расчет координат текстур (циклические, динамические и проективные текстуры). Улучшение качества текстурирования (билинейная интерполяция, пирамидальное фильтрование, трилинейная интерполяция). Текстурирование графических примитивов в приложениях MS DirectX 8.
Раздел 3. ВизуализациЯ реалистичных изображений сложных трехмерных сцен.
Тема 9. Имитация сложных поверхностей с помощью рельефных текстур. Способы наложения рельефных текстур. Реализация имитации сложных поверхностей с помощью рельефных текстур в приложениях MS DirectX 8.
Тема 10. Технологии смешивания цветов для визуализации реалистичных изображений. Прозрачность поверхностей и альфа-блендинг. Алгоритм визуализации трехмерных сцен с полупрозрачными объектами. Моделирование погодных условий (туман). Реализация одно- и многопроходного мультитекстурирования и тумана в приложениях MS DirectX 8.
Тема 11. Алгоритмы учета теней (метод теневого объёма и алгоритм с использованием дополнительного буфера шаблонов). Возможные реализации алгоритмов учета теней в приложениях MS DirectX 8.
Заключение.
Тема 12. Перспективы развития графических систем. Достижения в области компьютерной графики.
Перечень лабораторных работ
№ | Наименование работы | Номер темы |
1 | Алгоритмы растровой графики (линии, многоугольники). | 3 |
2 | Разработка приложения MS DirectX 8 для визуализации простого трехмерного графического объекта . | 5-7 |
3 | Разработка приложения MS DirectX 8 для визуализации простого трехмерного графического объекта c использованием освещения от источников различного типа. | 7 |
4 | Разработка приложения MS DirectX 8 для визуализации простого трехмерного графического объекта c текстурированными поверхностями c использованием освещения. | 8 |
5 | Разработка приложения MS DirectX 8 для визуализации простого трехмерного графического объекта c использованием рельефного текстурирования . | 9 |
6 | Разработка приложения MS DirectX 8 для визуализации сложной трехмерной сцены с использованием механизмов смешивания цветов (альфа-блендинг): полупрозрачные объекты, туман. | 9,10 |
7 | Разработка приложения MS DirectX 8 визуализации реалистической трехмерной сцены (на основе комплексного объединения ранее проделанной работы в единую программу с интерактивным управлением местоположения наблюдателя (камеры)) (к темам 5-10) . | 5-10 |
Расчет учебных часов по видам занятий
№ темы | Название разделов и тем | Объем учебных часов | ||||||
Лекции | Лаборат. занятия | Практич. занятия | Аудитор. занятия | Самост. работа | Всего | Семестр | ||
| Введение | | | | | | | |
1 | Задачи, решаемые в компьютерной графике. Области использования. Способы описания и представления графических сцен и их объектов. | 2 | 0 | | 2 | 1 | 3 | 8 |
2 | Архитектура библиотеки MS DirectX 8, основные понятия и базовые интерфейсы разработки. | 3 | 0 | | 3 | 3 | 6 | 8 |
| Раздел 1. Математические и алгоритмические основы 2D-графики. | | | | | | | |
3 | Алгоритмы растровой графики. | 4 | 5 | | 9 | 4 | 13 | 8 |
4 | Геометрические 2D-преобразования. | 1 | 1 | | 2 | 4 | 6 | 8 |
| Раздел 2. Математические и алгоритмические основы 3D-графики. | | | | | | | |
5 | Геометрические 3D-преобразования. | 2 | 3 | | 5 | 8 | 13 | 8 |
6 | Алгоритмы удаления скрытых линий и поверхностей. | 4 | 3 | | 7 | 8 | 15 | 8 |
7 | Освещение трехмерной сцены. Алгоритмы закраски. | 4 | 3 | | 7 | 8 | 15 | 8 |
8 | Основы текстурирования. | 2 | 3 | | 5 | 8 | 13 | 8 |
| Раздел 3. Визуализация реалистичных изображений сложных трехмерных сцен. | | | | | | | |
9 | Имитация сложных поверхностей с помощью рельефных текстур. | 4 | 3 | | 7 | 8 | 15 | 8 |
10 | Технологии смешивания цветов для визуализации реалистичных изображений. | 4 | 3 | | 7 | 8 | 15 | 8 |
11 | Алгоритмы учета теней. | 4 | 0 | | 4 | 8 | 12 | 8 |
| Заключение. | | 0 | | | | | 8 |
| Перспективы развития графических систем. | 2 | 0 | | 2 | 2 | 4 | 8 |
ИТОГО: | 36 | 24 | | 60 | 70 | 130 | |
ЛИТЕРАТУРА
Основная
№ | Название, библиографическое описание | Л | Лр | К-во экз. в библ. (на каф.) | Гриф |
1 | Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики. - М.: Мир, 1989 | 8 | 8 | Уч.32 | |
2 | Фоли Дж., вэн Дэм А. Основы интерактивной машинной графики. В 2-х т. - М.: Мир 1985.- 736 с. | 8 | 8 | Т.1-89 Т.2-91 | |
3 | Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. - М.: Диалог-МИФИ, 1995. | 8 | 8 | Уч.14 | |
4 | Аммерал Л. Машинная графика на языке С. В 4-х книгах. – “Сол Систем”, 1992. – 137 c. | 8 | 8 | 0 | |
5 | Пореев В.Н. Компьютерная графика. Учебное пособие. СПб. BHV-Санкт-Петербург, 2002. – 432. | 8 | 8 | 0 |
Дополнительная
№ | Название, библиографическое описание | К-во экз. в библ. (на кафедре) |
1 | Майкл Ласло, Вычислительная геометрия и компьютерная графика на С++. - М.: БИНОМ, 1997. – 304 с. | 0 |
2 | Гилой В. Интерактивная машинная графика. - М.: Мир 1981.- 384 с. | 13 |
3 | Котов И.И. Алгоритмы машинной графики. - М.: Машиностроение, 1977.- 231 с. | 0 |
4 | Ньюмен У., Спрулл Р. Основы интерактивной машинной графики. - М.: Мир, 1976.- 573 с. | 0 |
5 | Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений. - М.: Радиосвязь, 1986.- 398 с. | 0 |
6 | Роджерс Д., Адамс А. Математические основы машинной графики. - М.: Мир, 2001.- 604 с. | 0 |
7 | Баяковский Ю.М., Галактионов В.А., Михайлова Т.Н. Графор. Графическое расширение фортрана. - М.: Наука, 1985.- 288 с. | 0 |
8 | Иванов В.П., Батраков А.С. Трехмерная компьютерная графика. - М.: «Радио и связь», 1995. | Чз.1-1 |
9 | Д. Гончаров, Т. Салихов. DirectX 7.0 для программистов. Учебный курс. "ПИТЕР", 2001.- 528 с. | 0 |
10 | Энджел Э. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL. М.: Диалектика, 2001.- 592 с. | 0 |
Автор: | |
к.т.н., доц. | Тимофеев А.В. |
| |
Рецензент | |
к.т.н., доц. кафедры МО ЭВМ | Первицкий А.Ю. |
| |
Зав. кафедрой Вычислительной техники | |
д.т.н., проф. | Пузанков Д.В. |
| |
Декан факультета | |
Компьютерных технологий и информатики | |
д.т.н., проф. | Герасимов И.В. |
| |
Программа согласована: | |
| |
Зав. кафедрой Вычислительной техники | |
д.т.н., проф. | Пузанков Д.В. |
| |
Зав. отделом учебной литературы | Киселева Т.В. |
| |
Председатель методической комиссии | |
факультета | |
Компьютерных технологий и информатики | |
к.т.н., доц. | Чугунов Л.А. |
| |
Руководитель методического отдела, | |
к.т.н., доц. | Марасина Л.А. |
| |