Рабочая программа дисциплины Компьютерная графика и геометрические преобразования (Наименование дисциплины)
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа дисциплины Компьютерная графика и геометрические преобразования (Наименование, 135.65kb.
- Рабочая программа дисциплины «Компьютерная графика» для специальности 032401 «Реклама», 248.52kb.
- Рабочая программа По дисциплине «Компьютерная графика» По специальности 230102., 250.33kb.
- Программа дисциплины Компьютерная графика (цикл опд. Ф. 6): «Искусство интерьера»-052500, 165.78kb.
- Программа учебной дисциплины " Компьютерная графика " Программа дисциплины, 87.08kb.
- Рабочая программа дисциплины Инженерная и компьютерная графика Направление, 772.7kb.
- Рабочая программа дисциплины «Высокоуровневая компьютерная графика, анимация, средства, 183.56kb.
- Аннотация примерной программы дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» Рекомендуется, 412.89kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины для студентов (Syllabus) Наименование дисциплины, 190.86kb.
- Рабочая программа дисциплины, 206.05kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ
(ТТИ Южного федерального университета)
Факультет автоматики и вычислительной техники
УТВЕРЖДАЮ
_______________________
"_____"__________________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
______ _Компьютерная графика и геометрические преобразования
(Наименование дисциплины)
Направление подготовки:
220700.62 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ
Профиль подготовки:
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ В ЭНЕРГЕТИКЕ
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
(очная, очно-заочная и др.)
г. Таганрог
2011
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины "Компьютерная графика и геометрические преобразования" является освоение студентом понятия об алгоритмах работы с изображениями в компьютерной технике, принципах использования навыков программирования для создания и обработки графических изображений.
Изучение данной дисциплины будет способствовать достижению целей 1 и 3 основной образовательной программы по направлению подготовки 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»:
- 1 цель направления. Удовлетворение потребностей личности в интеллектуальном, культурном и нравственном развитии путем получения высшего образования в области автоматизации технологических процессов и производств;
- 3 цель направления. Удовлетворение потребностей общества в квалифицированных кадрах путем подготовки специалистов по проектированию, разработке и эксплуатации систем автоматизации производственных и технологических процессов изготовления продукции различного служебного назначения, управления ее жизненным циклом и качеством, контроля, диагностики и испытаний.
а также будет способствовать достижению локальных целей профиля подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств в энергетике»:
- 1 цель профиля. Развитие у студентов теоретических знаний и практических навыков, позволяющих выпускникам понимать и применять фундаментальные и передовые знания и научные принципы, лежащие в основе современных средств и систем автоматизации, управления, контроля технологическими процессами и производствами при формулировании и решении инженерных задач;
- 2 цель профиля. Подготовка высококвалифицированных специалистов, способных решать задачи проектирования, изготовления, отладки, производственных испытаний, эксплуатации и научного исследования средств технологического оснащения автоматизации, управления, контроля и диагностирования основного и вспомогательного производств в области энергетики, их математического, программного, информационного и технического обеспечения
- 3 цель профиля. Формирование у выпускников навыков практической реализации и внедрения инженерных решений, при разработке проектов автоматизации технологических процессов и производств, управления жизненным циклом продукции и ее качеством, включающих вопросы планирования и организации работ, формирования технической документации, защиты интеллектуальной собственности, оценки экономической эффективности, безопасности и экологичности разработок.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Среди основных задач образовательной профессиональной программы необходимо выделить такие, как подготовка к участию во всех фазах исследования, проектирования, разработки, изготовления и эксплуатации средств и систем автоматизации и управления (СиСАиУ); организация процесса разработки и производства СиСАиУ, построение математических моделей технических систем, технологических процессов и производств как объектов автоматизации и управления; разработка алгоритмического и программного обеспечения систем автоматизации и управления объектами различной физической природы; инсталляция, настройка и обслуживание системного, инструментального и прикладного программного обеспечения систем автоматизации и управления; анализ эксплуатационных характеристик средств и систем автоматизации и управления с целью выработки требований по их модификации. Благодаря изучению указанных вопросов, студент приобретает практические навыки по проектированию систем автоматизации и управления. Дисциплина дается на втором курсе и позволяет студенту изучить принципы работы с растровыми и векторными изображениями в компьютерной технике. Поскольку в процессе обучения студент знакомится с современными программными средствами, используемыми при разработке, решении и описании поставленных задач в программировании объектов визуализации технологических (и не только) процессов, то при овладении этими навыками в достаточной степени его резюме заинтересует многих заказчиков. Для успешного обучения студенту понадобятся знания в области таких дисциплин, как "Программирование и основы алгоритмизации", "Основы информатики", различные разделы из курса высшей математики.
Материалы дисциплины " Компьютерная графика и геометрические преобразования" должны использоваться для дисциплин «Прикладное программирование», «Операционные системы», «Системное программное обеспечение» на преддипломной практике и в процессе дипломного проектирования.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины "Компьютерная графика и геометрические преобразования" студенты должны:
ПК–4: способностью использовать прикладные программные средства при решении практических задач профессиональной деятельности, методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей материалов и готовых изделий, стандартные методы их проектирования, прогрессивные методы эксплуатации изделий;
В результате изучения дисциплины « Компьютерная графика и геометрические преобразования» студенты должны:
- Знать: математические и алгоритмические основы компьютерной графики: алгоритмы растровой графики; представление пространственных форм: геометрические преобразования; методы создания реалистических трехмерных изображений; методы закраски: алгоритмы удаления скрытых линий и поверхностей; определение затененных участков;
- Уметь: применять на практике рассмотренные алгоритмы при создании конечных программных продуктов;
- Владеть: программными средствами компьютерной графики: базовые программные средства (графические объекты, примитивы и их атрибуты, графические возможности языков высокого уровня, графические редакторы);.
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
Общая трудоемкость дисциплины составляет __3__ зачетных единиц, _108__ часов
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
| 2 | ||
| Общая трудоемкость дисциплины | 108 | 108 |
| Аудиторные занятия | 54 | 54 |
| - лекции | 18 | 18 |
| - практические занятия | - | - |
| - семинары | | |
| - лабораторные работы | 36 | 36 |
| - другие виды аудиторных занятий | | |
| - контроль самостоятельной работы | 7 | 7 |
| Самостоятельная работа | 15 | 15 |
| Аттестация | 32 | Экзамен (2-й семестр) |
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
| № п/п | Раздел Дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | |||
| Лек-ции | Л.Р. | Пр. | КСР | |||||
| 1 | Раздел 1 | 2 | 1 | 2 | 4 | | | Семинар, Л/Р |
| 2 | Раздел 2 | 2 | 3 | 2 | 4 | | | Семинар, Л/Р |
| 3 | Раздел 3 | 2 | 5 | 2 | 4 | | | Семинар, Л/Р |
| 4 | Раздел 4 | 2 | 7 | 2 | 4 | | | Семинар, Л/Р |
| 5 | Раздел 5 | 2 | 9 | 2 | 4 | | | Семинар, Л/Р |
| 6 | Раздел 6 | 2 | 11 | 2 | 4 | | | Семинар, Л/Р |
| 7 | Раздел 7 | 2 | 13 | 2 | 4 | | | Семинар, Л/Р |
| 8 | Раздел 8 | 2 | 15 | 2 | 4 | | | Семинар, Л/Р |
| 9 | Раздел 9 | 2 | 17 | 2 | 4 | | 7 | Семинар, Л/Р, экзамен (2-й семестр) |
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Понятие видеосистемы компьютера. Типы графических устройств, Графические дисплеи на запоминающей трубке. Векторные графические дисплеи с регенерацией изображения. Растровые графические дисплеи с регенерацией изображения. Типы графических дисплеев. Краткий обзор видеоадаптеров. Архитектура видеоадаптеров Hercules. CGA, EGA. VGA. Текстовые и графические режимы работы видеоадаптеров. Программирование режимов чтения и записи видеоадаптеров EGA/VGA. Особенности архитектуры видеоадаптеров SVGA. Современные видеоадаптеры.
Раздел 2. Машинная графика в современной деятельности человека. Языки программирования и графика. Процедуры и функции работы с точками, линиями, графическими примитивами, палитрой, шрифтами.
Раздел 3. Задачи и проблемы растровой графики. Растровая развертка отрезка по уравнению прямой. Цифровой дифференциальный анализатор растровой развертки отрезков. Алгоритм Брезенхема растровой развертки отрезка.
Раздел 4. Алгоритмы растровой развертки окружности. Алгоритм Брезенхема для окружности. Растровая развертка дуг. Виды сплошных областей. Затравочные алгоритмы развертки сплошных областей. Растровая развертка многоугольников. Растровая развертка круга. Операции с фрагментами изображений.
Раздел 5. Двумерные преобразования. Преобразования в декартовых и однородных координатах. Композиции элементарных преобразований. Уравнение прямой, заданной двумя точками. Координаты точки пересечения двух прямых. Положение точки относительно прямой. Условие пересечения двух отрезков прямых. Определение точки пересечения двух отрезков прямых. Положение точки относительно многоугольника.
Раздел 6. Постановка задачи отсечения. Отсечение отрезков регулярным окном. Условия полной видимости и невидимости отрезка. Параметрическая форма представления отрезка. Алгоритм Сазерленда-Коэна. Общий алгоритм отсечения отрезков выпуклым многоугольником. Условия полной видимости и невидимости отрезка для выпуклого многоугольника.
Раздел 7. Отсечение отрезков невыпуклым многоугольником. Алгоритм Кируса-Бека для отсечения отрезка выпуклым многоугольником. Проверка выпуклости многоугольника и разбиение невыпуклых многоугольников. Вычисление внутренних нормалей к ребрам многоуголька. Отсечение многоугольников регулярным окном. Алгоритм Сазерленда-Ходжмена. Отсечение многоугольников невыпуклым окном. Алгоритм Вейлера -Азертона.
Раздел 8. Однородные координаты и преобразования пространства. Уравнение прямой, проходящей через две точки пространства. Параметрическая форма представления отрезка прямой в пространстве. Уравнение плоскости. Взаимное положение плоскости и точки. Изображение трехмерных объектов. Проекции. Параллельные проекции. Ортогональное и косоугольное проектирование. Преобразование трехмерной системы координат. Центральные проекции.
Раздел 9. Однородные координаты и преобразования пространства. Уравнение прямой, проходящей через две точки пространства. Параметрическая форма представления отрезка прямой в пространстве. Уравнение плоскости. Взаимное положение плоскости и точки. Изображение трехмерных объектов. Проекции. Параллельные проекции. Ортогональное и косоугольное проецирование. Преобразование трехмерной системы координат. Алгоритмы трехмерных отсечений. Алгоритм плавающего горизонта. Алгоритм Робертса. Алгоритм Варнока. Алгоритм сортировки по глубине. Алгоритм, использующий Z-буфер. Алгоритм трассировки лучей. Алгоритм построчного сканирования. Алгоритм построчного сканирования с использованием Z-буфера.
5. Образовательные технологии
Используется:
1. при чтении лекций – компьютерная и проекционная техника при этом основным аспектом изложения является разбор конкретных ситуаций прикладного характера на демонстрационных примерах - 18 часов в интерактивной форме;
2. при проведении практических и лабораторных занятий – интерактивная доска, пакеты прикладных программ (среда программирования С++Builder/Visual Studio);
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
6.1. Лабораторные занятия
| № | Раздел дисциплины | Наименование работы | Часов |
| 1 | 1-2 | "Изучение инструментария для работы с графикой в С++ Builder" | 8 |
| 2 | 3-5 | "Растровая развертка отрезка и дуги окружности" | 12 |
| 3 | 6-7 | "Создание двумерного динамического изображения" | 8 |
| 4 | 8-9 | "Создание трехмерного динамического изображения" | 8 |
6.2. Список вопросов по теоретической части курса
- Особенности векторной и растровой графики;
- Общие требования и критерии оценок алгоритмов растровой развертки;
- Простой пошаговый алгоритм растровой развертки отрезка;
- Алгоритм цифрового дифференциального анализатора растровой развертки отрезка;
- Алгоритм Брезенхема (Bresenham) растровой развертки отрезка;
- Особенности алгоритма Брезенхема (Bresenham) растровой развертки отрезка для различных октантов;
- Алгоритм растровой развертки окружности на основе решением уравнения окружности
- Алгоритм растровой развертки окружности при использовании полярных координат
- Алгоритм Брезенхема (Bresenham) растровой развертки окружности
- Алгоритм растровой развертки эллипса.
- Задачи отсечения.
- Преобразования координат и пространств.
- Понятие трехмерных объектов и их расположения.
- Параллельные проекции.
- Понятие Z-буффера.
Контроль самостоятельной работы по дисциплине «Компьютерная графика и геометрические преобразования» осуществляется путем устного опроса. Периодически знания и умения по пройденным темам проверяются письменными контрольными работами, выполнением тестовых заданий на лекционных занятиях. При этом обязательным элементом является разбор типовых ошибок с разъяснением путей решения, ориентирующих студентов на развитие практических навыков.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
а) основная литература:
1. Архангельский А.Я. - Программирование в C++ Builder, 7 изд (+CD-ROM)
2. Электронный вариант лекционно-практического материала.
3. Селянкин В.В. Основы компьютерной графики. Таганрог: ТРТУ. 1998, 134с.
б) дополнительная литература:
1. Петров М. Н., Молочков В. П. Компьютерная графика. Учебник для вузов. М.: "Питер", 2002. - 736 с.
2. Джон Корриган. Компьютерная графика. Секреты и решения, пер. с англ., М."Энтроп", 1995,350с.
3. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики.- М.: Мир, 2001, 604 с.
4. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики.- М.: Mиp. 1989, 504 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
- ссылка скрыта
- ссылка скрыта
- guru.ru/programming/cpp
- t.ru/department/pl/cpp/
- tti.sfedu.ru
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
Компьютеры с установленным ПО: Borland С++ Builder; Visual Studio, CodeGear RAD Studio
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств» и профилю подготовки 220400.62 «Автоматизация технологических процессов и производств в энергетике».
Автор(ы) _____________ Е.С Никул
Зав.кафедрой САУ _____________ В.И. Финаев
Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 20.01.2011 года, протокол № 1.