Рабочая программа дисциплины «Инструментальные средства 3D графики» по направлению подготовки дипломированного специалиста 654600 «Информатика и вычислительная техника»

Вид материала

Рабочая программа

Содержание 1. Цели и задачи дисциплины Основными задачами изучения дисциплины 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины 3. Объем дисциплины и виды учебной работы 4. Содержание дисциплины 4.2. Содержание разделов дисциплины Раздел 4. Основы геометрического моделирования 3D объектов. (6 час.) Раздел 5. Основы композиции 3D сцен. (4 час.) Раздел 6. Методы анимации виртуальных миров. (6 час.) Раздел 7. Видеомонтаж и постобработка финальной продукции. (2 час.) Раздел 8. Классификация и сравнительный анализ программных пакетов 3D графики. (4 час.) 5. Лабораторный практикум 6. Учебно-методическое обеспечение 6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины Материально-техническое обеспечение Методические рекомендации по организации изучения дисциплины 8.2. Тематика самостоятельных работ 8.3. Методические рекомендации студентам

Подобный материал:

• Рабочая программа дисциплины «Теория систем» по направлению подготовки дипломированного, 142.63kb.
• Рабочая программа дисциплины «Компьютерная графика» по направлению подготовки дипломированного, 108.6kb.
• Рабочая программа дисциплины «Методы оптимизации» по направлению подготовки дипломированного, 132.79kb.
• Рабочая программа дисциплины «Параллельные вычислительные процессы» по направлению, 108.72kb.
• Рабочая программа дисциплины «Теория принятия решений» по направлению подготовки дипломированного, 176.95kb.
• Рабочая программа дисциплины «Проектирование интеллектуальных автоматизированных систем», 126.15kb.
• Рабочая программа дисциплины «Системный анализ и исследование операций» по направлению, 161.5kb.
• Рабочая программа дисциплины «Современные технологии разработки интеллектуальных автоматизированных, 121.51kb.
• Рабочая программа дисциплины «Системы искусственного интеллекта» по направлению подготовки, 132.28kb.
• Рабочая программа дисциплины «Теоретические основы автоматизированного управления», 141.49kb.

Министерство образования Российской Федерации

Московский государственный горный университет

УТВЕРЖДАЮ

Председатель УМК по направлению

«Информатика и вычислительная техника»

проф., д.т.н. Федунец Н.И.

«_____» ____________2002 г.

Рабочая программа

дисциплины «Инструментальные средства 3D графики»

по направлению подготовки дипломированного специалиста

654600 - «Информатика и вычислительная техника»

специальности 220200 – «Автоматизированные системы обработки информации и управления»

Москва 2002

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель изучения дисциплины – приобретение теоретических знаний в области 3D графики и освоение практических методов создания и обработки объектов виртуальных миров.

Основными задачами изучения дисциплины являются: подготовка специалистов, ориентирующихся в методологии и инструментарии трехмерной компьютерной графики и способных решать задачи, связанные с данной областью компьютерных технологий (трехмерное моделирование и проектирование, 3D-дизайн, интерактивная WEB-технология и др.).


2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

• классификацию 3D-объектов и методы их создания;
  
• основные требования к системе и аппаратным компонентам PC для поддержки технологий 3D графики;
  
• базовые методы моделирования виртуальных объектов;
  
• методы анимации виртуальных миров.
  
• методы создания реалистичной среды в виртуальных мирах.
  

Студент должен уметь применять:

• изученные методы для соответствующих задач и решать их практически с использованием современных программных продуктов на персональных компьютерах.
  

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин:

«Математическая логика и теория алгоритмов», «Вычислительная математика», «Информатика», «Организация ЭВМ и систем», «Программирование на языке высокого уровня», «Операционные системы», «Системное программное обеспечение», «Сети ЭВМ и телекоммуникации», «Сетевые технологии», «Информационные технологии», «Инженерная графика», «Компьютерная графика».


3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Вид учебной работы	Всего часов	Семестр
Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия	100 68	7
Лекции Практические занятия (ПЗ) Лабораторные занятия (ЛЗ)	34 34	34 34
Самостоятельная работа (СР)	32	32
Курсовая работа (КР)
Расчетно-графические работы (РГР)
Вид итогового контроля		экзамен

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции	ПЗ	ЛР
1	2	3	4	5
1	Введение	*
2	Концептуальные основы 3D графики	*
3	Аппаратная поддержка систем 3D графики	*
4	Основы геометрического моделирования 3D объектов	*		*
5	Основы композиции 3D сцен	*		*
6	Методы анимации виртуальных миров	*		*
7	Видеомонтаж и постобработка финальной продукции	*		*
8	Классификация и сравнительный анализ программных пакетов 3D графики	*

4.2. Содержание разделов дисциплины


Раздел 1. Введение. (2 час.)

Место 3D графики в современных компьютерных технологиях; области применения; классификация и основная терминология; соотношение 2D, 2.5D и 3D графики.


Раздел 2. Концептуальные основы 3D графики. (4 час.)

Виртуальное пространство; системы координат; проекции; трехмерные примитивы; методы отображения.


Раздел 3. Аппаратная поддержка систем 3D графики. (6 час.)

Поддержка 3D, встроенная в центральные процессоры; особенности видеосистем для 3D графики; архитектура видеокарт с 3D видеопроцессорами; технологии ActiveX и OpenGL; видеошина AGP.


Раздел 4. Основы геометрического моделирования 3D объектов. (6 час.)

Методы моделирования на основе сплайнов, сеток, поверхностей Безье, NURBS; параметрическое моделирование; критерии выбора метода моделирования; методы редактирования моделей на уровне объектов и подобъектов; стеки модификаторов.


Раздел 5. Основы композиции 3D сцен. (4 час.)

Методы моделирования на основе сплайнов, сеток, поверхностей Безье, NURBS; параметрическое моделирование; критерии выбора метода моделирования; методы редактирования моделей на уровне объектов и подобъектов; стеки модификаторов.


Раздел 6. Методы анимации виртуальных миров. (6 час.)

Методы моделирования на основе сплайнов, сеток, поверхностей Безье, NURBS; параметрическое моделирование; критерии выбора метода моделирования; методы редактирования моделей на уровне объектов и подобъектов; стеки модификаторов.


Раздел 7. Видеомонтаж и постобработка финальной продукции. (2 час.)

Основы видеомонтажа; очередь видеомонтажа и шкала времени; внедрение параметров атмосферы; фильтры обработки изображений; события композиций; использование оптических эффектов.


Раздел 8. Классификация и сравнительный анализ программных пакетов 3D графики. (4 час.)

Универсальные и проблемно-ориентированные пакеты 3D графики; совместимость пакетов и конвертируемость форматов; инструментальные средства создания виртуальных миров на WEB-сайтах Интернет.


5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1 2 3 4 5 6 7 8 9	4 4 4 4 5 5 5 6 7	Создание виртуальной сцены на основе стандартных примитивов. Моделирование сложных объектов на основе операций с плоскими сплайнами Создание сложных моделей на основе сеток и неоднородных рациональных би-сплайнов (NURBS) (цикл работ). Формирование освещения сцены; выбор проекций и точек обзора (виртуальные камеры). Наложение текстур, редактирование материалов, карты текстур. Введение в сцену неоднородностей пространства, контейнерной атмосферы и эффектов типа «взрыв/горение». Исследование и выбор методов рендеринга сцены и параметров оформления конечного файла. Использование систем частиц, эффектов динамики; создание иерархических систем и изучение механизмов кинематики; анимация виртуальной сцены (цикл работ). Постобработка виртуальной сцены: использование фильтров и оптических эффектов, изменение параметров воздушной среды.

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

6.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература

1. Иванов В. П., Батраков А. С. Трехмерная компьютерная графика. – М.: Радио и связь, 1994.
   
2. Петерсон М. Эффективная работа с 3D Studio MAX2. – СПб.: Питер, 1999.
   
3. Рис С. Анимация персонажей в 3D Studio MAX. – СПб.: Питер, 1998.
   
4. Хейни, Лорен. Построение изображений методом слежения луча – М.: Мир, 1994.
   
5. Шикин Е. В., Боресков А. В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. М.: Диалог-МИФИ, 1995.
   
6. Шикин Е. В., Боресков А. В. Компьютерная графика. Полигональные модели. М.: Диалог-МИФИ, 2000.
   
7. Шикин Е. В., Плис А. И. Кривые и поверхности на экране компьютера – М.: Диалог-МИФИ, 1996.
   
8. Абраш, Майкл. Программирование графики. Таинства. –Киев: ЕвроСиб, 1995.
   
9. Майкл, Ласло. Вычислительная геометрия и компьютерная графика на C++. – М.: Бином, 1997.
   

Тихомиров Ю. Программирование трехмерной графики. – СПб.: BHV, 1998.

б) дополнительная литература

1. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. –М.: Машиностроение, 1980.
   
2. Уилтон Р. Видеосистемы персональных компьютеров IBM PC и PS/2. Руководство по программированию. М.: Радио и связь, 1994.
   
3. Фокс Ф., Пратт М. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве. – М.: Мир, 1982.
   
4. Журнал «Компьютер Пресс». - М.: Компьютер Пресс.
   
5. Журнал «Мультимедиа». - М.: Мультимедиа. WEB-журнал «Internet Zone». www.izone.ru.da.
   

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

При выполнении лабораторных работ рекомендуется использовать следующие пакеты прикладных программ:

• 3D Studio MAX 3.1;
  
• Character Studio
  
• Maya Fusion;
  
• Light Wave 6.0;
  
• Softimage 3D;
  
• TrueSpace 4;
  
• Авторизированная среда разработчика VRML.
  

7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
   

Необходимый уровень аппаратного обеспечения для нормальной работы прикладных программ 3D графики - Pentium III, Pentium IV с использованием операционной системы Windows 2000, Windows Millenium или специализированная графическая станция (SUN, Silicon Graphics); видеокарта с 3D процессором (желательна поддержка OpenGL) и видеопамятью не менее 16 Мб. Рекомендуемый объем оперативной памяти – не менее 128 Мбайт.

7. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
   

8.1. Методические рекомендации преподавателю

Лекции должны читаться в полном соответствии с нормами и правилами высшей школы Российской Федерации и основным содержанием данной рабочей программы. Преподавателю рекомендуется учитывать специфику данного предмета – революционные темпы развития компьютерных технологий в данной отрасли и регулярно обновлять конкретное содержание оперативных разделов дисциплины.

Лабораторные занятия рекомендуется проводить в соответствии с темами, определенными в данной программе. Конкретные задачи преподаватель ставит каждой рабочей бригаде (не более 2 студентов в бригаде) после краткого введения в возможности и технологию работы с данным программным продуктом; изучение конкретного инструментария и методов проводится студентами самостоятельно по рекомендованным материалам в рамках самостоятельной работы. Защита каждой лабораторной работы проводится при наличии оформленного отчета и предварительной демонстрации результатов работы на компьютере. После защиты всех лабораторных работ и защиты отчета по самостоятельной работе студент может получить зачет по предмету.

При проведении самостоятельной работы студента преподавателю рекомендуется заранее разработать и в начале семестра выдать каждому студенту «Индивидуальное задание» по дисциплине. Все индивидуальные задания должны быть различными. Поскольку большинство осваиваемых по тематике предмета пакетов достаточно сложны и их освоение (по оценкам фирм-производителей данных пакетов) требует обучения в течение месяцев на специализированных курсах, рекомендуемая тематика самостоятельных работ должна быть направлена на изучение конкретных технологий в рамках предлагаемых программных продуктов. Возможна постановка задачи по изучению обычно сопутствующих основной программе приложений-утилит, дополнительных сервисов; проведение реферативно-аналитических исследований сравнительных характеристик ряда программных продуктов в конкретной задаче - по литературе и материалам интернет-сайтов.


8.2. Тематика самостоятельных работ

студентов (примерные темы)

1. 
   Аппаратные ускорители 3D графики.
   
2. Встроенные средства выполнения 3D графики процессора Pentium IV.
   
3. Функциональные возможности обработки 3D графики на платформах SUN Systems и Silicon Graphics.
   
4. Совершенствование алгоритмов рендеринга 3D графики.
   
5. Алгоритмы построения проекций 3D объектов.
   
6. Методы анимации 3D персонажей в пакете Character Studio.
   
7. Зависимость решений инверсной кинематики от характеристик точек опор и ограничений, накладываемых на элементы иерархических структур.
   
8. Влияние специфицируемых физических характеристик среды и 3D объектов на анимируемые гравитационные и динамические эффекты 3D сцен.
   
9. 3D технологии в современных CAD-системах.
   
10. Технология создания виртуальных магазинов в Интернет.
    

8.3. Методические рекомендации студентам

Студентам рекомендуется тщательно конспектировать лекции и не пропускать занятия, поскольку литературные публикации отстают от развития данного предмета.

При выполнении и подготовке к защите лабораторных работ студент должен ориентироваться на запланированную самостоятельную работу в соответствии с полученными от преподавателя заданиями и рекомендациями. При этом необходимо эффективно использовать как часы лабораторных занятий, так и работу на домашнем компьютере или предоставляемые кафедрой дополнительные возможности работы на компьютерах, в том числе и с выходом в Интернет.

Каждую лабораторную работу студент обязан оформить в виде отчета и защитить ее. К защите готовится не только технология выполнения конкретного задания, но и дополнительные связанные разделы самостоятельных исследований по тематике данной работы. Выполнив и защитив все лабораторные работы курса, студент должен получить зачет по лабораторным работам.

При выполнении самостоятельной работы каждый студент должен получить у преподавателя, читающего лекции или проводящего лабораторные занятия, индивидуальное задание по дисциплине и выполнить его в установленный срок в виде «Отчета по индивидуальному заданию», защитить работу и получить зачет по «Самостоятельной работе студента».

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 654600 – «Информатика и вычислительная техника» и специальности 220200 – «Автоматизированные системы обработки информации и управления».

Программу составили:

доц. Петровичев Е.И.


Рецензент

доц., к.т.н. Могирева Е.С.

Программа одобрена на заседании кафедры АСУ

«___» ___________2002 г. протокол №


Зав. кафедрой АСУ

проф., д.т.н. Федунец Н.И.