ГОУ ВПО «Глазовский государственный педагогический институт имени В.Г. Короленко»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины

компьютерная графика

Специальность 010503.65 – «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем»

Факультет социальных и информационных технологий

Кафедра информатики

Ведущие преподаватели:

лектор – Н.Л. Тихонов, старший преподаватель

Курс 2

Семестр 4

Всего аудиторных: 70 час.

лекционные 20 час.

семинарские 10 час.

практические 26 час.

КСР 14 час.

Самостоятельная работа 70 час.

Формы отчетности:

контрольные работы 3

зачет нет

экзамен есть

Рабочая программа утверждена на заседании кафедры информатики 01.09.2009

Заведующий кафедрой О.Н. Уткина, к.п.н., доцент

Составитель Н.Л. Тихонов, старший преподаватель

Пояснительная записка

Целью изучения курса “Компьютерная графика” является получение базовых знаний об основных направлениях компьютерной графики и областях её применения, знакомство с техническими средствами машинной графики и освоение основных приёмов реализации её алгоритмов на персональных компьютерах.

 В результате изучения курса студент должен знать:

• Современное состояние и перспективы развития интерактивной 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.

• Фрактальная графика. Основы фракталов. Классические фракталы и самоподобие. Динамические процессы.

• Кодирование изображения с помощью простых преобразований. Фрактальное сжатие изображений. IFS-фракталы. Декодирование сжатых изображений.

 Студент должен уметь:

• Грамотно формулировать задачу по использованию графики и строить её концептуальную и прикладную модели.

• Рационально выбирать средства программной реализации полученных моделей.

• Оптимально использовать возможности вычислительной техники, программного обеспечения и математического аппарата при решении прикладных задач интерактивной компьютерной графики.

1. Тематическое планирование

№	Наименование темы	Аудиторные занятия
		Всего	Лекций	Семинары	Практические
	ВВЕДЕНИЕ. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА МАШИННОЙ ГРАФИКИ Виды компьютерной графики. Понятие интерактивной компьютерной графики как подсистемы систем автоматизированного проектирования. Области использования машинной графики. Работа с основными графическими устройствами. Видеоадаптеры VGA и SVGA. Стандарт VBE 2.0.Графические дисплеи. Представление объектов и их машинная генерация. Программные средства компьютерной графики	3	2	1	-
	АЛГОРИТМЫ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ Связность растровой сетки. Растровое представление отрезка. Алгоритм Брезенхейма. Растровая развертка окружности. Заполнение области, заданной цветом границы. Построчный алгоритм заполнения произвольной области. Алгоритм заполнения выпуклого многоугольника.	3	2	1	-
	ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НА ПЛОСКОСТИ Понятие аффинных преобразований. Свойства аффинных преобразований. Однородные координаты. Матрицы аффинных преобразований на плоскости	3	2	1	-
	АЛГОРИТМЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ Отсечение отрезка прямоугольным окном. Алгоритм Сазерленда-Кохена. Проверка принадлежности точки многоугольнику. Построение триангуляции Делоне	3	2	1	-
	ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ Общий вид аффинного преобразования в пространстве. Элементарные аффинные преобразования в пространстве. Однородные координаты в пространстве. Матрицы элементарных аффинных преобразований в пространстве	3	2	1	-
	ОТОБРАЖЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ПЛОСКОСТИ Отображение геометрических объектов на плоскости. Аппарат проецирования: точка, прямая, плоскость, линия, поверхность, их пересечения, развертки. Способы замены плоскостей проекций. Плоские геометрические проекции. Центральные и параллельные проекции. Ортографическая и косоугольная проекция. Одноточечная и двухточечная проекции. Матрицы проекций. Перспективное преобразование. Метрические задачи. Позиционные задачи. Аксонометрические проекции	3	2	1	-
	ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ФОРМ Прикладные модели объектов. Модели описания трехмерных объектов. Описание объектов поверхностями. Описание сплошными телами. Описания типа проволочной сетки. Полигональные сетки. Способы описания полигональных сеток. Правило обхода вершин многоугольника	3	2	1	-
	ПУТИ СОЗДАНИЯ РЕАЛИСТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ Непрерывные и дискретные методы анализа видимости объектов. Отсечение нелицевых граней. Удаление невидимых линий. Алгоритм Робертса. Удаление невидимых граней. Алгоритм художника. Алгоритм z-буфера. Алгоритм построчного сканирования. Алгоритм разбиения области. Свет. Цветовосприятие. Цветовые модели. Источники освещения. Моделирование отраженного излучения объектов. Диффузное и зеркальное отражение. Закраска полигональной сетки. Метод постоянного закрашивания. Метод Гуро. Метод Фонга. Алгоритмы затенения. Графические возможности языков высокого уровня	3	2	1	-
	СОВРЕМЕННЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ Графические редакторы. Графические языки: основные конструкции, представление алгоритмов изображения объектов. Язык Open GL: Библиотека Open GL. Понятие контекста воспроизведения. Рисование геометрических объектов. Преобразования объектов в пространстве. Камера. Освещение. Задание моделей закрашивания. Наложение текстуры.	3	2	1	-
	ФРАКТАЛЬНАЯ ГРАФИКА Основы фракталов: обратная связь и итерация; побочный эффект малых возмущений; устойчивость вычислений. Классические фракталы и самоподобие: множество Кантора; фракталы Серпинского; кривая Коха; кривые, заполняющие плоскость; фракталы и их размерность, фрактальные кривые и рекурсии. Множество Жюлиа и Манделбброда и их компьютерное построение. Динамические процессы. Бифуркации. Динамики Ферхюльста. Число Фейгенбаума и его универсальность. Фрактальная графика. Кодирование изображений с помощью простых преобразований. Фрактальное сжатие изображений.IFS-фракталы. Декодирование сжатых изображений	3	2	1	-
	Графические примитивы в языках программирования. Инициализация и завершение работы с графической библиотекой. Работа с отдельными точками. Рисование линейных объектов. Рисование сплошных объектов. Понятие окна вывода. Понятие палитры. Построение графика функции.	2	-	-	2
	Аппаратные средства машинной графики. Работа с мышью. Программирование адаптеров EGA, VGA, SVGA. Работа с различными режимами видеоадаптера.	2	-	-	2
	Алгоритмы растровой графики. Растровое представление отрезка. Алгоритм Брезенхейма. Растровая развертка окружности. Построчный алгоритм заполнения произвольной области. Алгоритм заполнения выпуклого многоугольника на примере треугольника и четырехугольника.	2	-	-	2
	Преобразования на плоскости. Матрицы аффинных преобразований на плоскости. Перемещение, масштабирование и повороты многоугольников на плоскости.	2	-	-	2
	Алгоритмы вычислительной геометрии. Отсечение отрезка прямоугольным окном. Алгоритм Сазерленда-Кохена. Отсечение многоугольника прямоугольным окном. Проверка принадлежности точки многоугольнику. Построение триангуляции Делоне.	2	-	-	2
	Преобразования в пространстве. Матрицы аффинных преобразований в пространстве. Перемещение, масштабирование и повороты многоугольников в пространстве.	4	-	-	4
	Представление пространственных форм. Пути создания реалистических изображений. Построение каркасных моделей основных трехмерных примитивов. Удаление невидимых линий. Отбрасывание нелицевых граней. Модель сцены. Построение изображения двух перекрывающихся многогранников. Алгоритм Робертса. Закраска полигональных моделей. Метод постоянного закрашивания. Метод Гуро. Удаление невидимых граней. Алгоритм художника. Алгоритм z-буфера.	4	-	-	4
	Современные графические системы. Библиотека Open GL. Рисование двумерных и трехмерных объектов на примере основных геометрических примитивов. Преобразования объектов в пространстве. Задание моделей закрашивания. Наложение текстуры.	4	-	-	4
	Фрактальная графика. Множество Кантора; фракталы Серпинского; кривая Коха; кривые, заполняющие плоскость; фракталы и проблемы размерности; фрактальные кривые и рекурсии. Классические фракталы и самоподобие: множество Кантора; фракталы Серпинского; кривая Коха. Множества Жюлиа и Мандельброта и их компьютерное построение.	4	-	-	4
Итого		56	20	10	26