Основная образовательная программа высшего профессионального образования (стр. 22 )

Использование электронных презентаций и учебно-методического комплекса (УМК) с набором лекций, лабораторных работ и заданий по разделам дисциплины.

В процессе изучения дисциплины используются образовательные технологии в форме лекций, практических занятий, семинаров (проблемные, проектировочные, дискуссионные, тренинговые, организационно-деятельностные), внеаудиторная самостоятельная работа, подготовка рефератов, курсовых работ. Используются метод проектов, информационные технологии, тестирование, средства электронного обучения, работа в Интернете.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

В течение семестра студенты решают задачи, указанные преподавателем, к каждому практическому занятию. Предусмотрены консультации по курсу, проводимые преподавателем.

Самостоятельная работа заключается в ознакомлении с теоретическим материалом по учебникам и монографиям, указанным в списке литературы, решении практических задач, подготовке семинаров, докладов, рефератов, выполнении курсовых работ, электронных тестов в режиме обучения, ответов на вопросы самоконтроля. Самостоятельная работа может происходить как в читальном зале библиотеки, так и в домашних условиях.

Задания для самостоятельной работы:

При прохождении лабораторного практикума студенты получают начальные практические знания по каждой теме в компьютерном зале под руководством преподавателя. Помимо этого каждый студент самостоятельно осуществляет решение трех-четырех заданий разного уровня сложности:

1. Создание приложения 2D-графики с графическим интерфейсом.

2. Создание приложения 3D-графики на основе OpenGL

3. Создание приложения 3D-графики на основе OpenGL и шейдеров

или/и

4. Создание приложения 3D-графики на основе MS DirectX и шейдеров

Факультативно:

5. Создание мультимедиа ролика в системе 3dsmax или Flash или приложения на основе одного из графических пакетов.

Одна из работ представляется в качестве зачетной работы (курсового проекта).

Темы курсовых работ по предмету (в рефератах все цитированные иллюстрации и фрагменты текста должны содержать ссылку на конкретный источник):

1.  Архитектура GPU последнего поколения и драйверов DirectX и OpenGL

2.  Теория цвета. Системы управления цветом

3.  Квантование цвета и подходы к опти­ма­льному выбору набора цветов палитры

4.  Обработка изображений. Адаптивные и «продвинутые» (advanced) фильтры

5.  Операции матморфологии для цветных изображений.

6.  Основы вычислительной геометрии: Инкрементные алгоритмы и алгоритмы Брезенхема.

7.  Основы вычислительной геометрии: Построение оболочек на плоскости и в пространстве.

8.  Основы вычислительной геометрии: 2D и 3D триангуляция

9.  Сплайны и сплайновые поверхности.

10.  Сплайны и сплайновые поверхности Безье и NURBS

11.  Фракталы: шумы и процедурные текстуры

12.  Основы вычислительной геометрии: Алгоритмы пересечения луча с треугольником (полигоном), патчем Безье, неявной поверхностью

13.  Захват движения 3D персонажа

14.  Шейдерное программирование на языках высокого уровня. Технологии и Эффекты.

15.  Шейдерное программирование на языках высокого уровня: Спецификация языка GLSL. Примеры применения

16.  Шейдерное программирование на языках высокого уровня: Спецификация языка НLSL. Примеры применения

17.  Шейдерное программирование на языках высокого уровня: Спецификация шейдерного языка Cg. Примеры применения

18.  Шейдеры в моделировании динамики водных поверхностей

19.  Моделирование глобального освещения: моделирование subsurface scattering.

20.  Трассировка лучей в реальном времени (RTRT)

21.  Метод Radiosity в моделировании глобального освещения

22.  Метод фотонных карт в моделировании глобального освещения.

23.  Понятие и реализация эффектов High Dynamic Range.

24.  Объемный рендеринг в компьютерной графике и 3D моделировании

25.  Методы моделирования рельефа в реальном времени.

26.  Современные методы стереовизуализации

27.  Преобразование (линейное) моделей цвета с раздельной визуализацией каналов (RGB, CMY, CMYK, XYZ, HSB)

28.  Преобразование (нелинейное) моделей цвета с раздельной визуализацией каналов (XYZàLab, L*a*b*)

29.  Настраиваемый фильтр Гаусса и компенсация разности освещения.

30.  Цветовая коррекция изображений. Серый мир, Идеальный отражатель, "autolevels", Коррекция с опорным цветом, Статистическая цветокоррекция

31.  Морфологические фильтры с возможностью задания размеров и коэффициентов матрицы

32.  Фильтры геометрических преобразований: повороты, волны, эффект стекла.

33.  Алгоритмы пересечения луча с треугольником (полигоном), патчем Безье, неявной поверхностью

Список вопросов, выносимых на зачет

1.  Компьютерная графика в информационных системах. Классификация разделов компьютерной графики в широком смысле.

2.  Теория цвета. Цвет и цветовые модели. Классификация моделей и их использование в графических форматах.

3.  Принципы, API, классы и методы программирования 2d-графики и графического интерфейса пользователя для. NET Framework

4.  Обработка изображений, фильтры точечные и матричные, методы матморфологии в обработке изображений.

5.  Параметрические полиномиальные кривые и поверхности. Сплайны Безье и NURBS.

6.  Базовые растровые алгоритмы. Алгоритм Брезенхэма.

7.  Основные алгоритмы вычислительной геометрии

8.  Фракталы геометрические и алгебраические. Метод систем итеративных функций.

9.  Координатный метод в компьютерной графике. Однородные координаты. Структура матрицы преобразования. Классификация проекций.

10.  Перспективные проекции. Классификация. Геометрическая интерпретация коэффициентов матрицы.

11.  Математические основы захвата трехмерного движения объекта по плоским изображениям.

12.  Графический 3d-конвейер и синтез изображений. Архитектура вершинного и пиксельного (фрагментного) шейдеров. Шейдеры и графический конвейер.

13.  Методы текстурирования. Линейная, билинейная, трилинейная и анизотропная фильтрация. Bump-mapping и normal-mapping. Антиалиасинг.

14.  Базовые программные средства 3D-графики. OpenGL (или DirectX: что изучалось)

15.  Локальные модели освещения. Понятия Lighting и Shading.

16.  Глобальное моделирование освещения. Основные понятия и подходы. Трассировка лучей. Излучательность (Radiosity). Метод фотонных карт (Photon-mapping).

17.  Методы и алгоритмы трехмерной графики. Реалистичная визуализация 3d-сцен

18.  Удаление невидимых элементов. Тени.

19.  Подходы к оптимизации вычислений в компьютерной графике

20.  Визуализация в реальном времени и использование шейдерных языков в 3d-графике

21.  Методы моделирования природных объектов и явлений с применением шейдеров

22.  Научная графика и метод Volume Rendering. Компьютерная анимация и мультимедиа

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)

а) основная литература:

1.  Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики: Пер. с англ. - М.: Мир, 2001. - 604с. 

2.  Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики: Пер. с англ. -М.: Мир, 1989. -512 с.

3.   OpenGL. Программирование компьютерной графики. – С. Пб: Питер, 2002. 1088с.

4.  Шикин Е. В., Боресков  графика. Полигональные модели. –М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2001.-464с. 

5.  Порев  графика. –СПб.: БХВ-Петербург, 2002. –432с.

6.  Никулин геометрия и алгоритмы машинной графики. – С. Пб :БХВ-Петербург, 2003. –560с. (Теоретические основы и программирование в MathCAD)

б) дополнительная литература:

1.  Андре Ламот. Программирование трехмерных игр для Microsoft Windows. Советы профессионала по трехмерной графике и растеризации: пер. с англ.- М.: Издат. дом«Вильямс», 2006. -1424 с., CD-ROM

2.   DirectX 9: Осваиваем 3D-пространство: Пер. с англ.- М.: НТ-пресс, 2007. -288с

3.  Торн A. Графика в формате DirectX 9. Полное руководство по использованию 3D-пространства: Пер. с англ. - М.: НТ-пресс, 2007. - 288 с.

4.  . Основы компьютерной графики. Изд-во: ИТЦ `МАТИ`, 2001. -194с. (геометрические преобразования, освещенность, текстурирование, сплайны, ключеваяю анимация)

5.  Евченко Александр. OpenGL и DirectX. Программирование графики. –СПб: Питер, 2006. -350с. (+ CD-ROM)

6.  Поляков и алгоритмы компьютерной графики в примерах на VisualC++. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002. -416с. 

7.  , Брусенцев  графики: GDI+ и DirectX. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. -368с. (Visual C++,.NET, прилагается CD).

8.  Программирование трехмерной графики. –СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 1998, 2002. –256с. (на основе OpenGL, дискета)

9.  Дебелов В. А.,  SmogDX - объектно-ориентированная графика дляWindows (DirectX и Visual C++) Сиб. унив. изд-во. 2001, -311с.

10.   OpenGL. Профессиональное программирование трехмерной графики на С++. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. -736с.(GLUT, NVidia SDK, ATI SDK, прилагается CD)

11.  Горнаков С. Г. DirectX 9: Уроки программирования на С++. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. -400с. (.NET, прилагается CD)

12.  Верма  в OpenGL. – М.: Горячая линия – Телеком, 2004. -303с.

13.  Снук Г. Создание 3D-ландшафтов в реальном времени с использованием С++ иDirectX9/ Пер. с англ. –М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2006. -368с. +CD