Реферат: Учебной дисциплины «Компьютерная графика» для направления 010400 «Прикладная математика и информатика»

АННОТАЦИЯ

программы учебной дисциплины «Компьютерная графика»

для направления 010400 «Прикладная математика и информатика»


Цели и задачи дисциплины

Цели изучения дисциплины:

– ознакомить студентов с основами компьютерной графики;

– ознакомить студентов с принципами, методами и программными средствами машинной графики.

Задачи изучения дисциплины:

– систематизация подходов к изучению предмета;

– формирование единой системы понятий, связанных с созданием трехмерных и плоскостных моделей объектов;

– обучение основным приемам эффективного использования систем автоматизированного проектирования;

– формирование логических связей с другими предметами;

– ознакомление с методами и способами хранения графической информации с помощью компьютера, с понятием графических примитивов, алгоритмами построения геометрических объектов.



Содержание дисциплины. Основные разделы

Введение: понятие компьютерной графики, история возникновения и развития, область применения, классификация графических изображений, виды компьютерной графики, современные графические системы, аппаратная база.

Цвет и цветовые модели: аддитивная цветовая модель RGB, разностные цветовые модели CMY и CMYK, другие цветовые модели (HSB, Lab, YUV, …), плашечные цвета, цветовой охват, кодирование цвета, палитра и глубина цвета, индексированный цвет, дизеринг, система управления цветом.

Координатный метод в компьютерной графике:

– двумерные преобразования координат (преобразование точек (поворот, масштабирование, отражения, сдвиги), преобразование прямых, пересечение прямых, комбинированные преобразования, преобразование площади, инварианты);

– однородные координаты (перенос, поворот вокруг произвольной точки, отражение относительно произвольной прямой, интерпретация однородных координат проецированием, условия правильного выполнения преобразований);

– трехмерное аффинное преобразование (повороты вокруг координатных осей, отражения относительно координатных плоскостей, перенос, композиция преобразований, поворот вокруг произвольной оси, отражение относительно произвольной плоскости);

– проекции (иерархическая схема основных типов проекций, параллельные проекции, аксонометрическая проекция, диметрия, изометрия, косоугольные проекции (свободная, кабинетная), перспективная проекция (одноточечная, двухточечная, трехточечная), методы создания перспективных видов (перенос и вращения в сочетании с одноточечной перспективой), точки схода и след точек, фотография и перспективные преобразования, стереографическая проекция, восстановление трехмерных объектов по проекциям).

Базовые вычислительные и растровые алгоритмы:

– алгоритмы вычислительной геометрии (отсечение отрезка, построение выпуклой оболочки, триангуляция Делоне);

– алгоритмы растеризации линий (прямое вычисление координат и инкрементные алгоритмы, алгоритмы Брезенхэма (8 и 4–связный), алгоритм Брезенхэма для окружности (или эллипса));

– параметрические полиномиальные кривые, кривая Безье, геометрический алгоритм для кривой Безье;

– алгоритмы вывода фигур (простейший рекурсивный алгоритм закрашивания, рекурсивный алгоритм закрашивания линиями, алгоритмы заполнения, которые используют математическое описание контура);

– стиль линии, перо (алгоритмы вывода толстой линии, алгоритмы вывода пунктирной линии);

– стиль заполнения, кисть, текстура, наложение текстуры на многогранник, триангуляция при текстурировании;

– фракталы, метод систем итеративных функций.

Методы и алгоритмы трехмерной графики:

– модели описания поверхностей (аналитическая модель, параметрические полиномиальные поверхности, полигональное представление трехмерных объектов (векторная полигональная модель), линейно-узловая модель, стрипы и фэны, воксельная модель, равномерная сетка, неравномерная сетка, изолинии);

– методы реалистичной визуализации 3D-сцен (каркасная визуализация, удаление невидимых точек, линий (алгоритмы Робертса и Аппеля), поверхностей, сортировка по глубине (метод художника), метод плавающего горизонта, метод Z-буфера, методы оптимизации: отсечение нелицевых граней, метод оболочек, разбиение пространства, иерархии);

– закрашивание поверхностей (модели отражения света (зеркальное, диффузное, закон Ламберта), метод Гуро, метод Фонга, преломление света, введение в трассировку лучей, метод обратной трассировки, ограничения метода, структура базовой операции).

Компьютерная мультипликация и мультимедиа:

– покадровая анимация, анимация камеры, система сценариев, анимация сочлененных структур, захват движения, процедурная анимация, деформация;

– технологии работы с мультимедиа (аудио, видео и графика), устройство систем мультимедиа, программные средства для разработки приложений мультимедиа, виртуальная реальность.

Научная графика:

– редакторы для набора и верстки формул для научных текстов, история вопроса, возможности TeX, Scientific Work Place, True Type для MS Word;

– системы векторной графики для построения плоских и пространственных графиков и диаграмм, отображения результатов экспериментов, история вопроса, возможности FreeHand, CorelXara, CorelDraw, MathCAD, MatLab.