Podstawy grafiki komputerowej — przedmiot fakultatywny dla

Podstawy grafiki komputerowej
— przedmiot fakultatywny dla studentów informatyki
I stopnia
Stefan Sokołowski
Gdańsk, 22 IV 2014
Spis treści
1 Ogólny opis
1
2 Wymagania wstępne od słuchaczy
1
3 Tematyka
2
4 Forma zajęć i zaliczeń
2
1
Ogólny opis
Zostaną wyjaśnione podstawowe algorytmy grafiki komputerowej oraz matematyka, tkwiąca „pod maską” aplikacji graficznych. Po zakończeniu słuchacze będą potrafili sporządzać
proste oraz animowane rysunki techniczne (z ruchem samoistnym lub sterowanym przez
użytkownika), przedstawiające dwu- lub trój-wymiarowe obiekty i kształty geometryczne.
Komputerowa twórczość artystyczna oraz obróbka zdjęć i filmów są poza zakresem tego
przedmiotu. Jednak dla osób, zainteresowanych taką działalnością, jego zaliczenie może
stanowić dobry początek.
2
Wymagania wstępne od słuchaczy
• Umiejętność programowania w języku C i uruchamiania programów na sigmie.
• Podstawy algebry liniowej (wektory, macierze, bazy przestrzeni liniowych).
• Wyobraźnia geometryczna.
1
Przydatna będzie też wiedza z geometrii analitycznej (wzory na linie i powierzchnie,
odpowiedniość między transformacjami linii i powierzchni a przekształceniami wzorów,
itp.), ale te rzeczy zostaną omówione w trakcie wykładu.
3
Tematyka
1. Rzut oka na bibliotekę graficzną OpenGL.
2. System współrzędnych kartezjańskich oraz jednorodnych (geometria rzutowa). Transformacje geometryczne obrazu (podobieństwa, obroty, pochylenia, przesunięcia). Macierze transformacji.
3. Wzory opisujące proste i płaszczyzny, oraz rzuty punktów na proste i płaszczyzny.
Wzory opisujące okręgi, krzywe stożkowe, spirale, linie śrubowe.
4. Perspektywa równoległa i perspektywa zbieżna. Obrazowanie zmiany położenia odbiornika (oka lub kamery).
5. Grafika wektorowa. Łamana, łuk okręgu, spirala, krzywe Béziera. Koła, elipsy, wielokąty i wielościany. Wektory normalne do powierzchni.
6. Grafika rastrowa. Wyświetlanie odcinków i trójkątów. Składanie łamanych z odcinków oraz powierzchni z trójkątów (triangulacja). Wyznaczanie wnętrza łamanej zamkniętej. Usuwanie powierzchni zasłoniętych. Anti-aliasing.
7. Światło punktowe, rozproszone i inne. Odbijanie światła przez powierzchnie zależnie od rodzaju powierzchni, kąta padania światła i ustawienia odbiornika (oka lub
kamery). Technika śledzenia promienia.
8. Podstawy animacji komputerowej. Podstawowe wzory kinematyki i dynamiki. Czas
rzeczywisty a czas obrazowany. Zmiany obrazu wywołane upływem czasu. Zmiany
obrazu wywołane ruchami myszy.
4
Forma zajęć i zaliczeń
Wymiar: jeden semestr, 30 godzin wykładu + 30 godzin ćwiczeń o charakterze częściowo
audytoryjnym (tablica i pisak) a częściowo laboratoryjnym (programowanie komputera).
Dla uzyskania zaliczenia ćwiczeń należy:
• napisać kilka krótkich sprawdzianów na co najmniej 50%,
• uzyskać co najmniej 50% z zadań domowych, polegających na ogół (ale nie wyłącznie)
na uruchomieniu prostego programu graficznego.
Dla uzyskania zaliczenia całości należy:
• zaliczyć ćwiczenia,
• zdać egzamin na co najmniej 50%.
2