Generuj PDF tej strony

Nazwa modułu:
Wizualizacja i grafika trójwymiarowa
Rok akademicki:
Wydział:
Kierunek:
2016/2017
Kod: MIS-2-207-SI-n
Punkty ECTS:
4
Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
Informatyka Stosowana
Poziom studiów:
Specjalność:
Studia II stopnia
Język wykładowy: Polski
Systemy informatyki przemysłowej
Forma i tryb studiów:
Profil kształcenia:
Niestacjonarne
Ogólnoakademicki (A)
Semestr: 2
Strona www: http://www.galaxy.agh.edu.pl/~glowacki/dokuwiki/doku.php?id=grafika3d
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Głowacki Mirosław ([email protected])
Osoby prowadzące: dr inż. Dębiński Tomasz ([email protected])
Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM
Student, który zaliczył moduł zajęć
wie/umie/potrafi
Powiązania z EKK
Sposób weryfikacji
efektów kształcenia
(forma zaliczeń)
M_W001
Student powinien posiadać podstawowe
wiadomości dotyczące zasad renderingu,
stereoskopii i animacji komputerowej
IS1A_W09,
IS2A_W02, IS2A_W15
Egzamin
M_W002
Posiadać wiadomości w zakresie wykorzystania
specyfikacji OpenGL do tworzenia wizualizacji
przestrzennych
IS1A_W07,
IS1A_W09, IS1A_W11
Egzamin, Kolokwium
Samodzielnie zaprojektować i zaimplementować
mini-system wizualizacji przestrzennej
IS1A_U03, IS1A_U16,
IS2A_U11
Projekt
Wiedza
Umiejętności
M_U001
Kompetencje społeczne
M_K001
Student powinien być zdolnym do formułowania
koncepcji wizualizacji problemów fizycznych i
technicznych i przedstawiania sposobów ich
realizacji przy pomocy uzyskanej wiedzy i
umiejętności praktycznych z wykorzystaniem
odpowiednich narzędzi informatycznych
Aktywność na zajęciach
1/5
Karta modułu - Wizualizacja i grafika trójwymiarowa
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Konwersatori
um
Zajęcia
seminaryjne
Zajęcia
praktyczne
Zajęcia
terenowe
Zajęcia
warsztatowe
Student powinien posiadać
podstawowe wiadomości
dotyczące zasad renderingu,
stereoskopii i animacji
komputerowej
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M_W002
Posiadać wiadomości w
zakresie wykorzystania
specyfikacji OpenGL do
tworzenia wizualizacji
przestrzennych
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Samodzielnie zaprojektować i
zaimplementować minisystem wizualizacji
przestrzennej
-
-
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-
-
-
-
-
-
-
E-learning
Ćwiczenia
projektowe
M_W001
Inne
Ćwiczenia
laboratoryjne
Forma zajęć
Ćwiczenia
audytoryjne
Student, który zaliczył moduł
zajęć wie/umie/potrafi
Wykład
Kod EKM
Wiedza
Umiejętności
M_U001
Kompetencje społeczne
M_K001
Student powinien być
zdolnym do formułowania
koncepcji wizualizacji
problemów fizycznych i
technicznych i przedstawiania
sposobów ich realizacji przy
pomocy uzyskanej wiedzy i
umiejętności praktycznych z
wykorzystaniem
odpowiednich narzędzi
informatycznych
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład
1. Wprowadzenie do komputerowej grafiki trójwymiarowej, rozwój bazy komputerowej i
oprogramowania graficznego pod kątem grafiki 3D.
2. Przekształcenia elementarne w przestrzeni trójwymiarowej, reprezentacja
macierzowa i składanie przekształceń trójwymiarowych, rzutowanie i wymogi sceny
trójwymiarowej, macierzowa reprezentacja rzutowania.
3. Sparametryzowane powierzchnie bikubiczne, powierzchnie drugiego stopnia. Opis
brył, logiczne operacje kontrolne, konkretyzacja prymitywów. Reprezentacja łukowa
brzegowa i podział przestrzenny obiektów, porównanie reprezentacji.
4. Podstawy realizmu wizualnego – główne problemy związane z tworzeniem obrazów
trójwymiarowych. Podstawowe techniki renderingu dla linii i obrazów.
5. Określanie powierzchni widocznych, efektywne algorytmy specyfikacji powierzchni
widocznych, określanie widocznych linii. Algorytm oparty o z-bufor, lista priorytetów,
2/5
Karta modułu - Wizualizacja i grafika trójwymiarowa
algorytm przeglądania linii.
6. Algorytmy dla drzew ósemkowych i powierzchni zakrzywionych. Określanie
powierzchni widocznych metodą śledzenia promieni.
7. Modele oświetlenia, fizyczne modele oświetlenia, algorytm globalnej iluminacji,
rekursywne śledzenie promieni, metoda odbić rozproszonych, potok renderingu.
8. Tworzenie złudzeń przestrzennych obrazów – stereoskopia, systemy trójwymiarowe i
biblioteki graficzne.
9. Animacja konwencjonalna i wspomagana komputerowo, języki animacji, metody
kontroli animacji – podstawowe zasady.
Wykład
1. Wprowadzenie do komputerowej grafiki trójwymiarowej, rozwój bazy komputerowej i
oprogramowania graficznego pod kątem grafiki 3D.
2. Przekształcenia elementarne w przestrzeni trójwymiarowej, reprezentacja
macierzowa i składanie przekształceń trójwymiarowych, rzutowanie i wymogi sceny
trójwymiarowej, macierzowa reprezentacja rzutowania.
3. Sparametryzowane powierzchnie bikubiczne, powierzchnie drugiego stopnia. Opis
brył, logiczne operacje kontrolne, konkretyzacja prymitywów. Reprezentacja łukowa
brzegowa i podział przestrzenny obiektów, porównanie reprezentacji.
4. Podstawy realizmu wizualnego – główne problemy związane z tworzeniem obrazów
trójwymiarowych. Podstawowe techniki renderingu dla linii i obrazów.
5. Określanie powierzchni widocznych, efektywne algorytmy specyfikacji powierzchni
widocznych, określanie widocznych linii. Algorytm oparty o z-bufor, lista priorytetów,
algorytm przeglądania linii.
6. Algorytmy dla drzew ósemkowych i powierzchni zakrzywionych. Określanie
powierzchni widocznych metodą śledzenia promieni.
7. Modele oświetlenia, fizyczne modele oświetlenia, algorytm globalnej iluminacji,
rekursywne śledzenie promieni, metoda odbić rozproszonych, potok renderingu.
8. Tworzenie złudzeń przestrzennych obrazów – stereoskopia, systemy trójwymiarowe i
biblioteki graficzne.
9. Animacja konwencjonalna i wspomagana komputerowo, języki animacji, metody
kontroli animacji – podstawowe zasady.
Ćwiczenia projektowe
1. Wprowadzenie do programowania grafiki z wykorzystaniem biblioteki OpenGL,
przygotowanie projektu graficznego w środowisku Windows, zalety biblioteki OpenGL,
zastosowanie, konwencje i typów, definiowanie kolorów,
2. Grafika prymitywów OpenGL, maszyna stanu, transformacje układu współrzędnych,
macierze, podstawowe operacje bibliotekit, worzenie brył, kwadryki.
3. Kreślenie w trzech wymiarach: linie, krzywe, punkty, wielokąty, powierzchnie
4. Grafika prymitywów OpenGL, bufor głębokości. Zapoznanie z podstawowymi
operacjami biblioteki OpenGL. Wykorzystanie prymitywów, ustawień dotyczących
widoku 3D oraz bufora głębokości.
5. Macierze biblioteki OpenGL, zmienne stanu, stos atrybutów, rzuty równoległe i
perspektywiczne, pozycja kamery
6. Oświetlenie, własności materiałów. Zapoznanie z funkcjami realizującymi
oświetlenie sceny. Ustawianie właściwości materiału oraz właściwości źródeł światła.
7. Tekstury i ich właściwości. Zapoznanie z technikami teksturowania, tworzenie
obiektów, nakładanie tekstur, formaty graficzne.
8. Posługiwanie się perspektywą i kamerą. Zapoznanie ze sposobami definiowania
perspektywy. Operacje na macierzach widoku, blending, efekt przezroczystości,
łączenie kolorów przy, mgła.
3/5
Karta modułu - Wizualizacja i grafika trójwymiarowa
9. Budowa i implementacja algorytmów wizualizacji stereoskopowej
Sposób obliczania oceny końcowej
Ocena końcowa O (zaokrąglona do jednej z obowiązujących ocen):
O = 0,5 Ol + 0,5 Oe
Ol – ocena z ćwiczeń projektowych,
Oe – ocena z egzaminu.
Wymagania wstępne i dodatkowe
Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień
zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na
zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla
przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów
niekończących się egzaminem).
Zalecana literatura i pomoce naukowe
1. J. D. Foley, A. van Dam, S. K. Feiner, J. F. Hughes, R. L. Phillips, Wprowadzenie do grafiki
komputerowej, WNT 2001
2. M. Jankowski, Elementy grafiki komputerowej, WNT, Warszawa 2006
3. J. Zabrodzki i in., Grafika komputerowa. Metody i narzędzia, WNT 1994
4. P. Shirley, Fundamentals of Computer Graphics, sec. ed. A K Peters, 2005
5. D. Hearn, P. Baker, Computer Graphics, Prentice Hall 1997
6. R.S. Wright, M. Sweet, OpenGL. Księga eksperta, Helion, 1999
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu
1. Gumuła A., Głowacki M., Metody Szybkiej Wizualizacji Wyników Symulacji Komputerowych, Proc.
KomPlasTech 2006, 2006, 69- 75
2. Głowacki M., Czubernat A., Visualisation of Three-dimensional Scalar Fields Using Volume Rendering
Technology, Technical Transactions – 4-M (7), 2010, 147- 155
3. Romanowska-Pawliczek A., Siwek A., Głowacki M., Warmuzek M., Image Recognition, Identification
and Classification Algorithms in Cast Alloys Microstructure Analysis, Proc. 15th World Multi-conference
on Systemics, Cybernetics and Informatics, 2011, 1- 6
4. Romanowska-Pawliczek A., Pawliczek P., Głowacki M., Sołtys Z., Innovative 3D Histogram
Equalization Algorithm As an Automatic Technique Improving Visual Information Quality in Stacks of
Confocal Microscope Images, Proc. ICL 11, 2011, 1
5. Romanowska-Pawliczek A., Pawliczek P., Głowacki M., Sołtys Z., A Novel 3D Histogram Equalization
Algorithm for Stacks of Confocal Microscope Images, Proc. IMETI 2011 : the 4th International Multiconference on Engineering and Technological Innovation, 2011, 50- 55
6. Gumuła A., Dębiński T., Głowacki M., Automatic Approach to Microstructural Image Recognition and
Analysis, Steel Research Int, spec. ed., 2012, 1331- 1334
7. Gumuła A., Głowacki M., Digital image analysis of voids formed during the deformation of steel
samples with semi-solid core, Proc. PLASTMET 2012, 2012, 1-4
8. Gumuła A., Głowacki M., Digital image analysis of voids formed during the deformation of steel
samples with semi-solid core, Technical Transactions 1-M(5), 2013, 137–144
9. Gumuła A., Dębiński T., Głowacki M., Jędrzejczyk D., Quantitative analysis of voids in steel samples
using image processing techniques, Hutnik Wiadomosci Hutnicze, 81 (4), 2014, 186–191
10. Głowacki M., Gumuła A., Hojny M., Automatyczne rozpoznawanie i klasyfikacja struktur
materiałowych we wspomaganiu badań nad stanem półciekłym stali, Polska metalurgia w latach
2011–2014, Komitet Metalurgii PAN, Akapit Kraków 2014, 658-699 – rozdział w książce
Informacje dodatkowe
Brak
4/5
Karta modułu - Wizualizacja i grafika trójwymiarowa
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta
Obciążenie
studenta
Udział w wykładach
18 godz
Udział w ćwiczeniach projektowych
18 godz
Wykonanie projektu
20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć
30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe
2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem
14 godz
Sumaryczne obciążenie pracą studenta
102 godz
Punkty ECTS za moduł
4 ECTS
5/5