Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Компьютерная графика

Министерство общего и профессионального образования РФ

Московский физико-технический институт

(государственный университет)

 

УТВЕРЖДАЮ

                                                                 Проректор по учебной работе
____________Ю.А. Самарский
                                             ____________________2003 г.

ПРОГРАММА

 

по курсу: КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА (факультетский)
по направлению: 511600
факультеты: ФУПМ

кафедра: ИНФОРМАТИКИ
курс:5
семестр: 9,10

лекции: 66 часов

практические занятия: 66 часов

 ВСЕГО ЧАСОВ: 132

Программу составили:             асс. Ю.В. Блажевич,

                                                   асс. С.А. Корытник

Программа обсуждена  на заседании кафедры  информатики 8 августа 2003 г.

Зав. кафедрой,                                                

профессор                                                                   И.Б. Петров

ЧАСТЬ 1 ("Двумерная графика")

1.    Растровые и векторные изображения. История вопроса. Обзор существующей аппаратуры. Различные способы представления точки растра в видеопамяти.

2.    Цвет в компьютерной графике. Физические, физиологические и интуитивные представления о цвете. Стандартные цветовые пространства и преобразования между ними. Палитры.

3.     Алгоритмы генерации растровых отрезков и кривых. (ЦДА, алгоритмы типа Брезенхема (Bresenham) для отрезка, окружности и кривой общего вида)

4.     Алгоритмы отсечения отрезков (Cohen‑Sutherland, средней точки, Cyrus‑Beck, Liang‑Barsky, Nicholl‑Lee‑Nicholl) и многоугольников (Sutherland‑Hodgeman, Weiler-Atherton).

5.     Заполнение многоугольников и растровых областей.

6.     Параметрические кривые: кривые Безье (полиномы Бернштейна), кривые Эрмита, B‑сплайны, NURBS. Определения, вычисление, рекурсивное разбиение, отсечение, пересечение.

7.    Структуры данных для хранения векторного представления объектов. Реберный список с двойными связями (Крылатый граф). Полу-ребра (half edges). Триангуляция. Понятие о топологических свойствах геометрических объектов.

8.     Диаграммы Вороного и триангуляция Делоне.

9.    Обзор алгоритмов поиска пространственных (многомерных) данных: R-дерево, четыре-дерево, K-d дерево, сеточный файл, карта трапеций, иерархические триангуляции.

10.  Обработка растровых изображений: фильтрация, геометрические преобразования, аппроксимация полутонами, устранение последствий дискретных преобразований. композиция. фильтры и свёртки, g‑коррекция.

11. Сжатие изображений: без потерь (групповое кодирование, кодирование по Хаффману, словарная паковка, S+P ‑ преобразование ); сжатие с потерями (дискретное преобразование Фурье, вейвлет преобразование). Форматы графических файлов (BMP, PCX, PPM, JPEG).

ЧАСТЬ 2 ("Трехмерная графика")

1.    Конвейер геометрических преобразований (transformation pipeline)

Общая схема генерации изображения трехмерной сцены Базовые преобразования: вращение, масштабирование, перенос, сдвиг Преобразования вокруг произвольной точки, произвольной оси, иерархические преобразования, стек матриц Стандартная последовательность преобразований (object space => world space => camera space => projection space => post-projection space => screen space) Отсечение (clipping)

2.    Модели освещения

Глобальное и локальное освещение, общая модель локального освещения (BRDF, BTDF, BSDF) Разделение модели локального освещения на две части, связанное с монитором и восприятием глаза Рассеянное и диффузное освещения (ambient + diffuse), модель Ламберта Бликовое освещение: модель Фонга, модель Блинна, модель Торренса-Спэрроу Закраска Гуро (Gouraud shading), закраска Фонга (Phong shading) Растеризация, прозрачность, фактура (bump), перспективно-корректное текстурирование Глобальное освещение: алгоритмы теней

3.    Способы представления объекта и сцены, структуры данных

Точечное и проволочное представления (points & wireframe) Граничное представление (boundary representation) Constructive Solid Geometry (CSG) Топологическая информация: winged-edge data structure Пространственные разбиения: униформная декомпозиция (voxels), иерархическая декомпозиция (4- и 8- деревья (quad- and oct- tree), BSP-tree) Порталы Аналитические поверхности высшего порядка (Bezier, Hermit, B-spline, NURBS)

4.    Удаление невидимых поверхностей

Метод плавающего горизонта Алгоритм художника Алгоритм Варнока Z-buffer, нелинейность z-buffer’а, w-buffer, оптимизация сцены для ускорения работы z-buffer’а Иерархический z-buffer как hardware-friendly реализация алгоритма Варнока Трассировка лучей

5.    Визуализация научных данных: изолинии, изоклины, изоповерхности, цветовые карты, поля направлений, траектории частиц и др.

Список литературы.

1.    Роджерс Д., Алгоритмические основы машинной графики. – М.: Мир, 1989, 512 с.

2.    Препарата Ф., Шаймос М., Вычислительная  геометрия: введение. – М.: Мир, 1989, 478 с.

3.    Роджерс Д., Адамс Дж., Математические основы машинной графики.– М.: Мир, 2001. — 604 с. ISBN 5-03-002143-4

4.    Хилл   Ф ., Open GL. Программирование компьютерной графики. Для профессионалов. — СПб.: Питер, 2002. — 1088 с. ISBN 5-318-00219-6

5.    Эйнджел Э., Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL, 2 изд.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом “Вильямс”, 2001. — 592 с. ISBN 5-8459-0209-6

6.    Юань Фень, Программирование графики для Windows. — СПб.: Питер, 2002. — 1072 с. ISBN 5-318-00297-8

7.    Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ. – М.: МНЦМО, 1999.—960 с. ISBN 5-900916-37-5

8.    Абламейко С.В., Лагуновский Д.М. Обработка изображений: технология, методы, применение. Мн.: Амалфея, 2000, 304 с., ISBN 985-441-143-5

9.    Шикин Е.В., Плис А.И., Кривые и поверхности на экране компьютера. Руководство по сплайнам для пользователей. — М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1996. – 240 с.

10. Шикин Е.В., Боресков А.В., Компьютерная графика. Полигональные модели. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000. 464 с.

11. Гарсия-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д., Системы баз данных. Полный курс. : Пер. с англ. — М.: Изд. дом "Вильямс", 2003. — 1088 с. ISBN 5-8459-0384-X (рус.)

12. Foley J. D., A. van Dam, Feiner S. K., Hughes J. H., Computer graphics: principles and practice. 2nd ed. in C. Addison-Wesley, 1996, 1175 p., ISBN 0-201-84840-6

13. Mark de Berg, Marc van Kreveld, Marc Overmars, Otfried Schwarzkopf Computational Geometry: algorithms and applications. 2nd edition.
Springer-Verlag, 2000, 367 p., ISBN 3-540-65620-0

14. Okabe A. [et al.] Spatial tessellations: concepts and applications of Voronoi diagrams. 2nd ed. WILEY 2000, 671 p., ISBN 0-471-98635-6

15. Farin G. Curves and surfaces for computer aided geometric design: a practical guide. 4th ed. ACADEMIC PRESS 1997, 429 p., ISBN 0-12-249054-1

16. Nielson G., Hagen H., Muller H. Scientific visualization: overviews, methodologies and techniques. IEEE CS 1997, 577 p., ISBN 0-8186-7777-5

17. On-Line Computer Graphics Notes. Computer Science Department, University of California, Davis (http://graphics.cs.ucdavis.edu/GraphicsNotes/Graphics-Notes.html)

18. On-Line Geometric Modeling Notes. Computer Science Department, University of California, Davis. (http://graphics.cs.ucdavis.edu/CAGDNotes/CAGD-Notes.html)

19. PostScript Language Reference Manual / Adobe Systems.
2nd edition. ISBN 0-201-18127-4

20. PostScript Tutorial. http://eros.cagd.eas.asu.edu/~farin/gbook/gbook.html

21.  OpenGL programming guide: the official guide to learning OpenGL, version 1.2. Addison-Wesley 1999, 730p. ISBN 0-201-60458-2

22. http://citeseer.nj.nec.com

23. http://www.adobe.com/svg/basics/intro.html

24. http://www.w3.org/TR/SVG11/

Темы практических занятий (1-го семестра)

 

1.    Работа с растрами (форматы файлов, поворот, выбор палитры, аппроксимация полутонами, растровая развертка примитивов)

2.    Графические языки Postscript и SVG

3.    Введение в OpenGL

4.    Закраска областей методом сканирующей строки. Пересечение многоугольников. Построение изолиний. Гипсометрические карты.

5.    Кривые. Адаптивное разбиение. Отсечение. Пересечение. Редактирование

6.    Поверхности. Адаптивное разбиение. Различные способы задания. Приемы моделирования.

7.    Построение фрактальных кривых и поверхностей.

8.    Компрессия растровых/векторных изображений.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика