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:

Программа курса "Компьютерная графика"

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе
____________Ю.А. Самарский
_______________200* г.       

ПРОГРАММА

по курсу:         БАЗОВЫЕ АЛГОРИТМЫ МАШИННОЙ ГРАФИКИ                    
для специальности             010300                                                                 
факультеты:                           ФУПМ                                                                
кафедра:              ИНФОРМАТИКИ                                   
курс:                    5                                                                                              
семестр:              9,10                                         

Программу составили: асс. Ю.В. Блажевич, асс. С.А. Корытник

Программа обсуждена на заседании
кафедры информатики
8 августа 2003 г.

Заведующий кафедрой                                                                   проф. 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,PNG, JPEG).


 

ЧАСТЬ 2 ("Трехмерная графика")

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) 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 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) 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 Radiosity 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.  Форсайт, Дэвид А., Понс, Жан. Компьютерное зрение. Современный подзод. : Пер. с англ — М.: Изд. дом “Вильямс”, 2004. — 928 c. ISBN 5-8459-0542-7

12.  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.)

13.  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

14.  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

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

16.  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

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

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

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

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

21.  PostScript Tutorial http://www.cs.indiana.edu/docproject/programming/postscript/postscript.html

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

23.  Computer and Information Science Papers CiteSeer Publications ResearchIndex http://citeseer.nj.nec.com

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

25.  http://www.w3.org/TR/SVG11/

26.  FOLDOC – Computing Dictionary http://wombat.doc.ic.ac.uk/foldoc/

27.  Wikipedia. http://en.wikipedia.org/

28.  One Look Dictionary Search http://www.onelook.com/


Темы практических занятий (1-го семестра)

 

Работа с растрами (форматы файлов, поворот, выбор палитры, аппроксимация полутонами, растровая развертка примитивов) Графические языки Postscript и SVG Введение в OpenGL Закраска областей методом сканирующей строки. Пересечение многоугольников. Построение изолиний. Гипсометрические карты. Кривые. Адаптивное разбиение. Отсечение. Пересечение. Редактирование Поверхности. Адаптивное разбиение. Различные способы задания. Приемы моделирования. Построение фрактальных кривых и поверхностей. 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