Комп'ютерна графіка та відеографіка

Спеціальність: Видавництво та поліграфія
Код дисципліни: 6.186.01.E.081
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Інформаційні технології видавничої справи
Лектор: к.т.н., доцент Різник Олег Яремович
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Результати навчання: • Знати теоретичні і практичні проблеми комп’ютерної графіки як області знань і практичної діяльності людини. • Знати розділи комп’ютерної графіки, її структуру. • Знати формальні, технічні і прикладні засоби комп’ютерної графіки, основні алгоритми комп’ютерної графіки. • Знати місце і роль комп’ютерної графіки в сучасному світі. • Знати базові визначення і поняття, проблематику комп’ютерної графіки і її основних розділів. • Знати вимоги до формального апарату і постановки основних задач по розділах комп’ютерної графіки. • Знати структуру, призначення, особливості і коротку характеристику можливостей різних алгоритмів комп’ютерної графіки, формальні, технічні (апаратні, програмні, математичних і т.п.) засоби їх підтримки. • Вміти орієнтуватися в області комп’ютерної графіки, користатися спеціальною літературою в досліджуваній предметній області. • Вміти правильно вибрати і застосовувати алгоритми растрового розгорнення зображень, видалення невидимих ліній і поверхонь. • Вміти використовувати комп’ютер при створенні чи модернізації алгоритмів побудови реалістичних і тонових зображень. • Вміти вести дискусію в предметних областях комп’ютерної графіки, у тому числі обґрунтовувати вибір засобів для рішення конкретних задач.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити: • Основи графічного дизайну. • Основи типографіки. Кореквізити: • Web-програмування. • Технологія розробки електронних видань.
Короткий зміст навчальної програми: 1. Вступ. Предмет, об'єкт, метод, мета і задачі дисципліни "Комп’ютерна графіка". 1.1. Предмет, об'єкт, метод, мета і задачі дисципліни "Комп’ютерна графіка". 1.2. Перші визначення і поняття. 1.3. Місце і роль машинної графіки в САПР. 1.4. Розділи і складові частини комп’ютерної графіки. 1.5. Області застосування комп’ютерної графіки: синтез, аналіз, обробка зображень. 1.6. Основна література по дисципліні і її короткий аналіз. 2. Математичні основи комп’ютерної графіки” 2.1. Поняття однорідних координат. 2.2. Принцип подвійності. 2.3. Питання елементарної геометрії з використанням однорідних координат. 2.4. Двовимірні геометричні перетворення. 2.5. Зрушення, масштабування, поворот. 2.6. Однорідні координати в тривимірному просторі. 2.7. Тривимірні геометричні перетворення. 2.8. Перспективне зображення тривимірних об'єктів. 2.9.. Ортогональна і центральна проекції. 2.10. Поворот щодо довільної осі, що проходить через початок координат. 2.11. Використання однорідних координат при виконанні геометричних перетворень. 3. Геометричне моделювання і розв'язувані ними задачі 3.1. Алгоритмічне і програмне забезпечення задач геометричного моделювання. 3.2. Основні визначення. 3.3. Застосування процедури “розрізування”. 3.4. Тінь. 3.5. Визначення затінених ділянок. 3.6. Позиційні задачі машинної графіки. 3.7. Відсікання відрізка опуклим багатокутником. 3.8. Розрізування довільного багатокутника прямою лінією. 3.9. Перетинання двох багатокутників. 3.10. Методи визначення факту опуклості багатокутника. Приклади. 4. Двовимірне відсікання. 4.1. Область застосування двовимірного відсікання, методи реалізації. 4.2. Базові поняття. 4.3. Алгоритм Сазерленда-Коена. 4.4. Внутрішнє і зовнішнє відсікання. 4.5. Двовимірний алгоритм розбивки середньою крапкою. 4.6. Алгоритм Вейлера-Азертона відсікання неопуклого багатокутника з внутрішніми отворами по іншому неопуклому багатокутнику, що також має внутрішні отвори. 4.7. Двовимірний алгоритм Кируса-Бека. 4.8. Особливості, переваги, недоліки. Приклади. 4.9. Послідовне відсікання багатокутника - алгоритм Сазерленда-Ходжмана. 5. Тривимірне відсікання. 5.1. Постановка задачі тривимірного відсікання, шляху рішення. 5.2. Відсікачі типових форм. 5.3. Тривимірний алгоритм Сазерленда-Коэна. 5.4. Тривимірний алгоритм розбивки середньою крапкою. Приклади. 5.5. Тривимірний алгоритм Кируса-Бека. 5.6. Відсікання щодо довільного обсягу. 5.7. Методи визначення факту опуклості тривимірного тіла й обчислення внутрішніх нормалей до його граней. 5.8. Розрізування неопуклих тіл. Приклади. 6. Алгоритми растрової графіки. 6.1. Поняття розгорнення зображень у растрової графіки. 6.2. Алгоритми креслення відрізків. 6.3. Цифровий диференціальний аналізатор. 6.4. Алгоритм Брезенхема для генерації окружності. 6.5. Растрове розгорнення суцільних областей. 6.6. Простий алгоритм з упорядкованим списком ребер. 6.7. Більш ефективний алгоритм з упорядкованим списком ребер. 6.8. Алгоритм з упорядкованим списком ребер, що використовує список активних ребер. 6.9. Алгоритм заповнення по ребрах. 6.10. Алгоритм заповнення з перегородкою. 6.11. Алгоритм зі списком ребер і прапором. Приклади. 7. Основні методи зафарбування. Заповнення багатокутників. 7.1. Алгоритми заповнення з запалом. 7.2. Поняття внутрішньо-визначеної і гранично-визначеної областей, 4-зв'язковий і 8-зв'язковий областей. 7.3. Простий алгоритм заповнення з запалом. 7.4. Основи методів усунення ступінчастості. 7.5. Порядковий алгоритм заповнення з запалом. Приклади. 7.6. Основні методи зафарбовування. Достоїнства і недоліки. 8. Алгоритми видалення схованих ліній і поверхонь. 8.1. Підходи до рішення проблеми видалення схованих ліній і поверхонь. 8.2. Класифікація. 8.3. Область застосування. 8.4. Порівняння ефективності алгоритмів видалення невидимих ліній і поверхонь. 8.5. Алгоритм обрію, що плаває. 8.6. Алгоритми сортування по глибині. 8.7. Застосування порядкового сканування. 8.8. Алгоритми розбивки області. 8.9. Їхня подібність і розходження. Достоїнства і недоліки. 8.10. Приклади застосування. 9. Графічні діалогові системи. 9.1. Модель інтерактивної графічної системи. 9.2. Апаратні засоби і програмне забезпечення для інтерактивних систем машинної графіки. 9.3. Застосування інтерактивних графічних систем. 9.4. Приклади графічних пакетів і систем. 9.5. Призначення й основні характеристики. 9.6. Функціональні можливості. 9.7. Обчислювальні засоби АРМ. 9.8. Загальна структура АРМ. 9.9. Графічні об'єкти, примітиви і їхні атрибути. 9.10. Графічні мови. 9.11. Тенденції розвитку апаратних і програмних засобів машинної графіки. 10. Методи створення реалістичних тривимірних зображень. 10.1. Графічні засоби персонального комп'ютера. 10.2. Графічні примітиви. 10.3. Динамічні зображення. 10.4. Графічні можливості мов високого рівня. 10.5. Побудова реалістичних зображень. 10.6. Представлення просторових форм. 10.7. Методи створення тонових зображень. 10.8. Основні напрямки сучасних досліджень. 11. Найближчі перспективи розвитку комп'ютерної графіки. 11.1. 3D графіка й анімація. 11.2. Формати і програми анімацій. 11.3. Текстурування. Генератори ландшафтів й персонажів. 11.4. Віртуальна реальність. 11.5. Формати цифрового відео. 11.6. Види відеомонтажу.
Методи та критерії оцінювання: письмові звіти з лабораторних робіт, усне опитування (40%) підсумковий контроль (контрольний захід): письмово-усна форма (60%)
Рекомендована література: • Иванов В. П.,Батраков А.С. Трёхмерная компьютерная графика. / Под. ред. Полищука. - М.: ”Радио и связь ”, 2005.-224с. • Різник О.Я. Основи комп'ютерної графіки: курс лекцій / М-во освіти і науки, молоді та спорту України, Нац. ун-т "Львів. політехніка". – Л. : Вид-во Львів. політехніки, 2012. – 220 с. • Роджерс Д.Ф. Адамс Д.А. Математические основы машинной графики. М.: “Машиностроение”, 2010.