Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика»



Скачать 204,88 Kb.
Дата16.06.2015
Размер204,88 Kb.
ТипУчебно-методический комплекс



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ


ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»










.

Ступников А.А.



КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА




Учебно-методический комплекс




Рабочая программа для студентов специальности 010101.65
«Математика

»







Тюмень 2008




А.А. Ступников. КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА.

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности «Математика» Института математики и компьютерных наук. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2008, 8 стр.

Учебно-методический комплекс обеспечивает освоение дисциплины «Компьютерная графика», входящей в блок «Дисциплины специализации» и ориентированной на подготовку специалистов по специальности 010101 «Математика» в рамках специализации «Математическое и программное обеспечение вычислительных систем и компьютерных сетей».

Учебно-методический комплекс дисциплины опубликован на сайте ТюмГУ: «Компьютерная графика» [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru., свободный.

Рекомендован к изданию кафедрой программного обеспечения Института математики и компьютерных наук. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

Ответственный редактор: И.Г. Захарова, зав. кафедрой программного обеспечения, д.п.н., проф.

© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2008

  1. Пояснительная записка

1.1. Цели и задачи дисциплины


Целью преподавания дисциплины "Компьютерная графика" является изучение математических и алгоритмических основ создания систем компьютерной графики, а также вопросов программной реализации таких систем. Компьютерная графика (КГ) сегодня является наиболее наглядным средством связи между человеком и компьютером. Области применения КГ затрагивают практически каждого пользователя и специалиста. Особую значимость приобретает подготовка в данной области для будущих специалистов по вычислительным системам, поскольку от уровня образования математиков-программистов зависит уровень использования компьютерной графики, а также темпы её дальнейшего распространения и развития.

Курс предусматривает изучение теоретической базы и практическую подготовку студентов по вопросам построения современных систем компьютерной графики.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

1. Изучение математических основ компьютерной графики.

2. Освоение основных алгоритмов создания изображений на экране компьютера.

3. Изучение аппаратных и программных средств компьютерной графики.

4. Освоение одной из ведущих библиотек компьютерной графики “OpenGL”
Знания, умения и практические навыки, полученные в результате изучения дисциплины «Компьютерная графика», используются обучающимися в ходе производственной практики, при разработке курсовых и дипломных работ.

1.2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины


В результате изучения дисциплины студенты должны

иметь представление:

о способах представления реальных или виртуальных геометрических объектов в памяти компьютера;



знать:

  • общие принципы создания систем компьютерной графики, аппаратное и программное обеспечение таких систем,

  • математические и алгоритмические основы двухмерной и трехмерной графики.

уметь:

  • применять на практике известные алгоритмы реализации задач компьютерной графики

  • использовать основные понятия и методы математической обработки графической информации;

  • практически решать типичные задачи моделирования, построения, преобразования и визуализации графических объектов;

  • решать достаточно сложные в вычислительном отношении задачи, используя как специализированные программные пакеты, так и разрабатывая собственные специальные программы на ЭВМ.

иметь навыки в постановке и реализации задач компьютерной обработки графической информации.
  1. Объем дисциплины и виды учебной работы


Вид занятий

Всего часов

Семестры

8

Общая трудоемкость

104

104

Аудиторные занятия

34

34

Лекции

34

34

Практические занятия





Самостоятельная работа

72

72

Контрольные работы



Вид итогового контроля

зачёт


  1. Тематический план изучения дисциплины


п/п

Наименование темы

Лекции

Практич.
занятия


Самост.
работа


Формы контроля

1

Введение. Цель и задачи курса

1








2

Построение графиков функций

3



12




3

Аффинные преобразования на плоскости и в пространстве

4



20




4

Параллельные проекции

4



6




5

Перспективные проекции

4



6




6

Модели, описывающие геометрию объекта

4



6




7

Задача отсечения графических объектов выпуклым окном

4



4




8

8. Построение реалистических изображений

6



10




9

9. Практические приложения компьютерной графики

4



8




Всего:

34



72

зачёт



  1. Содержание разделов дисциплины


В дисциплине "Компьютерная графика" излагаются математические и алгоритмические основы компьютерной графики, рассматриваются аппаратные и программные средства систем компьютерной графики, а также систематизируются знания студентов по математике и программированию с точки зрения их применения в данном курсе.

Раздел 1. Введение. Цель и задачи курса. - 1.

Основные разделы курса. Направления обработки информации, связанной с изображениями.

Раздел 2. Построение графиков функций. - 3.

Виды координат, преобразование координат. Вывод на экран точек и отрезков. Построение графиков функций. Учет разрывов и различного способа задания функций.

Раздел 3. Аффинные преобразования на плоскости и в пространстве - 4.

Однородные координаты точки. Линейные и аффинные преобразования фигуры, заданной с помощью вершин. Использование однородных координат. Точки в бесконечности.

Раздел 4. Параллельные проекции - 4.

Классификация проекций. Параллельное проектирование. Ортогональные, наклонные и аксонометрические проекции.

Раздел 5. Перспективные проекции - 4.

Одно-, двух- и трехточечное перспективное проектирование. Получение наглядных проекций. Стереопроекции.

Раздел 6. Модели, описывающие геометрию объектов - 4.

Представление прямых и кривых на плоскости и в пространстве. Интерполяционные кривые и кривые Безье.

Раздел 7. Задача отсечения графических объектов выпуклым окном - 4.

Двумерное и трехмерное отсечение. Метод Коэна-Сазерленда. Методы отсечения отрезков неопределенной видимости. Алгоритм Кируса-Бэка.

Раздел 8. Построение реалистических изображений - 10.

Простая модель освещения. Полигональные поверхности. Метод закраски Гуро. Метод закраски Фонга. Модель цвета RGB.

Раздел 9. Практические приложения компьютерной графики - 8.

Графика в среде WINDOWS. Пакет OpenGL. Контекст устройства, контекст воспроизведения. Принципы формирования изображения средствами OpenGL.

  1. Практические занятия


Проведение практических и лабораторных занятий по данной дисциплине не предусмотрено.
  1. Самостоятельная работа студентов


Раздел 1. Самостоятельная работа студентов не предусмотрена.

Раздел 2. Построение графика простой функции. Определение границ сцены, коэффициентов масштабирования. Интерактивная настройка графика. Построение графика функции с особенностями. Учёт разрывов первого и второго рода.

Раздел 3. Аффинные преобразования фигуры на плоскости. Каркасная модель фигуры. Настройка вида преобразования. Композиция преобразований. Аффинные преобразования плоского изображения на плоскости.

Раздел 4. Аффинные преобразования каркасной фигуры в пространстве. Использование параллельных проекций.

Раздел 5. Аффинные преобразования каркасной фигуры в пространстве. Использование перспективных проекций.

Раздел 6. Представление кривых на плоскости. Кривая Безье для произвольного числа точек. Кратность точек.

Раздел 7. Реализация задачи отсечения. Отсечение регулярным и выпуклым окном на плоскости.

Раздел 8. Модели освещения и закраски поверхностей. Простая модель отражения. Полигональные модели.



Раздел 9. Основы работы с библиотекой компьютерной графики OpenGL. Подключение контекста воспроизведение, использование примитивов. Реалистическое представление трёхмерных тел.

  1. Вопросы к зачёту


  1. Виды координат. Преобразование координат. Вывод на экран точек и отрезков.

  2. Построение графиков функций одной переменной. График функции y=F(x) без особенностей. График функции произвольного вида.

  3. График параметрической функции. График функции в произвольной системе координат.

  4. Каркасная модель представления двумерных и трехмерных фигур.

  5. Линейное преобразование фигур на плоскости. Матрица линейного преобразования. Свойства линейного преобразования. Композиция преобразований.

  6. Назначение коэффициентов матрицы линейного преобразования (изменение масштаба, сдвиг, отображение, поворот на углы , кратные 90).

  7. Линейное преобразование единичного квадрата. Вращение фигуры вокруг начала координат.

  8. Однородные координаты на плоскости. Дополнительные возможности расширенной матрицы линейного преобразования.

  9. Описание и преобразование точек в бесконечности.

  10. Двумерное вращение вокруг произвольной оси.

  11. Однородные координаты в пространстве. Назначение элементов расширенной матрицы линейного преобразования (изменение масштаба, сдвиг, отображение, перенос).

  12. Трехмерное вращение вокруг осей координат, вокруг произвольной оси в пространстве.

  13. Ортогональные и наклонные аксонометрические проекции.

  14. Диметрические проекции (с выводом).

  15. Изометрическая проекция (с выводом).

  16. Одноточечные, двухточечные и трехточечные перспективные проекции.

  17. Получение наглядных перспективных проекций.

  18. Перспективная проекция для произвольно расположенного наблюдателя.

  19. Получение стереографических перспективных проекций.

  20. Построение кривых Безье.

  21. Задача двумерного отсечения регулярным окном. Алгоритм определения полностью видимых и полностью невидимых отрезков.

  22. Двумерное отсечение регулярным окном: разбиение частично видимых отрезков решением системы уравнений.

  23. Двумерное отсечение регулярным окном: разбиение частично видимых отрезков методом средней точки.

  24. Двумерное отсечение регулярным окном: разбиение частично видимых отрезков, заданных параметрически.

  25. Двумерное отсечение произвольным выпуклым окном: алгоритм Кируса–Бека.

  26. Простая модель отражения: рассеянный свет, диффузное и зеркальное отражение.

  27. Закраска областей: поточечная, однотонная закраска, методы Гуро и Фонга.

  28. Подключение пакета OpenGL: контекст устройства, контекст воспроизведения, формат пикселя, двойная буферизация, выбор области вывода, закраска области вывода.

  29. Библиотека OpenGl: понятие и описание примитивов, определение координат и цвета вершин, вывод точек (настройка режимов вывода).

  30. Библиотека OpenGl: примитивы вывода отрезков (настройка режимов вывода).

  31. Библиотека OpenGl: примитивы вывода треугольников (настройка режимов вывода).

  32. Библиотека OpenGl: примитивы вывода многоугольников (настройка режимов вывода).



  1. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

8.1. Рекомендуемая литература


Основная литература:

  1. Роджерс Д.Ф., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. – М. Машиностроение, 1980.

  2. Лапшин Е. Графика для IBM PC: от точки к виртуальной реальности. – М.: «СОЛОН», 1995. 228 с.

  3. Краснов М.В. OpenGL. Графика в проектах Delphi. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 352с.

  4. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели. – М.: ДИАЛОГ–МИФИ, 2001.

Дополнительная литература:

  1. Роджерс Д.Ф. Алгоритмические основы машинной графики. – М. Мир, 1989.

  2. Фоли Дж., ван Дэм Ф. Основы интерактивной машинной графики. В 2-х книгах. - М., Мир, 1985.

  3. Тихомиров Ю.И. Программирование трехмерной графики. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 256с.

  4. Тюкачев Н., Свиридов Ю. Delphi 5. Создание мультимедийный приложений. СПб.: ПИТЕР, 2001.

  5. Гринберг А.Д., Гринберг С. Цифровые изображения: Практическое руководство. – Минск: Попурри, 1997. – 400 с.

  6. Ступников А.А. Лекции, лабораторные работы и справочные материалы по дисциплине «Компьютерная графика» [On-line] http://study.kib.ru/

9.2. Средства и материально-техническое обеспечение дисциплины


Практические занятия проводятся в компьютерном классе, оборудованном персональными ЭВМ класса не ниже Pentium 4 (Celeron), 512М оперативной памяти. Программное обеспечение – среда Delphi 7 (Borland Developer Studio, Code Rade Studio), библиотека OpenGL.

Программу составил:


К. физ.-мат. н., доцент А.А. Ступников

Дополнение к рабочей учебной программе

по дисциплине

«Компьютерная графика»

для специальности

010101.65

«Математика»

(2008 г.)


3. Тематический план изучения дисциплины

3.1. Распределение часов курса дисциплины по темам и видам работ



Наименование темы

Лек- ции час.

Лабора- торные. занятия час.

Самостоятельная работа час.

Итого часов по теме

Итого кол-во баллов

Семестр 5

1

2

3

4

5

6

7

1.

Введение. Цель и задачи курса.

1

-

-

1




2.

Построение графиков функций.

3

6

8

17

10

3.

Аффинные преобразования на плоскости и в пространстве.

8

10

18

36

20

4.

Параллельные проекции.

4

2

4

10

8

5.

Перспективные проекции.

4

2

4

8

8

6.

Модели, описывающие геометрию объекта.

2

2

4

10

8

7.

Задача отсечения графических объектов выпуклым окном.

4

2

4

10

8

8.

Построение реалистических трёхмерных изображений

4

6

6

16

18

9.

Практические приложения компьютерной графики

6

6

10

22

20

Всего за семестр:

36

36

58

130

100


Оценка работы студентов в рейтинговых баллах

Распределение рейтинговых баллов по видам работ и нормам контроля



Семестр 5

Виды работ и контроля

Максимальное количество баллов

Тема 1

Тема 2

Тема 3

Тема 4

Тема 5

Тема 6

Тема 7

Тема 8

Тема 9

Итого

Лекции

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Лабораторные занятия

-

4

6

2

2

2

2

6

6

30

Самостоятельная работа

-

4

6

4

4

4

4

8

8

42

Контрольная работа

-




6













2

2

10

Итоговое тестирование

-

2

2

2

2

2

2

2

4

18

Итого по теме

-

10

20

8

8

8

8

18

20

100

Виды контроля деятельности студентов, их оценка в рейтинговых баллах



п/п

Вид контроля

Максимальное количество баллов

1.

Посещение лекционных занятий

В случае пропуска лекции без уважительной причины текущий рейтинг уменьшается на 1 балл.

2.

Посещение лабораторных занятий

В случае пропуска занятия без уважительной причины текущий рейтинг уменьшается на 1 балл.

3.

Выполнение лабораторных работ

За защиту работы позже установленного срока текущий рейтинг уменьшается на 1 балл за каждую неделю опоздания.

4.

Выполнение заданий в рамках самостоятельной работы

До 4 баллов за задание

5.

Контрольная работа

До 2 баллов за задание

6.

Экзамен по дисциплине

До 4 баллов за ответ на 1 вопрос билета

Изменённый список литературы


по дисциплине «Компьютерная графика»
для специальности 010101.65
«Математика»
Основная литература:

1. Беклемишев Д.В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры: Учебник / Д.В. Беклемишев. – М.: Физматлит, 2008. – 312 с.

2. Елкин В.В. Инженерная графика: Учебное пособие / В.В. Елкин. – М.: Академия, 2009. – 304 с.

3. Ильин В.А. Аналитическая геометрия: Учебник / В.А. Ильин, Э.Г. Позняк. – М.: Физматлит, 2009. – 234 с.



Дополнительная литература:

1. Петров М. Н. Компьютерная графика : учеб. пособие для студ. вузов – Санкт-Петербург: ПИТЕР, 2003 .-736 c.

2. Порев В. Н. Компьютерная графика : [учеб. пособие для студ. вузов]/ В. Н. Порев. -Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2005 .-432 c.

3. Никулин Е. А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики : учеб. пособие / Е. А. Никулин. -Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2005 .-550 с.




Похожие:

Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» iconРабочая учебная программа дисциплина Учебная (вычислительная) практика для специальности 010101 Математика
Целью данной дисциплины является практическое закрепление и углубление знаний, полученных при изучении учебной дисциплины "Компьютерные...
Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» iconРабочая программа По специальности 030501 «Юриспруденция»
Рабочая программа предназначена для студентов I курса багсу, обучающихся по специальности 030501- «Юриспруденция». Учебный курс "Проблемы...
Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» iconРабочая учебная программа для студентов специальности 010503. 65 «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем»
Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа учебной дисциплины «Математика: Алгебра и теория чисел» для специальности...
Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» iconКурс лекций по геометрии с примерами решения задач
Данное учебно-методическое пособие подготовлено в соответствии с типовой учебной программой по курсу «Геометрия» для студентов физического...
Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» iconРабочая программа для студентов специальности 230201. 65 «Информационные системы и технологии»
Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов специальности «Информационные системы и технологии» Института...
Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» icon«Элементарная математика» 4 курс специальности «Математика»
В равнобедренном треугольнике авс основание ав =, ас=вс найти длину медианы ам
Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» iconМетодические рекомендации по подготовке и оформлению рефератов для студентов: по специальности060501 Сестринское дело
Методические рекомендации разработаны для студентов: по специальности 060501 Сестринское дело, квалификации Медицинская сестра/ брат;...
Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» iconПланы семинарских занятий для студентов специальности «Социология» Часть 2 Петрозаводск 2008
Планы семинарских занятий по общепрофессиональным дисциплинам для студентов специальности «социология» рассмотрены и рекомендованы...
Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» iconМетодические рекомендации по выполнению курсовой работы для студентов специальности
Курсовая работа. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы для студентов специальности Дошкольное образование/ Сост....
Программа для студентов специальности 010101. 65 «Математика» iconПрограмма вступительного экзамена в аспирантуру Направление подготовки
Программа предназначена для лиц, поступающих в аспирантуру по специальности 13. 00. 02 теория и методика обучения и воспитания (математика)....
Разместите кнопку на своём сайте:
docs.likenul.com


База данных защищена авторским правом ©docs.likenul.com 2015
обратиться к администрации
docs.likenul.com