- •153000 Г. Иваново, пр. Ф.Энгельса, 21
- •Лекция №1 Предмет и область применения компьютерной графики
- •1. Отображение информации
- •2. Проектирование
- •3. Моделирование
- •4. Графический пользовательский интерфейс
- •Краткая история
- •Технические средства поддержки компьютерной графики
- •Вопросы и упражнения
- •Лекция №2 о природе света и цвета
- •Цветовой график мко
- •Цветовые модели rgb и cmy
- •Цветовые модели hsv и hls
- •Пространство cie Luv
- •Вопросы и упражнения
- •Лекция №3 Геометрические преобразования Системы координат и векторы
- •Уравнения прямой и плоскости
- •Аналитическое представление кривых и поверхностей
- •Пересечение луча с плоскостью и сферой
- •Лекция №3 (продолжение) Интерполяция функций одной и двух переменных
- •Матрицы
- •Геометрические преобразования (перенос, масштабирование, вращение)
- •Переход в другую систему координат
- •Задача вращения относительно произвольной оси
- •Вопросы и упражнения
- •Лекция №4 Введение в растеризацию кривых
- •Изображение отрезка с целочисленными координатами концов
- •Цифровой дифференциальный анализатор
- •Алгоритм Брезенхема
- •Алгоритм Кастла-Питвея
- •Изображение отрезка с нецелочисленными координатами концов
- •Изображение окружностей
- •Алгоритм Брезенхема
- •Изображение эллипсов
- •Построение по неявной функции
- •Построение путем сжатия окружности
- •Лекция №5 Представление геометрической информации Геометрические примитивы
- •Полигональные модели
- •Воксельные модели
- •Поверхности свободных форм (функциональные модели)
- •Системы координат: мировая, объектная, наблюдателя и экранная
- •Однородные координаты. Задание геометрических преобразований в однородных координатах с помощью матриц
- •Вопросы и упражнения
- •Лекция №6 Отсечение (клиппирование) геометрических примитивов
- •Алгоритм Сазерленда-Коэна отсечения прямоугольной областью
- •Отсечение выпуклым многоугольником
- •Клиппирование многоугольников
- •Вопросы и упражнения
- •Лекция №7 Удаление невидимых поверхностей и линий
- •Удаление нелицевых граней многогранника Алгоритм Робертса
- •Алгоритм Варнока
- •Алгоритм Вейлера-Азертона
- •Метод z-буфера
- •Методы приоритетов (художника, плавающего горизонта)
- •Алгоритмы построчного сканирования для криволинейных поверхностей
- •Метод двоичного разбиения пространства
- •Метод трассировки лучей
- •Вопросы и упражнения
- •Лекция №8 Проецирование пространственных сцен Основные типы проекций
- •Параллельные проекции
- •Центральные проекции
- •Математический аппарат
- •Ортогональные проекции
- •Косоугольные проекции
- •Центральные проекции
- •Специальные картографические проекции. Экзотические проекции земной сферы
- •Стереографическая проекция
- •Гномоническая проекция
- •Ортографическая проекция
- •Проекции на цилиндр
- •Проекция Меркатора
- •Проекции на многогранник
- •Необычные проекции
- •Вопросы и упражнения
- •Лекция 9 Растровое преобразование графических примитивов
- •Алгоритм Брезенхема растровой дискретизации отрезка
- •Алгоритмы Брезенхема растровой дискретизации окружности и эллипса
- •Алгоритмы заполнения областей
- •Вопросы и упражнения
- •Лекция 10 Закрашивание. Рендеринг полигональных моделей
- •Простая модель освещения
- •Закраска граней Плоское закрашивание
- •Закраска методом Гуро
- •Закраска методом Фонга
- •Более сложные модели освещения
- •Устранение ступенчатости (антиэлайзинг)
- •Вопросы и упражнения
- •Лекция 11 Визуализация пространственных реалистических сцен Свето-теневой анализ
- •Метод излучательности
- •Глобальная модель освещения с трассировкой лучей
- •Текстуры
- •Вопросы и упражнения
- •Учебники к курсу
- •Список литературы
Вопросы и упражнения
-
Какие этапы выделяются в светотеневом анализе?
-
К какому типу относится алгоритм Аппеля: итеративному или рекурсивному?
-
Возможно ли использование алгоритма Аппеля для сцен с неполным затенением?
-
Что такое теневой буфер? Чем он отличается от традиционного Z-буфера?
-
В чем состоит модификация алгоритма Вейлера-Азертона для выполнения светотеневого анализа?
-
В какой модели освещенности можно использовать метод излучательности?
-
Чем отличается трассировка лучей в глобальной модели освещенности от метода удаления невидимых граней?
-
Какие составляющие интенсивности рассматриваются в методе трассировки?
-
Каким образом можно использовать двоичные деревья в алгоритме трассировки?
-
Какой способ задания поверхности наиболее удобен для текстурирования?
-
В чем состоит идея моделирования микрорельефа при нанесении текстур?
Учебники к курсу
-
Иванов Д.В., Карпов А.С., Кузьмин Е.П., Лемпицкий В.С., Хропов А.А, Алгоритмические основы растровой машинной графики БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2007
Список литературы
-
Бахвалов Н. С., Жидков Е. П., Кобельков Г. М Численные методы. Учебное пособие. - 4-е издание М.- СПб.: Физматлит, Невский диалект, Лаборатория базовых знаний, 2003
-
Ватолин Д. С Алгоритмы сжатия изображений Издательский отдел ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, 1999
-
Колмогоров А. Н., Фомин С. В Элементы теории функций и функционального анализа М.: Наука, 1976
-
Кристофидес Н Теория графов, алгоритмический подход Мир, 1978
-
Липкин И. А Основы статистической радиотехники, теория информации и кодирование Сов.радио, 1978
-
Липский В Комбинаторика для программистов Мир, 1988
-
Препарата Ф., Шеймос М Вычислительная геометрия. Введение Мир, 1989
-
Роджерс Д., Адамс Д Математические основы машинной графики Мир, 2001
-
Ярославский Л. П Введение в цифровую обработку изображений М.: Сов. радио, 1979
-
Adams M. D The JPEG-2000 still image compression standard
-
Adobe Systems Inc. PostScript language reference.- 3rd edition Boston, MA, USA: Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1999
-
Barnsley M. F., Sloan A. D A better way to compress images BYTE.- 1988.- January.- Pp. 215-223
-
Bayer B. E An optimum method for two level rendition of continuous-tone pictures IEEE International Conference on Communications, Conference Record.- Seattle,Washington, USA: 1973.- June 11-13.- Pp. 11-15
-
Bezier P. E Emploi des machines a commande numerique Masson et Cie., 1970
-
Boykov Y., Jolly M.P Interactive graph cuts for optimal boundary and region segmentation of objects in n-d images Proc. IEEE Int. Conf. on Computer Vision.- Vol. 1.- Vancouver, Canada: 2001.- Pp. 105-112
-
Bresenham J Algorithm for computer control of a digital plotter IBM Systems Journal. - 1965.- Vol. 4, no. 1.- Pp. 25-30
-
Bresenham J A linear algorithm for incremental digital display of circular arcs Commun. ACM.- 1977.- Vol. 20, no. 2.- Pp. 100-106
-
Canny J A computational approach to edge detection IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell.- 1986.- Vol. 8, no. 6.- Pp. 679-698
-
Castle C. M. A., Pitteway M. L An effcient structural technique for encoding best-fit straight lines Comput. J. - 1987.- Vol. 30, no. 2.- Pp. 168-175
-
Chui C. K An introduction to wavelets San Diego, CA, USA: Academic Press Professional, Inc., 1992
-
CIE. Colorimetry. official recommendation of the international commission on illumination: Tech. Rep. 15.2 Vienna, Austria: Bureau Central de la CIE, 1986
-
Cohen E., Lyche T., Riesenfeld R. F Discrete B-splines and subdivision techniques in computer-aided geometric design and computer graphics Computer Graphics and Image Processing.- 1980.-October.- Vol. 14, no. 2.- Pp. 87-111
-
M. de Berg, M. van Kreveld, M. Overmars, O. Schwartzkopf Computational Geometry: Algorithms and Applications Springer, 2000
-
J. Foley, A. van Dam, S. K. Feiner, J. F. Hughes Computer Graphics. Principles and Practice. 2nd edition in C Addison-Wesley, 1996
-
Cyrus M., Beck J Generalized two- and three-dimensional clipping Computers and Graphics.- 1978.- Vol. 3, no. 1.- Pp. 23-28
-
de Casteljau P Outillages methodes calcul Tech. rep. A. Citroen, Paris, 1959
-
Diday E The dynamic clusters method in nonhierarchical clustering International Journal of Computer and Information Sciences.- 1973.-March.- Vol. 2, no. 1.- Pp. 61-88
-
Farin G Curves and surfaces for CAGD: a practical guide San Francisco, CA, USA: Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2002
-
Feibush E. A., Levoy M., Cook R. L Synthetic texturing using digital filters SIGGRAPH 80.- New York, NY, USA: ACM Press, 1980.- Pp. 294-301
-
Floyd R. W., Steinberg L An adaptive algorithm for spatial gray-scale Proceedings Society Information Display. - 1976.- Vol. 17, no. 2.- Pp. 75-78
-
Y. Fisher Fractal Image Compression: Theory and Application New York, NY, USA: Springer Verlag, 1995
-
Gonzalez R. C., Woods R. E Digital Image Processing.- 3rd edition Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice-Hall, Inc., 2006
-
Guild J The colorimetric properties of the spectrum Philosophical Trans. Royal Soc. London.- 1931.- Vol. A230.- Pp. 149-187
-
Gupta S., Sproull R. F Filtering edges for gray-scale displays SIGGRAPH 81.- New York, NY, USA: ACM Press, 1981.- Pp. 1-5
-
Heckbert P Color image quantization for frame buffer display SIGGRAPH 82.- New York, NY, USA: ACM Press, 1982.- Pp. 297-307
-
Huffman D A method for the construction of minimum-redundancy codes
-
T. H. Cormen, C. E. Leiserson, R. L. Rivest, C. Stein Introduction to Algorithms The MIT Press and McGraw-Hill Book Company, 2001
-
Jain A. K., Murty M. N., Flynn P. J Data clustering: a review
-
Liang Y.-D., Barsky B. A A new concept and method for line clipping ACM Trans. Graph. - 1984.- Vol. 3, no. 1.- Pp. 1- 22
-
MacKay D. J. C Information Theory, Inference, and Learning Algorithms
-
Mortensen E. N., Barrett W. A Intelligent scissors for image composition SIGGRAPH 95.- New York, NY, USA: ACM Press, 1995.- Pp. 191-198
-
W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. FlanneryNumerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing Cambridge University Press, 1992
-
Oppenheim A. V., Schafer R. W., Buck J. R Discrete-time signal processing.- 2nd edition Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice-Hall, Inc., 1999
-
Pratt W. K Digital Image Processi ng: PIKS Inside New York,NY, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2001
-
Roetling P. G., Holladay T. M Tone reproduction and screen design for pictorial electrophotographic printing Journal of Applied Photographic Engineering.- 1979.- Vol. 15, no. 4.- Pp. 179-182
-
Rothstein J., Weiman C Parallel and sequential specification of a context sensitive language for straight lines on grids Computer Graphics and Image Processing.- 1976.-March.- Vol. 5, no. 1.- Pp. 106-124
-
Schroder P., Zorin D Subdivision for modeling and animation
-
Sutherland I. E., Hodgman G. W Reentrant polygon clipping Commun. ACM.- 1974.- Vol. 17, no. 1.- Pp. 32-42
-
Wallace G. K The JPEG still picture compression standard Commun. ACM.- 1991.- Vol. 34, no. 4.- Pp. 30-44
-
Weiman C. F. R Continuous anti-aliased rotation and zoom of raster images SIGGRAPH Comput. Graph. - 1980.- Vol. 14, no. 3.- Pp. 286-293
-
Welch T. A A technique for high-performance data compression IEEE Computer.- 1984.- Vol. 17, no. 6.- Pp. 8-19
-
Wolberg G Digital Image Warping Los Alamitos, CA, USA: IEEE Computer Society Press, 1994
-
Wright W. D A re-determination of the trichromatic coefficients of the spectral colors Trans. Optical Soc. - 1928.- Vol. 30, no. 4.- Pp. 141-164
-
Wu X An effcient antialiasing technique SIGGRAPH 91.- New York, NY, USA: ACM Press, 1991.- Pp. 143-152
-
Ziv J., Lempel A A universal algorithm for sequential data compression
-
Ziv J., Lempel A Compression of individual sequences via variable-rate coding
-
Ильин В.А., Позняк Э.Г Аналитическая геометрия М.: Наука, 1981
-
Фокс А., Пратт М Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве М.: Мир, 1982
-
Фоли Дж., ван Дэм А Основы интерактивной машинной графики. Кн. 1, 2 М.: Мир, 1985
-
Ньюмен У., Спрул Р Основы интерактивной машинной графики М.: Мир, 1985
-
Роджерс Д Алгоритмические основы машинной графики М.: Мир, 1989
-
Шикин Е.В., Боресков А.В Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1995
-
Вельтмандер П.В Машинная графика. (Учебное пособие) Новосибирск, Новосибирский Государственный технический университет, 1997
-
Шикин Е.В., Боресков А.В Компьютерная графика. Полигональные модели М.: ДИАЛОГ-МИФИ. 2001
-
Эйнджел Э Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL М., СПб., Киев: Изд. дом "Вильямс", 2001
-
Ward M A (Spotty) History and Who's Who of Computer Graphics WPI CS Department
-
What is Computer Graphics?