МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФПМИ БГУ

Мандрик П.А.

"2011г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Машинная графика»

Факультет ФПМИ Кафедра МО АСУ Курс третий Семестр шестой Лекции 36 часа Зачет 8 семестр Лабораторные занятия 27 часов Всего 63 часа Минск 2011 г.

Рабочая программа составлена профессором кафедры МО АСУ Абламейко С.В.

Обсуждена и одобрена на заседании кафедры МО АСУ Зав. каф. М О АСУ В.В.Краснопрошин Обсуждена и одобрена Научно-методическим советом Факультета ФПМИ 2011 г.

Председатель Совета П.А.Мандрик

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В УЧЕБНОМ

ПРОЦЕССЕ

Дисциплина “МАШИННАЯ ГРАФИКА” является одной из фундаментальных дисциплин в подготовке инженеров в области прикладной математики и информатики.

Целью преподавания дисциплины является обучить студента математическим и алгоритмическим основам построения графических изображений с использованием компьютеров, научить разрабатывать графические программы и строить реалистические изображения на дисплее.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин: «Арифметические и логические основы вычислительной техники», «Математика», и др.

Знания, полученные студентами в результате изучения дисциплины, являются итоговыми и используются при курсовом и дипломном проектировании, а в дальнейшем – при работе по специальности.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

• принципы построения компьютерных изображений;

• математические основы построения графического изображения;

• алгоритмы их реализации;

• методы модификации графических изображений;

• способы формирования изображений на терминалах различных типов;

• способы получения твердых копий.

Уметь:

- описывать сложное изображение в виде совокупности простых элементов;

- разрабатывать структуры данных для описания изображения;

разрабатывать программы формирования изображений на ПЭВМ;

применять быстрые методы отрисовки базовых элементов на конкретных на ПЭВМ;

- анализировать быстродействие разработанных программ.

Иметь представление:

- о способах решения различных задач машинной графики;

- о перспективах развития комплексов программ, использующих машинную графику;

- об основных направлениях исследований в области теории и практических разработок при создании пакетов машинной графики.

- 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1 Название разделов, тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий 2.1.1 Введение Введение. Цели и задачи машинной графики (МГ). История МГ. Классификация типов изображений и систем машинной графики. Растровая и векторная МГ. Интерактивная МГ.

Л. 3.1.1 - с.13–46; Л. 3.1.2 - с.9–30; Л. 3.1.3 - с.14–73; Л. 3.1.4 - с.11–42; Л. 3.1.6 – с. 18–31; 2 часа Раздел 1. Растровая машинная графика на плоскости 8 часов 2.1.2. Алгоритмы построения отрезка.

Понятие точки и линии на растре. Целочисленный алгоритм построения линии Брезенхема. Анализ погрешности, Пример.

Л. 3.1.1 - с. 48–62; Л. 3.1.5 - с. 138–146; Л. 3.2.2 - с. 156–161; 2 часа 2.1.3. Алгоритмы построения окружности и эллипса.

Алгоритмы построения окружностей. Целочисленные алгоритмы Брезенхема построения окружности. Анализ погрешности, Пример. Алгоритм построения эллипса.

Л. 3.1.1 - с. 63–72; Л. 3.1.5 - с. 148–153; Л. 3.2.2 - с. 161–165; 2 часа Понятие заполненной области. Принцип четности. Заполнение области с затравкой. Растровая заливка. Заполнение путем последовательных инверсий.

Л. 3.1.1 - с. 93–118; Л. 3.1.5 - с. 153–157; Л. 3.1.6 - с. 173–198; Л. 3.2.2 - с. 165–179;

Раздел 2. Векторная машинная графика на плоскости и в пространстве 2.1.5. Аппроксимация кривых на плоскости и в пространстве.

Аппроксимация и интерполяция заданного множества точек. Параметрическое задание кривой. Интерполяция многочленом. Кривые Эрмита и Безье, сплайны и В-сплайны.

Л. 3.1.3 - с. 218–236,256-378; Л. 3.1.5 - с. 228–237; Л. 3.1.2 - с. 98–102,122-161;

Параметрическое задание поверхности. Поверхности Эрмита и Безье. Моделирование поверхностей с помощью сплайнов.

Л. 3.1.5 - с. 237–244; Л. 3.1.2 - с. 163–188; Л. 3.1.3 - с. 381–479; Л. 3.1.6 - с. 287–299;

2.1.7. Геометрические преобразования точек и отрезков.

Геометрические преобразования. Однородные координаты и матричное представление двумерных преобразований. Композиция двумерных преобразований.

Матричное представление трехмерных преобразований. Композиция 3-мерных преобразований.

Л. 3.1.5 - с. 290–312479; Л. 3.1.2 - с. 43–65; Л. 3.1.3 - с. 76–143; Л. 3.1.6 - с. 339–347;

Классификация проекций. Ортогональные и центральные проекции. Проективное преобразование. Пример.

2.1.9. Алгоритмы отсечения на плоскости и в пространстве.

Отсечение и кадрирование изображения. Отсечение регулярным окном на плоскости. Алгоритм Коэна-Сазерленда. Алгоритм отсечения средней точкой. Алгоритм отсечения Кируса-Бека. Отсечение в двумерном и трехмерном пространстве. Внешнее и внутренне отсечение.

Раздел 3. Формирование реалистичных изображений.

2.1.10. Удаление невидимых элементов объекта.

Задача удаления скрытых линий и поверхностей. Алгоритм Робертса. Анализ выпуклости многогранника. Вычисление нормали. Алгоритм плавающего горизонта. Алгоритм художника. Алгоритм Z-буфера.

Л. 3.1.1 - с. 230–245; Л. 3.1.5 - с. 266–289; Л. 3.1.6 - с. 353–370; Л. 3.2.2 - с. 254–316;

2.1.11. Формирование реалистичных изображений.

Простая модель освещения. Формирование реалистических изображений. Метод Гуро. Метод Фонга. Алгоритм сканирующей строки. Метод излучений. Метод трассировки лучей. Формирование прозрачности, тени и текстуры на изображении.

Л. 3.1.1 - с. 260–273, 380-457; Л. 3.1.5 - с. 290–307; Л. 3.1.6 - с. 299–302,366-373;

Ахроматический и хроматический цвет. Полосы Маха. Графики МКО. Трехкомпонентные модели цветного изображения. Системы RGB, HSV, YСbCr.

Гамма-коррекция изображений. Псевдополутоновые и псевдоцветные изображения. Получение твердых копий изображения.

2.2 Лабораторные занятия, их наименования и объем в часах Алгоритм Брезенхема для построения окружности. 4 часа Композиции двумерных и трехмерных преобразований 4 часа Алгоритмы удаления невидимых линий и поверхностей 4 часа

3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЦЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

3.1.1 Роджеpс Д. Алгоpитмические основы машинной гpафики.- М: Мир, 1989.

3.1.2 Роджеpс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной гpафики.- М.:

Машиностроение, 1980.

3.1.3 Роджеpс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной гpафики.М:Мир, 2000, 2-е издание.

3.2.4. Фоли Дж., вэн Дэм А. Основы интерактивной машинной графики.- М.:Мир, 3.2.5. Фоли Дж., вэн Дэм А. Основы интерактивной машинной графики.- М.:Мир, 3.2.6. Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений, М.:Радио и связь, 1990.

3.2.1. Гилой В. Интерактивная машинная графика: структуры данных, алгоритмы, языки.- М.: Мир, 1981.

3.2.2. Шикин Е.В., А.В.Боресков А.В. Компьютерная графика: полигональные модели.- М.: Диалог-МИФИ, 2000.

3.2.2. Шикин Е.В., А.В. Боpесков А.В., Компьютерная графика: динамика, pеалистические изобpажения.- М.:Диалог-МИФИ, 1995.

3.2.3. Боpесков А.В., Шикин Е.В. Кpивые и повеpхности на экpане компьютеpа.М.:Диалог-МИФИ, 1998.

3.2.4. Боресков А.В., Шикин Е.В., Шикина Г.Е. Компьютерная графика: первое знакомство.М.: Финансы и статистика, 1996.

3.2.5. Шикин Е.В., Боресков А.В., Зайцев А.А. Начала компьютерной графики.- М.: ДиалогМИФИ, 1993.

3.2.6. Иванов В.М., Батраков А.С. Трехмерная компьютерная графика.- М.: Радио и связь, 3.2.7. Котов В.Ю., Павлова А.А. Основы машинной графики. - М.: Просвещение, 1993.

3.2.8. Корриган Дж. Компьютерная графика: секреты и решения.- М.: Диалог-МИФИ, 1995.

3.2.9. Хирн Д., Бейкер М. Микрокомпьютерная графика.- М.: Мир, 1987.

3.2.10.Аммерал Л. Машинная графика на персональных компьютерах.– М.:Сол Систем, 1992. В 4-х книгах.