Программа КГx - Высшая школа экономики

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Департамент Прикладной математики и кибернетики
Программа дисциплины "Компьютерная графика"
для направления подготовки магистра
010400.62 " Прикладная математика и информатика"
Профиль подготовки: Фундаментальные информатика и информационные технологии
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Автор программы:
Зотов Л.В.., доцент, [email protected]
Рекомендована секцией УМС
Председатель
Утверждена УС департамента
Ученый секретарь
«___»____________ 20 г
«___»_____________20 г.
________________________
Москва, 2015
Настоящая программа не может быть использована другими вузами без разрешения
разработчика программы.
2
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к
знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и
отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных
ассистентов и студентов направления 010400.62 «Прикладная математика и информатика»
подготовки бакалавров, изучающих дисциплину «Теоретическая механика».
Программа разработана в соответствии с:
- ГОС;
- Образовательной программой 010400.62 «Прикладная математика и информатика»
подготовки бакалавров.
- Рабочим учебным планом университета по направлению
Цель и задачи освоения дисциплины
Цель
Целями дисциплины Компьютерной графики (КГ) являются освоение студентами
базовых понятий, принципов и методов компьютерной графики, функциональными
возможностями графических редакторов.
Задачи дисциплины:
Сформировать взгляд на компьютерную графику как на дисциплину теоретического
и прикладного характера;
Сформировать базовые теоретические понятия компьютерной графики;
Ознакомить с техническими средствами компьютерной графики;
Сформировать навыки проектирования в прикладных программных пакетах.
Задачи
1. Дать представление о развитии компьютерной графики и анимации
2. Дать представление о методах, используемых в отрисовке сцен
3. Познакомить с математическим аппаратом, используемым в компьютерной
графике
4. Научить слушателей работать с базовыми средствами компьютерной графики
5. Дать представление о направлениях современного развития компьютерной графики
3
Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
·
Знать, иметь представление о:
- Разделах КГ, цветовых моделях, растровой и векторной графике
- Анимации, методах работы с цифровыми изображениями
- Научном применении КГ, ее математической базе
·
·
Уметь:
пользоваться прикладными пакетами работы с растровой и векторной графикой
визуализировать научные данные
создавать простейшие анимированные сцены
Приобрести первоначальный опыт:
- программирования на OpenGL
- использования пакета ImageProcessing Toolbox в Matlab
Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к циклу адаптационных дисциплин.
Изучение данной дисциплины базируется и само формирует понимание следующих
дисциплин:
аналитическая геометрия и линейная алгебра;
программирование;
основы дизайна
Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть следующими знаниями:
математических дисциплин,
навыками программирования.
4
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции
Компетенция
Код
по
ФГО
С/
НИУ
Компетенция
постановки проблем.*
ОК-9
Компетенция
аналитической работы.*
ОК10
Способность
ПКосуществлять
13
верификацию
и
структуризацию
информации,
получаемой из разных
источников.*
Уметь
ПКсистематизировать
и 16.
обобщать информацию.
Дескрипторы – основные
признаки освоения
(показатели достижения
результата)
Демонстрирует
умение
структурировать
проблемное
пространство. Оценивает и
выбирает альтернативы.
Владеет:
 методами
реферирования
текстов;
 текстологическими
методами извлечения знаний.
Демонстрирует умение:
 слушать и задавать вопросы;
 структурировать
информацию;
 формировать
экспертную
оценку
реальных
управленческих ситуаций.
Демонстрирует
умение
оценивать:
 надежность
(авторитет)
информационного источника;
 достоверность
(гарантию
подлинности
документной
фиксации);
Демонстрирует
умение
формировать
формы
организации баз данных.
Демонстрирует
•
владение
методами
представления
полученных
аналитических материалов для
лиц принимающих решения;
•
умение систематизации
и классификации объектов в
информационных системах и
средах;
Формы и методы
обучения,
способствующие
формированию и
развитию
компетенции
Групповые дискуссии
и проекты, анализ
деловых ситуаций на
основе кейс-метода.
Семинарские занятия,
технология
критического
мышления, проектная
деятельность,
дискуссионные
технологии,
практические занятия.
Групповые дискуссии
и
проекты,
дискуссионные
технологии,
разбор
деловых ситуаций на
основе кейс-метода.
Групповые дискуссии
и проекты, разработка
собственных
продуктов
для
публичного
обсуждения,
самостоятельная
работа
в
межсессионный
5
Компетенция
Код
по
ФГО
С/
НИУ
Дескрипторы – основные
признаки освоения
(показатели достижения
результата)
•
умение
готовить
предложения
по
совершенствованию
системы
управления на уровне своего
образовательного учреждения.
Формы и методы
обучения,
способствующие
формированию и
развитию
компетенции
период,
самостоятельная
работа
в
дистанционном
режиме.
Тематический план учебной дисциплины
Аудиторные часы
№
Название раздела
Всего
Самостояте
льная
работа
Семинар
Лекции
ы
1
Основные понятия компьютерной
графики. Ее цели и задачи.
2
2
2
Устройство ввода-вывода
графической информации. Цветовые
модели и системы
2
2
3
Растровая, векторная и фрактальная
графика.
2
2
4
Создание растровых изображений.
GIMP. Обработка фотографий.
2
2
5
Геометрические преобразования.
5
2
6
Основы компьютерной анимации.
Создание простейшей послойной
анимации.
4
2
3
2
6
Визуализация научной информации.
7
4
2
2
ImageProcessing Toolbox в Matlab.
8
Алгоритмы компьютерной графики.
2
2
9
Основы OpenGL.
5
2
10
Перспективы развития графических
систем.
2
2
30
20
3
10
Итого
Формы контроля знаний студентов (1, 2 курсы)
модули
Тип контроля
Форма контроля
Параметры
3
модуль
Текущий
Лабораторная
работа
2
неделя
Лабораторная работа. Разделы
1-4 учебного плана.
Текущий
Лабораторная
работа
4
неделя
Лабораторная работа. Раздел 56 учебного плана.
Текущий
Лабораторная
работа
6
неделя
Лабораторная работа. Раздел 7
учебного плана.
Текущий
Лабораторная
работа
8
неделя
Лабораторная работа. Разделы
8-9 учебного плана.
Промежуточный
Зачет
Итоговый
экзамен
Очно не проводится. Оценка
равна накопленной по итогам
текущего контроля
*
Ответ на вопросы
экзаменационных билетов.
7
Критерии оценки знаний, навыков и порядок
формирования оценок по дисциплине
Оценки по всем формам текущего контроля выставляются по 10-ти балльной шкале.
Преподаватель оценивает работу студентов на семинарских и практических занятиях:
активность студентов в работе на семинарах, дискуссиях, правильность выполнения задач
на практических занятиях. Оценки за работу на практических и лабораторных занятиях
преподаватель выставляет в рабочую ведомость. Накопленная оценка по 10-ти балльной
шкале за работу на практических (лабораторных) занятиях определяется перед
промежуточным или итоговым контролем - Оауд.
По результатам лабораторных работ выставляются четыре десятибалльные отметки
Лаб1, Лаб2, Лаб3 и Лаб4.
По результатам аудиторных и семинарских занятий выставляется накопленная отметка
Онакопленная=0,2· Оауд. +0.2· Лаб1+0.2· Лаб2+0.2· Лаб3+0.2· Лаб4
Студенты, имеющие Онакопленная не менее 4 допускаются к итоговому экзамену,
за который получают отметку Оэкзамен
Итоговой отметкой по дисциплине является
Оитоговая= 0.2*Оэкзамен +0.8*Онакопленная
Способ округления итоговой и всех промежуточных отметок: арифметический.
На пересдаче студенту не предоставляется возможность получить дополнительный балл
для компенсации оценки за текущий контроль.
На экзамене студент может получить дополнительный вопрос из любого раздела курса, в
случае, если его аудиторная активность была неудовлетворительной (Оауд<=4).
Содержание дисциплины
Название раздела/темы
Количество аудиторных часов
(часов самостоятельной работы)
3 модуль
8
Раздел 1. Основные понятия компьютерной графики.
4 (4)
1. Основные понятия компьютерной графики. Ее
цели и задачи.
2. Устройство ввода-вывода графической
информации. Цветовые модели и системы
Литература и источники:
 А.Поляков, В. Брусинцев, Методы и алгоритмы
компьютерной графики, БХВ-2003
 О. Надеждин, Уроки GIF-анимации 2003
Раздел 2. Растровая, векторная и фрактальная графика.
2(4)
1. Растровая графика.
2. Векторная графика
3. Фракталы
Литература и источники:
 А.Поляков, В. Брусинцев, Методы и алгоритмы
компьютерной графики, БХВ-2003
 О. Надеждин, Уроки GIF-анимации 2003
 Боресков, Графика трехмерной компьютерной игры,
Диалог-МИФИ 2004
Раздел 3. Растровые изображения и геометрия
преобразований
4+2(6)
1. Создание растровых изображений. GIMP.
Обработка фотографий.
2. Геометрические преобразования
Литература и источники:
 А.Поляков, В. Брусинцев, Методы и алгоритмы
компьютерной графики, БХВ-2003
Раздел 4. Основы компьютерной анимации. Создание
простейшей послойной анимации.
1. История анимации.
2. Принципы дизайна
3. Создание анимированных баннеров
2+2(4)
9
Литература и источники:
 О. Надеждин, Уроки GIF-анимации 2003
Раздел 5. Визуализация научной информации.
2+2(4)
ImageProcessing Toolbox в Matlab.
1. Matlab help
Раздел 6. Алгоритмы компьютерной графики. Основы
OpenGL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
4+2(6)
Методы растеризации.
Графический конвейер
Алгоритм Z-буфера
Построение теней
Графические примитивы
Мировые, Видовые и экранные координаты
Литература и источники:
 Баяковский, Игнатенко, Фролов, Графическая
библиотека OpenGL, Москва 2003
 Краснов OpenGL в Delphy БХВ
 Рост, OpenGL, Питер 2005
Раздел 7. Перспективы развития графических
систем.
2(2)
1. Программирование для CUDA
2. Графика игр, фильмов, мультипликации
3. Физическое и мат. Моделирование при поддержке 3d
эффекторв
Образовательные технологии
В преподавании дисциплины используется сочетание различных форм информационной работы
(интерактивные лекции, групповые дискуссии, разбор конкретных ситуаций) и деятельностных
форм обучения (адаптационный тренинг, командная проектная работа и т.п.). В целом
деятельностные формы преобладают в организации самостоятельной работы и текущем контроле.
10
Развитие компетенций студентов обеспечивается практической востребованностью той
информации, которая предлагается на лекциях, и заданиями для самоподготовки, которые имеют
конкретный практический результат, необходимый в повседневной работе.
Рекомендуемые ресурсы
1. О. Надеждин, Уроки GIF-анимации 2003
2. А.Поляков, В. Брусинцев, Методы и алгоритмы компьютерной графики, БХВ-2003
3. Боресков, Графика трехмерной компьютерной игры, Диалог-МИФИ 2004
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Баяковский, Игнатенко, Фролов, Графическая библиотека OpenGL, Москва 2003
Краснов OpenGL в Delphy БХВ
Рост, OpenGL, Питер 2005
Суперкомпьютер штата Огайо https://www.osc.edu/
Суперкомпьютер МГУ http://www.parallel.ru/
Лаборатория компьютерной графики ВМК МГУ http://graphics.cs.msu.ru/
Google Sketchup http://www.sketchup.com/products/sketchup-pro
GIMP http://www.gimp.org/
Image processing toolbox for MATLAB http://www.mathworks.com/products/image/