Západočeská univerzita
Katedra informatiky výpočetní techniky

ZPG - Základy počítačové grafiky
zimní semestr 2005/2006

Rozsah: 3 + 2 + 3 (přednášky + cvičení + min.rozsah samostatné práce / týden)

News | Úlohy | Sylabus

Popis | Kritéria hodnocení | Skupiny a spolupráce | Texty | Referenční zdroje

NEW Svetlo, barvy a barevne systemy.zip pro download [23MB]

NEWS:

• Některé přednášky budou realizovány kolegy nebo budou nahrazeny. Toto je změna vynucená pracovními povinnostmi mimo Plzeň.
  Děkuji Vám předem za pochopení.
• Pro snazší programování s rozhraním Direct3D lze použít proprietarního rozhraní D3DUT - http://herakles.zcu.cz/research/D3DUT/
• Základní konstrukce Direct3D - http://herakles.zcu.cz/education/Win/samps/SimpleD3DSample.zip

Na počátek stránky

POPIS:

ZPG je 6-ti kreditový předmět, který poskytuje úvod do problematiky počítačové grafiky a vizualizace dat s použitím programovaní pod operačním systémem MSWindows a programové knihovny OpenGL, resp. DirectX.

Předpokládá se znalost matematické analýzy, lineární algebry (včetně znalostí vektorové a maticové notace), základních datových struktur, znalost programování s prostředky MS Visual Studio & C# , resp. J# (Java). Doporučujeme též znalost na úrovni předmětů KIV/WIN a KIV/NET.

Znalosti na úrovni předmět KIV/ZPG jsou předpokladem pro přijetí na navazující magisterský program "Počítačová grafika a výpočetní systémy" v délce trvání 2 roky. Po úspěšném absolvování získá absolvent titul "Ing.".

Po absolvovaní předmětu budete schopni realizovat složitější grafické výstupy s pomocí standardní knihovny DirectX, grafické modelování a animace objektů. 

Vaše znalosti můžete rozšířit v rámci dalších předmětů, zejména pak:

• Algoritmy počítačové grafiky KIV/APG,
• Vybrané algoritmické metody KIV/VAM,
• Grafické systémy a vizualizace dat KIV/VID,
• Multimediální a hypermediální systémy KIV/MHS a dalších.

V rámci vědecko-výzkumných projektů, které v rámci Centra počítačové grafiky a vizualizace dat (http://herakles.zcu.cz) realizujeme, můžete pokračovat v řešení odborných problémů, které mohou vyústit v bakalářskou práci, práci v rámci předmětu KIV/Projekt-5, resp. později v práci v rámci předmětu Odborný projekt KIV/OP , či v diplomovou práci.
Přehled projektů řešených nebo již ukončených je na http://herakles.zcu.cz část Research - ALL projects.

Studenti, kteří se rozhodnou pro studium oboru Počítačová grafika a výpočetní systémy, resp. Počítačová grafika a virtuální realita, mají možnost studovat na předních univerzitách v zahraničí v rámci projektu SOCRATES; předpokládaná doba pobytu v zahraničí 3 - 6 měsíců s podporou cca 450 EUR/měsíc, což je postačující pro pokrytí základních nákladů. 

Na počátek stránky

KRITÉRIA HODNOCENÍ A ZKOUŠKA:

Možný bodový zisk

• samostatná práce (50 b)
  • základní část (20 b)
  • variace (až 30 b)
• zkouška (50 b)

Hodnocení

Vaše celkově ohodnocení S je součtem bodů získaných ze cvičení a ze zkoušky, a to:

• Účast na přednáškách je nepovinná, nicméně je doporučená, neboť některé partie jsou obtížné, samostatné studium je časově podstatně více náročné,
• knihovna ZČU areál Bory je dobře vybavena zahraniční odbornou literaturou z oblasti počítačové grafiky pro prezenční studium, mnohé publikace lze krátkodobě půjčit,
• Účast na cvičeních bude evidována,
• Zadání úloh je výhradně na cvičení a "nevyzvednutí" úlohy není důvodem k prodloužení termínu odevzdání,
• úlohy se odevzdávají výhradně dle pokynů cvičícího,
• V případě úrazu, zdravotních či jiných velmi vážných problémů uvědomte okamžitě příslušného cvičícího, který zváží Vaše důvody a rozhodnou o případném prodloužení termínu odevzdání úlohy, resp. o novém zadání a formě náhradního řešení,
• Zkouška probíhá hromadně - termíny jsou určeny na počátku semestru,
• Počet míst na zkoušku není omezen, je však nutné mít zapsaný zápočet a na zkoušku se přihlásit přes STAG alespoň 24 hod. předem
  (z důvodu namnožení zkušebních archů apod.),
• Zkouška probíhá písemnou formou, ohodnocení je možné diskutovat v určených termínech. Výsledná ynámka je stanovena na základě dosažených výsledků a případně ústního pohovoru. Výsledky zkoušky budou k dispozici cca do 10 dní,
• Zápis výsledků zkoušek do indexu bude probíhat pouze v oznámených termínech. V případě, že máte jiné povinnosti v daném termínu, lze požádat kolegu o doručení indexu, známky se mimo vyhlášené termíny nezapisují. Indexy nenechávejte na sekretariátě KIV.

Termíny zkoušek a testů - může dojít ke změnám

Studenti se na zkoušku zapisují standardním způsobem přes STAG, nedostavení se na zkoušku bez vážného důvodu je hodnoceno známkou neprospěl.
Před zkouškou musí být zapsán zápočet v indexu.
V případě, že student se účastní dalšího termínu, se výsledek předchozího termínu ohodnotí ynámkou "neprospěl".

Je nutné počítat s tím, že termíny se mohou se z velmi vážných důvodů změnit, případné změny budou oznámeny předem.

Předběžný datum	předběžný čas	předběžná učebna
Zkouška - 9.1.2006 - 1. termín	8:00 - 11:00	EP 130
Zkouška - 23.1.2006 - 2. termín	8:00 - 11:00	EP 130
Zkouška - 7.2.2006 - 3. termín	8:00 - 11:00	UU407

Studenti se shromáždí před posluchárnou EP 130 minimálně 10 min. před zahájením zkoušky. 

Upozornění:

• Opisování, resp. poskytování informací k opisování bude u všech případů řešeno okamžitým ukončením zkoušky a hodnocením NEPROSPĚL u všech zúčastněných.

Na počátek stránky

Cvičení:

Jednotlivé úlohy budou odevzdány v zadaném termínu dle dispozic cvičících. Součástí dokumentace musí být i seznam použité literatury.
Cvičící určí přesnou formu, termíny atd. Pro potřeby cvičení mají cvičící omezený počet CD ROM obsahující kompilátory Pascal a C s příslušnými knihovnami, dokumentací apod.
Vyzvedněte si licenci na MSDN AA, což vám umožní používat veškeré vývojové nástroje Microsoft pro nekomerční použití zdarma na vašem osobním počítači. Informace na dveřích místnosti UL 401.

Podrobné informace k dispozici na: http://herakles.zcu.cz/education/zpg/cviceni.php 

Úlohy:

Termíny zadání a odevzdání (pokud cvičící nestanoví jinak)

• Úlohy se zásadně odevzdávají ve stanovených termínech a způsobem určeným cvičícím.
• Selhání systémů, nečitelnost dat, pozdní zadání z důvodu nepřítomnosti na cvičení atd. není důvodem k prodloužení termínu odevzdání.
• Před odevzdáním pečlivě testujte na systémech v laboratoři UL 407 (nikoliv však 64- bit.počítače, počítač se střižnou).

Cvičení - jsou vždy zaměřeny na osvětlení problematiky na předchozích přednáškách a na problémy spojené se zadanou úlohou. Součástí je jak teoretický aparát, tak i praktické použití v použitém rozhraní DirectX. 

Na počátek stránky

SKUPINY A SPOLUPRÁCE:

Formujte studijní skupinky nejlépe po dvou nebo třech a jedenkrát do týdne na společném setkání řešte zadané problémy. Diskutujte zadané problémy mezi sebou a snažte se najít nová řešení. Nicméně zadané úlohy musíte realizovat sami, včetně dokumentace, programu atd.
Rozhodně je to výhodné pro získání dodatečných bodů.

Naučíte se více, pokud budete pracovat ve skupinkách, než samostatně. Je nezbytné důsledně uvádět použité zdroje informací - jméno osoby, se kterou jste spolupracovali, citace kapitol knih nebo článku, které jste použili, atd.

Na počátek stránky

SYLABUS PŘENÁŠEK:

1. Vymezení oblasti počítačové grafiky, vizualizace dat, vstupní/výstupní zařízení, hardwarové prostředky počítačové grafiky.
   Algoritmy a jejich složitost, matematicky aparát pro počítačovou grafiku, homogenní souřadnice a jejich geometrická interpretace .
   Úvod do OpenGL, resp. DirectX I/O příkazy, základní instrukce.
2. Geometrické transformace.
3. Promítání, pozice kamery, rovinné projekce.
4. Barevné systémy, modely osvětlení a metody stínování, metoda sledování paprsku a radiační metoda.
5. Metody ořezávání v E2 a E3, řešení viditelnosti.
   Datové struktury v počítačové grafice, hierarchické modely, objekty.
6. Textury a bitové mapy.
7. Křívky a plochy v počítačové grafice I.
8. Křivky a plochy v počítačové grafice II.
9. Procedurální metody - particles, rekurzivní metody a fraktály.
10. Vizualizace dat - geometrie a data, výšková pole a iso-čáry, zobrazování povrchů a skalárních polí, zobrazování vektorových polí, tenzorových polí.
11. Základní algoritmy pro kreslení úseček a kružnic, algoritmy šrafování a plnění, základní metody ořezávání v E2 a v E3, množinové operace s n-úhelníky.
12. Přednášky doplňující profil oboru počítačové grafiky a vizualizace dat.
13. Rezerva

Na počátek stránky

TEXT: Doporučené - jsou v knihovně ZČU k prezenčnímu studiu

Přednášky

• Žára,J., Beneš,B., Sochor,J., Felkel,P.: Moderní počítačová grafika, druhé přepracované vydání, Computer Press, 2005
• Sobota,B.: Počítačová grafika, Technická univerzita v Košicích, Košice, 2000
• Ferguson,R.S.: Practical Algorithms for 3D Computer Graphics, A.K.Peters, 2001
• Angel, E: Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach with OpenGL by Edward Angel, Addison Wesley, 2001
• Skala, V.: Světlo, barvy a barevné systémy v počítačové grafice, ACADEMIA
• Skala, V.: Algoritmy počítačové grafiky I-III, skripta ZČU
• Drs, Všetečka: Objektivem počítače, SNTL
• Watt, A.: 3D Computer Graphics, Addison Wesley, 2000
• Hill, F.S.: Computer Graphics Using OpenGL, Prentice Hall, 2001
• Jones, H.: Computer Graphics through key Mathematics, Springer Verlag, 2001
• Ammeraal, L.: Programming Principles in Computer Graphics, John Wiley, 1992
• Computer Graphics: Principles and Practice, Second Edition in C by James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner and John F. Hughes Addison-Wesley, 1998
• Anand, V.B.: Computer Graphics and Geometric Modeling for Engineers, John Wiley&Sons, 1993

Cvičeni

• Walnum,C.: Programujeme grafiku v Microsoft Direct3D, Computer Press, 2004
  doporučujeme, neboť na přednáskách se probírá teorie, na cvičení pak realizace úloh s konkrétním grafickým prostředím - tento školní rok Direct3D

Dodatkové informace lze čerpat z doporučené literatury. Další informace lze získat na http://herakles.zcu.cz .

Na počátek stránky

REFERENČNÍ ZDROJE:

• Domácí stránky Laboratoře počítačové grafiky a vizualizace dat http://herakles.zcu.cz
• Stránky s OpenGL a příklady http://nehe.opengl.cz
• Microsoft MSDN OpenGL Documentation
• www.opengl.org
• SGI OpenGL Developer Site
• http://homepages.borland.com/efg2lab/Graphics/

Pro pokročilé

• http://wscg.zcu.cz - on-line dostupné příspěvky z WSCG konferencí od r.1992

PROSTŘEDKY

Užitečné adresy, pokud používáte .NET platformu (poskytnuto J.Stoklasou)

Na počátek stránky

Last update: 2005-10-18 16:02