Летняя учебно-исследовательская практика ФМЛ № 30, 2015 год

Предлагаемый курс летней учебно-исследовательской практики посвящен основам и особенностям разработки приложений на основе графических систем OpenGL и DirectX (Direct3D), позволяющих создавать плоские и трехмерные сцены и анимацию. Занятия группы охватывают вопросы разработки программ под WinAPI (прямая работа с буфером кадра), написание программ с использованием "низкоуровневых" интерфейсов OpenGL (версий 1.02 - 4.4) и DirectX (версии 9.0).

Исследуемые проблемы: матричная и векторная алгебра, моделирование в пространстве, анимация, текстурирование, освещение и тонирование, построение 3D систем, программирование GPU с помощью шейдеров, спецэффекты и т.д.

Требования к слушателям: знание языка программирования "Си" (на уровне понимания массивов и т.п.), хорошее владение курсом математики 10 класса ФМЛ № 30.

Занятия проводятся в здании Физико-математического лицея № 30 (7-я линия ВО, д.52).

Координатор и руководитель группы: Галинский В.А.

Первое занятие: понедельник, 1 июня 2015 г., 10:00, кабинет № 111.

Программа курса и рассматриваемые темы:

• Использование средств разработки программ на Си под ОС Windows.
• Проектирование базового макета программы под WinAPI.
• Двойная буферизация и простейшая мультипликация.
• Вопросы синхронизации в анимационных проектах.
• Некоторые аспекты векторной алгебры. Вектора на плоскости и в пространстве. Матрицы и работа с ними. Системы координат, переходы между ними. Комплексные числа и кватернионы.
• Аффинные преобразования. Представление посредством матриц. 2D и 3D преобразования координат, композиция преобразований.
• Проецирование. Параллельная и центральная проекции, матричные представления.
• Выполнение построения 3D сцен с помощью "проволочной" анимации.
• Визуализация 3D пространства, мировая и камеральная системы координат.
• Библиотека OpenGL. Инициализация в WinAPI.
• Создание макета программы, использующей OpenGL и WinAPI (WGL).
• Разделение управления в программе: инициализация, управление визуализацией, вывод (rendering), синхронизация и обслуживание ввода.
• Примитивы OpenGL и их параметризация.
• Программирование шейдеров, современный графический конвейер, язык программирования шейдеров GLSL. Использование вершинных, фрагментных ("пиксельных") и геометрических шейдеров. Буфера вершин.
• Тонирование и работа с цветом.
• Моделирование освещения в OpenGL. Источники света. Уравнения освещенности.
• Текстурирование.
• Billboard и разные спецэффекты (прозрачность, тени, неплотные среды и т.п.).
• Программирование взаимодействия с игровыми манипуляторами и устройствами ввода (мышь, клавиатура, Joystick, Game pad, Wheel и т.п.)
• Програмирование 3D звука, взаимодействие со звуковой картой, библиотека OpenAL.
• (опционально) API Direct3D. Основные отличия от OpenGL. Система визуализации: Си+WinAPI+Direct3D.

Все темы подкрепляются интересными примерами, анимационными задачами, выполняемыми слушателями на компьютере. В процессе практики участники разрабатывают 3-хмерные игровые программы, программы визуализации объемных сцен и моделей.

Отчетность: выполнение практического задания, составление электронного отчета в конце практики.

Занятия ежедневные (кроме воскресений и 12-го июня), по 6 астрономических часов (с перерывами на кофе-брейки и на обед) с 10:00.
Планируются экскурсии в некоторые IT корпорации.