Введение в компьютерную графику (cgc2011)

Курс посвящен базовым понятиям компьютерной графики. Рассматриваются общие принципы и задачи компьютерной графики, алгоритмы построения и визуализации плоских и объемных изображений, сплайны, алгоритмы удаления невидимых поверхностей, работа с цветом, полутонирование, алгоритмы закраски, построение реалистичных изображений. Лекции проводятся в рамках работы Computer Science клуба при ПОМИ РАН Видео записи лекций доступны по адресу: http://www.lektorium.tv/course/?id=22834 Страница курса на сайте клуба - http://compsciclub.ru/courses/computergraphics/2011-autumn Обновленный в 2018 году "Курс компьютерной графики"

Галинский Виталий Александрович — заместитель директора ФМЛ № 30 по ИТ, заслуженный учитель РФ, почетный работник образования РФ, награжден Грамотой министерства Образования РФ, лауреат почетного знака "За гуманизацию школы Санкт-Петербурга", лауреат премии РФ "О премиях лучшим учителям за достижения в педагогической деятельности", лауреат премии Правительства Санкт-Петербурга «Лучший педагог дополнительного образования государственного образовательного учреждения Санкт-Петербурга», учитель высшей категории, педагог дополнительного образования высшей категории, руководитель высшей квалификационной категории, автор программы "Компьютерная графика", руководитель группы компьютерной графики ФМЛ № 30 и летней учебно-исследовательской практики по направлению "Программирование задач компьютерной графики", руководитель программистского лагеря ФМЛ № 30, лауреат ярмарки педагогических достижений (1995, 2010гг), лауреат Всероссийского конкурса "Созвездие талантов" (2011г.), выпускник ФМЛ № 30 (1987,4)

Лекции:
01.Вводное занятие.
02.Растровая графика.
03.Цвет.
04.Математика в компьютерной графике.
05.Кривые и поверхности в КГ.
06.Визуализация в 3D.
07.Введение в трассировку лучей.
08.Модели освещения.
09.Текстурирование.
10.Распределенная трассировка лучей.
11.Компьютерная графика реального времени.

---

• Вводное занятие. Лекция посвящена базовым основам организации графического интерфейса от аппаратных аспектов до высокоуровневых библиотек. Будет осуществлен обзор основных принципов построения графических библиотек, их функциональному наполнению и т.п., организация низкоуровнего хранения графической информации и доступ к ней посредством высокоуровневых библиотек.
   Презентация (5 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13345
  • Тем, кто впервые сталкивается с программированием графических задач, рекомендуется посмотреть материалы курса летней учебно-исследовательской практики Физико-математического лицея № 30 (http://www.school30.spb.ru/cgsg/practice/2011/). Там помимо плана изучения материала приводятся примеры реализации простейших программ с использованием WinAPI и WinGDI, библиотеки OpenGL, а также различные сопутствующие компьютерную графику материалы.
  • Архив бинарных растровых шрифтов (8x8, 8x14, 8x16) в формате 'GSF':
    Структура заголовка файла (6 байт):
    • 1 байт - код 1-го символа
    • 2 байт - количество кодируемых символов
    • 1 байт - ширина символа в точках
    • 1 байт - высота символа в точках
    • 1 байт - количество байт на одну строку описания символа
    Кодирование посимвольное, построчное (с левого верхнего угла).

  ---

• Растровая графика. На лекции рассматриваются основные алгоритмы растровой (2D) графики: построение отрезка прямой, окружности (инкрементальные и альтернативные алгоритмы), растровая развертка многоугольников, закраска произвольных областей (алгоритм "с затравкой" - простой и построчный), вывод текста (виды шрифтов, их представление), двумерное отсечение фигур (отрезка и многоугольника).
   Презентация (1.5 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13346

  ---

• Цвет. Лекция посвящена использованию цвета в компьютерной графике: рассматриваются распространенные цветовые модели (RGB, CMY[K], HSV, YCrCb) и переходы между ними, семплирование и квантование изображений, разбирается процесс аппроксимации полутонами (алгоритмы распространения ошибки Флойда-Стейнберга, построение матрицы возбуждения), хранение изображений.
   Презентация (6.5 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13379

  ---

• Математика в компьютерной графике. Будут рассмотрены 2D/3D преобразования cистемы координат, однородные координаты и матричное представление, примеры (привязка координат, warping изображений).
   Презентация (3.0 MiB)
  видео запись лекции (1 часть) - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13418
  видео запись лекции (2 часть) - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13419

  ---

• Кривые и поверхности в КГ. Будут рассмотрены пространственные и плоские кривые, кубические сплайны, рациональные сплайны (NURBS), бикубические поверхности, трикубические пространства.
   Презентация (2.9 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13420

  ---

• Визуализация в 3D. Рассматриваются этапы визуализации, представление объектов, алгоритмы удаления невидимых линий и поверхностей.
   Презентация (4.1 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13421
  • Классическая модель коровы (архив) - (c) Copyright 1992 Viewpoint Animation Engineering Inc.

  ---

• Введение в трассировку лучей. Рассматривается алгоритм трассировки лучей - метод построения реалистичных изображений. Первая лекция - базовый алгоритм трассировки лучей, поиск пересечения с объектами.
   Презентация (4.2 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13434

  ---

• Модели освещения. Рассматриваются различные модели освещения, их использование в алгоритме трассировки лучей, построение теней и вторичных лучей.
   Презентация (3.2 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13447

  ---

• Текстурирование. Использование текстур в компьютерной графике. Проекционные и пространственные текстуры, устранение лестничного эффекта при наложении. "Гипертекстурирование", "шум" и его использование.
   Презентация (5.5 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13448

  ---

• Распределенная трассировка лучей. Рассматривается: удаление эффекта ступенчатости, объемные источники света, мягкие тени, нечеткие отражения, глубина резкости.
   Презентация (4.0 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13535

  ---

• Компьютерная графика реального времени. На заключительной лекции рассматриваются некоторые аспекты программирования задач компьютерной графики в реальном времени. Сравниваются библиотеки OpenGL и DirectX, фиксированный и программируемый графический конвейер, рассматриваются некоторые прикладные техники, анимация.
   Презентация (3.2 MiB)
  видео запись лекции - http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13536

  ---