Введение в компьютерную графику (cgc2018)

Курс посвящен базовым понятиям компьютерной графики. Рассматриваются общие принципы и задачи компьютерной графики, алгоритмы построения и визуализации плоских и объемных изображений, построение реалистичных изображений, построение динамических трехмерных сцен (на примере использования библиотеки OpenGL). Лекции проводятся в рамках работы Computer Science клуба при ПОМИ РАН Видео записи лекций доступны на сайте lektorium.tv Страница данных курсов по компьютерной графике на сайте Computer Science клуба. Страница курса 2018 года на сайте Computer Science клуба. Предыдущий "Курс компьютерной графики" 2011 года

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. Цвет.
03.Математика в компьютерной графике. Часть 1.
04.Математика в компьютерной графике. Часть 2.
05.Кривые и поверхности в компьютерной графике.
06.Визуализация в 3D. Трассировка лучей. Часть 1. Введение.
07.Трассировка лучей. Часть 2. Модели освещение, текстурирование и шум.
08.Трассировка лучей. Часть 3. Сглаживание.
09.Графика реального времени. OpenGL. Часть 1.
10.Графика реального времени. OpenGL. Часть 2.
11.Графика реального времени. OpenGL. Часть 3.
12.Графика реального времени. OpenGL. Часть 4.

• (01) 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 (PDF, 2.6 MiB) - Вводное занятие.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (02) Растровая графика. На лекции рассматриваются основные алгоритмы растровой (2D) графики: построение отрезка прямой, окружности (инкрементальные и альтернативные алгоритмы), закраска произвольных областей (алгоритм "с затравкой" - простой и построчный), вывод текста (виды шрифтов, их представление), двумерное отсечение.

  Цвет. Лекция посвящена использованию цвета в компьютерной графике: рассматриваются некоторые распространенные цветовые модели (RGB, CMY[K], HSV, YCrCb) и переходы между ними, семплирование и квантование изображений, разбирается процесс аппроксимации полутонами (dithering, алгоритмы распространения ошибки Флойда-Стейнберга, построение матрицы возбуждения), хранение изображений.

  •  Презентация (PDF, 1.6 MiB) - Растровая графика.
  •  Презентация (PDF, 2.5 MiB) - Цвет.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (03) Математика в компьютерной графике. Часть 1. Будут рассмотрены 2D/3D преобразования cистемы координат, однородные координаты и матричное представление, примеры (привязка координат, warping изображений).
  •  Презентация (PDF, 2.4 MiB) - Математика в компьютерной графике. Полная презентация двух частей.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (04) Математика в компьютерной графике. Часть 2. Продолжение предыдущей лекции. Рассматриваются видовые преобразования координат. Проекции и построение матриц преобразования в нормализованные координаты устройства.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (05) Кривые и поверхности в компьютерной графике. Будут рассмотрены пространственные и плоские кривые, кубические сплайны, рациональные сплайны (NURBS), бикубические поверхности, трикубические пространства.
  •  Презентация (PDF, 1.6 MiB) - Кривые и поверхности в компьютерной графике.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (06) Визуализация в 3D. Трассировка лучей. Часть 1. Введение. Введение в алгоритм обратной трассировки лучей. Сначала рассматриваются способы визуализации, алгоритмы удаления невидимых линий и поверхностей, виды закраски. Затем разбирается алгоритм трассировки лучей — метод построения реалистичных изображений. Первая лекция - базовый алгоритм трассировки лучей, поиск пересечения с объектами.
  •  Презентация (PDF, 2.5 MiB) - Визуализация в 3D
  •  Презентация (PDF, 1.5 MiB) - Трассировка лучей. Часть 1. Введение.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (07) Трассировка лучей. Часть 2. Модели освещение, текстурирование и шум. Рассматриваются различные модели освещения, их использование в алгоритме трассировки лучей, построение теней и вторичных лучей, использование текстур. Проекционные и пространственные текстуры, "гипертекстурирование", "шум" и его использование.
  •  Презентация (PDF, 2.6 MiB) - Трассировка лучей. Часть 2. Модели освещение, текстурирование и шум.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (08) Трассировка лучей. Часть 3. Сглаживание. Рассматривается: удаление эффекта ступенчатости, объемные источники света, мягкие тени, нечеткие отражения, глубина резкости.
  •  Презентация (PDF, 1.3 MiB) - Трассировка лучей. Часть 3. Сглаживание.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (09) Графика реального времени. OpenGL. Часть 1. Рассматриваются современные API для взаимодействие с видеоподсистемой, введение в использование библиотеки OpenGL. Инициализация, настройка, примитивы и их хранение и представление, вершинные и индексные буфера. Простейшая система анимации и основной цикл программы, синхронизация по времени.
  •  Презентация (PDF, 2.8 MiB) - Графика реального времени. OpenGL. Часть 1.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (10) Графика реального времени. OpenGL. Часть 2. В лекции рассматривается современный программируемый графический конвейер OpenGL. Шейдера (вершинный и фрагментный). Взаимодействие программы с шейдерами. Простейшие примеры вывода 3D сцен.
  •  Презентация (PDF, 1.5 MiB) - Графика реального времени. OpenGL. Часть 2.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (11) Графика реального времени. OpenGL. Часть 3. В занятии будут рассмотрены шейдера, участвующие в геометрической стадии конвейера вывода - геометрийческий и тесселляционный. Будут разобраны простые примеры - построение частиц в экранной плоскости и построение бикубической поверхности Безье.
  •  Презентация (PDF, 2.2 MiB) - Графика реального времени. OpenGL. Часть 3.
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv

• (12) Графика реального времени. OpenGL. Часть 4. Последней темой является разбор объекта буфера кадра OpenGL, позволяющего выполнять постпроцессинг построенного изображения и т.п.
  •  Презентация (PDF, 5.3 MiB) - Полная презентация по теме "Графика реального времени. OpenGL."
  
   Видео:
  

  Ссылка на lektorium.tv