Západočeská univerzita
Katedra informatiky výpočetní techniky

ZPG - Základy počítačové grafiky
zimní semestr 2009/2010

Rozsah: 3 + 2 , 6 kreditů

NEWS:

• Některé přednášky budou realizovány kolegy nebo budou nahrazeny. Toto je změna vynucená pracovními povinnostmi mimo Plzeň, resp. ČR.
  Děkuji Vám předem za pochopení.

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 MS Windows a programové knihovny DirectX, resp. OpenGL.

Předpokládá se základní znalost lineární algebry (včetně 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/GRG 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,
• Grafické systémy a vizualizace dat KIV/VID,
• Advanced Computer Graphics KIV/ACG,

V rámci vědecko-výzkumných projektů řešených v Centru počítačové grafiky a vizualizace dat (http://herakles.zcu.cz/~skala/Grants.htm) můžete pracovat na řešení odborných problémů, které mohou vyústit v odbornou práci v rámci předmětu Odborný projekt KIV/OP a v diplomovou práci.
Studenti dosahující vynikajících výsledků při řešení projektů mohou získat stipendium, resp. pracovat na odborných projektech v rámci řádného pracovního poměru.

Na počátek stránky

KRITÉRIA HODNOCENÍ A ZKOUŠKA:

Možný bodový zisk

• ze samostatné práce až 40 bodů
  • 1.úloha až 15 bodů
  • 2.úloha až 25 bodů
• bonus za aktivitu na cvičení až 10 bodů
• pozdní odevzdání
  • 1.úloha 0 bodů - nutno odevzdat v uspokojivé kvalitě, bodový zisk NULA
  • 2.úloha  (-10) bodů
• ze zkoušky až 50 bodů
• Pozdní odevzdání a vrácení práce k přepracovaní je penalizováno - podrobnosti budou sděleny na cvičeních

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 velmi dobře vybavena českou i zahraniční odbornou literaturou z oblasti počítačové grafiky pro prezenční studium, mnohé publikace lze krátkodobě půjčit.
  
• Účast na cvičeních bude evidována jen pro statistické účely. Na cvičeních se probírají technologické záležitosti, např. základy .NET a C#, Direct3X apod. a konzultují se teoretické aspekty.
  Je doporučené se cvičení aktivně zúčastnit, cvičící odpoví vaše dotazy jak k programování, tak i k teorii.
  
• Zadání úloh je výhradně na cvičení a "nevyzvednutí" úlohy není důvodem k prodloužení termínu odevzdání. Úlohy se odevzdávají výhradně dle pokynů cvičícího přes PORTAL.
  
• 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 - 3 termíny dle zkušebního řádu ZČU jsou určeny na počátku semestru, další termíny se nevypisují. Je na každém studentovi, zda se termínu zúčastní, tj. pokud se termín nevyužijete, ztrácíte vlastně jeden termín.
  
• Počet míst na zkoušku není omezen, je však nutné mít zapsaný zápočet v indexu, který musíte přinést na zkoušku.
  Na zkoušku je nutné se přihlásit přes PORTAL alespoň 24 hod. předem (z důvodu namnožení zkušebních archů apod.).
  
• Zkouška probíhá písemnou formou, ohodnocení je možné diskutovat ("reklamovat") v určených termínech. Výsledná známka ze zkoušky je stanovena na základě dosažených výsledků ze cvičení a zkoušky a případně z ústního pohovoru. Výsledky zkoušky budou k dispozici dle vyhlášky ZČU.
  
• 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 spolu s obálkou obsahující hodnocení předmětu ze cvičení. Známky se mimo vyhlášené termíny nezapisují.

Termíny zkoušek a testů - může dojít ke změnám

• Studenti se na zkoušku zapisují standardním způsobem přes PORTAL, nedostavení se na zkoušku bez vážného důvodu je hodnoceno známkou neprospěl.
  Před zkouškou musí být zapsán zápočet v indexu.
  

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

Předběžně (není přidělená místnost v rezervačním systému),
definitivní údaje na PORTALu

Termín	Zkouška	Čas	Místnost
1.	11.ledna 2010	13:00-17:00
2.	25.ledna 2010	13:00-17:00
3.	8.února 2010	13:00-17:00

Studenti se shromáždí před posluchárnou 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. Zkoušku z předmětu bude možno opakovat až následující rok.

Na počátek stránky

Cvičení:

Jednotlivé úlohy budou odevzdány v zadaném termínu dle dispozic cvičících přes PORTAL.
Součástí dokumentace musí být i seznam použité literatury.

Při odevzdávání úloh je nutné respektovat strukturu názvu souboru [bez diakritiky]
<předmět>_<šk.rok>_<č.úlohy>_<přijmení>_<jméno>_<čislo studenta>
např.
ZPG_2008_1_Novak_Josef_A235478

Cvičení jsou určeny především k vysvětlení API, tj. DirectX, které vam umožní vaše práce realizovat.
Cvičící určí přesnou formu, termíny atd.

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 z předchozích přednášek 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, programů atd.
Rozhodně je to výhodné pro získání dodatečných bodů ze cvičení.

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

Na počátek stránky

SYLABUS PŘENÁŠEK:

1. Úvod, typické aplikace počítačové grafiky a vizualizace dat (mobilní systémy, workstations, systémy virtuální reality). Příklady systémů počítačové grafiky a jejich použití.
2. Grafická rozhraní OpenGL/DirectX/SVG , principy.
   Souřadné systémy v počítačové grafice, homogenní souřadnice a jejich geometrická interpretace. Základní architektura grafických systémů, numerická reprezentace a stabilita výpočtů.
3. Geometrické entity, princip duality. Základní geometrické transformace v E2 a E3, řetězení operací.
4. Promítání, rovinné projekce, pozice kamery. Transformace Window-Viewport
5. Rastrová grafika, kreslení úseček, antialiasing. Textury a bitové mapy
6. Světlo a barevné modely. Modely osvětlení a metody stínování.
7. Datové struktury, hierarchické modely a geometrické transformace.
8. Interpolace, křivky a plochy v počítačové grafice. Animace, principy a inverzní kinematika.
9. Algoritmy řešení viditelnosti, metoda sledování paprsku a radiační metoda.
10. Vizualizace dat, datové struktury, geometrie a data, výšková pole a iso-čáry/plochy, zobrazování povrchů a skalárních polí (CT, MRI), zobrazování vektorových polí.
11. Architetura grafických systémů (GPU/CUDA/TESLA), 3D displeje, haptické systémy a systémy virtuální reality.
12. Základní algoritmy pro kreslení úseček a kružnic, algoritmy šrafování a plnění, metody ořezávání v E2 a E3, množinové operace s n-úhelníky.
13. Zvaná přednáška

Na počátek stránky

TEXT: Doporučené - publikace 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

Cvičení

• 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 - Direct3D

Dodatkové informace lze čerpat z doporučené literatury. Další informace lze získat na http://herakles.zcu.cz - je to starší materiál, omlouvám se.

Na počátek stránky

REFERENČNÍ ZDROJE:

• 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

Na počátek stránky

Last update: 2009-10-26 13:47