Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów podstawami teoretycznymi tworzenia grafiki kom-puterowej. Studenci poznają podstawowe cechy ludzkiego postrzegania rzeczywistości i związa-nych z tym podstaw tworzenia scen graficznych oraz stosowanymi w grafice metodami prze-kształcania przestrzeni. Poznają także podstawowe algorytmy konwersji prymitywów, wypełnia-nia obszarów prymitywów i oświetlania sceny. Zaznajamiają się z rolą koloru w grafice kompu-terowej, sposobami obrazowanie detali powierzchni i manipulacji obrazem i pamięcią obrazu. Ponadto uczą się korzystać z oprogramowania komercyjnego służącego do tworzenia obiektów graficznych, nabywając wiedzy na temat systemów obróbki plików graficznych oraz programów komputerowego wspomagania projektowania i gromadzenia danych w postaci graficznej. W trakcie wykładów, i ćwiczeń laboratoryjnych studenci nabywają umiejętności zarówno w posłu-giwaniu się istniejącymi oprogramowaniem graficznym jak i poznają tajniki bibliotek graficz-nych ze szczególnym uwzględnieniem biblioteki OpenGL. Przedmiot ma również za zadanie rozwijanie umiejętności w zakresie prezentacji graficznej wyników symulacji numerycznych. Student poznaje tajniki implementacji efektywnych algorytmów graficznych oraz umiejętnego łączenia procedur graficznych zawartych w bibliotekach graficznych z innymi kodami źródło-wym.

30 godz.

- Wprowadzenie do grafiki komputerowej, postępowanie przy tworzeniu obrazu i zalety grafiki komputerowej (1). Właściwości oka ludzkiego, złudzenia optyczne, podstawy tworzenia złożo-nych płaskich obrazów graficznych (1). Grafika wektorowa i rastrowa (1). Analityczny opis obiektów płaskich dla potrzeb grafiki komputerowej, sposoby wykreślania podstawowych prymi-tywów płaskich (2). Opis krzywych i powierzchni, siatki wielomianowe. Sparametryzowane krzywe kubiczne (2). Transformacje geometryczne obiektów sceny (1). Przekształcenia elemen-tarne w przestrzeni dwuwymiarowej, współrzędne jednorodne i macierze przekształceń, układy odniesienia, kanwy (2). Składanie przekształceń, konstrukcja macierzy przekształceń złożonych, macierze przekształceń odwrotnych (1). Podstawowe algorytmy grafiki rastrowej - tworzenie prymitywów dwuwymiarowych, konwersja odcinków, okręgów i elips (1) Algorytmy oparte o arytmetykę całkowitoliczbową, algorytmy punktu środkowego (1) Wypełnianie prymitywów, wy-pełnianie wzorami, algorytmy efektywnego wypełniania (2). Oświetlanie sceny, modele kolorów dla grafiki rastrowej (1). Odwzorowanie kolorów, rola koloru w grafice komputerowej (1). Mo-dele oświetlenia, obrazowanie detali powierzchni, cienie, przezroczystość, odbicia (2). Manipu-lacja obrazem i pamięć obrazu, filtrowanie obrazu (2). Przekształcenia geometryczne obrazu i efekty specjalne (1). Architektura procesorów graficznych, standartowy potok graficzny (1). Techniki modelowania graficznego, modele proceduralne i fraktalne (2). Tworzenie złożonych scen płaskich, warstwy rysunku, zasłanianie i wycinanie obiektów graficznych (1). Komercyjne systemy graficzne (1). Tworzenie i gromadzenie danych w postaci graficznej - programy CAD/CAM (1). Podstawowe biblioteki graficzne, biblioteka OpenGL (2).

30 godz.

Algorytmy przekształceń elementarnych przestrzeni dwuwymiarowej: translacja, skalowanie, rotacja, składanie przekształceń (2). Przygotowanie okna graficznego w środowiskach Windows: WinAPI, Borland Builder C++, Microsoft Visual C++, Borland Delphi oraz Linux (2). Wpro-wadzenie do biblioteki OpenGL: zalety, zastosowanie, przykładowe możliwości, konwencje nazw, konwencje nazw typów, definiowanie kolorów, macierze w OpenGL, maszyna stanu (2). Przygo-towanie okna graficznego w OpenGL: przygotowanie projektu do pracy z biblioteką, kontekst renderingu, ustalenie formatu pikseli, funkcje inicjalizujące sceny, pojęcie bufora przedniego i tylnego (2). Przygotowanie okna w oparciu o programowanie WinAPI oraz bibliotekę AUX: wprowadzenie do programowania WinAPI, zasada działania programu w WinAPI, obsługa kla-wiatury, fullscreen, podstawy programowania wykorzystującego interfejs GDI (2). Geometria przestrzeni dwuwymiarowej: parametryczny opis prostych, płaskie algorytmy geometryczne, podstawowe prymitywy trójwymiarowe (2). Wykreślanie prymitywów przy pomocy funkcji biblio-teki OpenGL: dodawanie obiektów do sceny, układy współrzędnych, ustalenie obszaru widoku, precyzowanie bryły obcinania, precyzowanie punktu, prostej, i wielokątów (4). Kompozycja obiektów sceny z podstawowych prymitywów: okrąg, elipsa, spirala, figury złożone, złudzenia optyczne (4). Algorytmy przestrzeni dyskretnej: rasteryzacja odcinka linii prostej i okręgu, meto-dy eliminacji zniekształceń aliasingowych. Modele barw dla grafiki rastrowej, wypełnianie wie-lokątów, cieniowanie paletą barw RGBA, kierunek rysowania w OpenGL (2). Modelowanie i przekształcenia sceny w OpenGL, przywracanie bieżącego stanu macierzy widoku, listy wyświe-tlania (2). Oświetlanie sceny: rodzaje świateł, imitacja materiałów w świata rzeczywistego, umieszczenie światła na scenie, przygotowanie modelu oświetlenia, śledzenie kolorów, wektory normalne jednostkowe (2). Nakładanie tekstur: proces nakładania tekstury, definiowanie tekstur 2D, parametry obrazu tekstury, mapowanie tekstur, mipmapy, filtrowanie mipmapy (2). Pastery-zacja wielokątów, wypełnianie wzorami, operacje na rastrach: kopiowanie i skalowanie obsza-rów pixmap (2).

01. J. Foley, Wprowadzenie do grafiki komputerowej, WNT 2001
02. J. Zabrodzki i in., Grafika komputerowa. Metody i narzędzia, WNT 1994
03. M. Jankowski, Elementy grafiki komputerowej, WNT, Warszawa 1990
04. I. O. Angell, Wprowadzenie do grafiki komputerowej, WNT, Warszawa 1988
05. R.S. Wright, M. Sweet, OpenGL. Księga eksperta, Helion, 1999