Место дисциплины (модуля) в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина относится к профессиональному циклу (базовой части). Ее освоение происходит во 2 семестре.
Связь с предшествующими дисциплинами (модулями)
Успешное изучение данного курса обеспечивают такие дисциплины, как информатика, алгебра и геометрия, математический анализ, введение в специальность.
Связь с последующими дисциплинами (модулями)
Данная учебная дисциплина необходима для успешного изучения таких дисциплин как цифровая обработка сигналов, основы алгоритмизации и программирования, физические основы электроники, теория электрических цепей, электроника.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля)
| № п/п | Содержание компетенции | Шифр |
| Общекультурные компетенции | ОК-(№) | |
| 1. | Владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения | ОК-1 |
| Профессиональные компетенции | ПК-(№) | |
| 1. | Навыки самостоятельной работы на компьютере и в компьютерных сетях; осуществлять компьютерное моделирование устройств, систем и процессов с использованием универсальных пакетов прикладных компьютерных программ | ПК-2 |
| 2. | Умение проводить расчеты по проекту сетей, сооружений и средств связи в соответствии с техническим заданием с использованием как стандартных методов, приемов и средств автоматизации проектирования, так и самостоятельно создаваемых оригинальных программ; умение проводить технико-экономическое обоснование проектных расчетов с использованием современных подходов и методов | ПК-14 |
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
| ЗНАТЬ | - теоретические и практические основы построения чертежа; - основные понятия и виды компьютерной графики; - основные стандарты в области разработки графических систем; - технические средства компьютерной графики; - типы преобразований графической информации; - форматы хранения графической информации; - виды геометрических моделей и их свойства; - алгоритмы визуализации; |
| УМЕТЬ | - строить чертеж средствами САПР; - организовать диалог в графических системах; - формализовать геометрические объекты; - реализовать геометрические модели; - реализовать алгоритмы визуализации; - программировать графические объекты; |
| ВЛАДЕТЬ | - техникой инженерной и компьютерной графики (ввод, вывод, отображение, преобразование и редактирование графических объектов на компьютере) |
Структура и содержание дисциплины (модуля)
Общая трудоемкость дисциплины составляет:
3 зач.ед. ( 108 академических часов), из них:
1,5 зач.ед. ( 54 академических часа) – аудиторные занятия,
1,5 зач.ед. (54 академических часа) – самостоятельная работа.
Учебно-тематический план дисциплины
| № п/п | Раздел дисциплины (модуля) | Семестр | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость в зач.ед. (часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по разделам дисциплины) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | |||
| Лекции | Практические занятия | Лабораторные работы | СРС | ||||
| Раздел 1. Теоретические основы построения чертежа | 5/36 (5) | 2/36 (2) | - | 1/36 (1) | |||
| Тема 1. Общие понятия об образовании чертежа. | 2/36 (2) | ||||||
| Тема 2. Оформление чертежей | 2/36 (2) | 2/36 (2) | 1/36 (1) | ||||
| Тема 3. Содержание чертежей | 1/36 (1) | ||||||
| Раздел 2. Практические основы построения чертежа | 1/36 (1) | 2/36 (2) | 12/36 (12) | 7/36 (6) | |||
| Тема 1. Современные системы автоматизированного проектирования (САПР) | 1/36 (1) | 2/36 (2) | 12/36 (12) | 7/36 (6) | |||
| Радел 3. Основы компьютерной графики | 4/36 (4) | 6/36 (6) | - | 3/36 (3) | презентации | ||
| Тема 1. Основы компьютерной графики | 1/36 (1) | ||||||
| Тема 2. Виды компьютерной графики | 1/36 (1) | 2/36 (2) | 1/36 (1) | ||||
| Тема 3. Форматы хранения графических изображений | 1/36 (1) | 2/36 (2) | 1/36 (1) | ||||
| Тема 4. Цвет. Цветовые модели | 1/36 (1) | 2/36 (2) | 1/36 (1) | ||||
| Раздел 4. Технические средства компьютерной графики | 3/36 (3) | 2/36 (2) | - | 1/36 (1) | защита творческого проекта | ||
| Тема 1. Технические средства компьютерной графики | 2/36 (2) | 2/36 (2) | 1/36 (1) | ||||
| Тема 2. Аппаратная реализация графических функций. Графические процессоры | 1/36 (1) | ||||||
| Раздел 5. Стандарты в области разработки графических систем | 2/36 (2) | - | 1/36 (1) | 1/72 (1) | |||
| Тема 1. Стандарты в области разработки графических систем | 1/36 (1) | ||||||
| Тема 2. Независимый от платформы стандарт Open GL | 1/36 (1) | 1/36 (1) | 1/72 (1) | ||||
| Раздел 6. Современные графические системы | 3/36 (3) | 2/36 (2) | - | 1/36 (1) | |||
| Тема 1. Тенденции построения современных графических систем | 1/36 (1) | ||||||
| Тема 2. Основные функциональные возможности современных графических систем | 1/36 (1) | ||||||
| Тема 3. Организация диалога в графических системах | 1/36 (1) | 2/36 (2) | 1/36 (1) | ||||
| Раздел 7. Программирование визуализации изображений | - | 4/36 (4) | 5/36 (5) | 36/36 (36) | опрос | ||
| Тема 1. Алгоритмы визуализации | - | 4/36 (4) | 12/36 (12) | опрос | |||
| Тема 2. Геометрические операции над моделями | - | 4/36 (4) | опрос | ||||
| Тема 3. Рисование 3D сцен и рельефа | - | 1/36 (1) | 9/72 (4,5) | опрос | |||
| Тема 4. Текстуры. Нанесение текстур | - | 2/36 (2) | 5/36 (4) | опрос | |||
| Тема 5. Тени. Туман. | - | 1/36 (1) | 9/72 (4,5) | опрос | |||
| Тема 6. Свет и изображение | - | 1/36 (1) | 9/72 (4,4) | опрос | |||
| Тема 7. Синтез стереоизображений | - | 6/36 (6) | опрос | ||||
| ИТОГО | 18/36 (18) | 18/36 (18) | 18/36 (18) | 54/36 (54) | зачет |
Наименование, содержание и интерактивные формы проведения лекций
| № | Наименование разделов и тем дисциплины, их краткое содержание | Использование интерактивных форм | Зачетные единицы (часы) |
| 2 семестр | |||
| Раздел 1. Теоретические основы построения чертежа | 5/36 (5) | ||
| 1. | Тема 1. Общие понятия об образовании чертежа: общие сведения, определение чертежа, основы геометрического пространства, геометрические тела и их отображение | лекция-визуализация | 2/36 (2) |
| 2. | Тема 2. Оформление чертежей: общие сведения, форматы изображения, основная надпись, линии чертежа, шрифты чертежные; | лекция-визуализация | 2/36 (2) |
| 3. | Тема 3. Содержание чертежей: основные определения, классификация изображений и их размещение на чертеже, наглядность и масштаб изображений, условности и упрощения | лекция-визуализация | 1/36 (1) |
| Раздел 2. Практические основы построения чертежа | 1/36 (1) | ||
| 4. | Тема 1. Современные системы автоматизированного проектирования (САПР) виды САПР, основные возможности САПР | 1/36 (1) | |
| Радел 3. Основы компьютерной графики | 4/36 (4) | ||
| 5. | Тема 1. Основы компьютерной графики: основные понятия компьютерной графики; два способа представления графических изображений; области применения компьютерной графики; направления компьютерной графики; приложения компьютерной графики | лекция-визуализация | 1/36 (1) |
| 6. | Тема 2. Виды компьютерной графики: Виды компьютерной графики; Растровая графика; понятие разрешения метод растрирования; достоинства растровой графики; недостатки растровой графики. Векторная графика; цвет в векторной графике; достоинства векторной графики; недостатки векторной графики. Фрактальная графика. Основные понятия трехмерной графики Программные средства обработки трехмерной графики | лекция-визуализация | 1/36 (1) |
| 7. | Тема 3. Форматы хранения графических изображений: Форматы графических данных: Tagged Image File Format, PhotoShop Document, PCX, PhotoCD, Windows Bitmap, Icon, Cursor, Animated Cursor, Joint Photographic Experts Group, Graphics Interface Format, Portable Network Graphics, Windows MetaFile, Encapsulated PostScript, Portable Document Format, Corel Draw Format, Flash Shockwave, Adobe Illustrator, Macromedia Freehand Format, Apple PicT Format. Иные форматы: Формат графических файлов IFF, формат IMG, растровый формат программы Macpaint, формат программы Microsoft paint, графический язык фирмы Hewlett Packard | лекция-визуализация | 1/36 (1) |
| 8. | Тема 4. Цвет. Цветовые модели: Понятие Цвета Способы описания цвета Физические принципы формирования оттенков Цветовые модели CMY (Cyan, Magenta, Yellow), YIQ, HSV (Hue, Saturation, Value), HLS (Hue, Lightness, Saturation). Задание цветов, интерполяция цветов, системы управления цветом | 1/36 (1) | |
| Раздел 4. Технические средства компьютерной графики | 3/36 (3) | ||
| 9. | Тема 1. Технические средства компьютерной графики: Устройства вывода графической информации. Мониторы (дисплеи), дисплеи на основе ЭЛТ, черно-белые дисплеи (кинескопы), цветные дисплеи (кинескопы), проблемы цветных масочных кинескопов, кинескопы с планарным расположением пушек, трехлучевой тринитрон, экран жидкокристаллического дисплея (ЖКД), газоплазменные мониторы, мультичастотные мониторы. Печатающие устройства. Разрешение устройств. Принтеры: матричный принтер, струйный принтер, лазерный принтер, принтеры на твердых красителях. Графопостроители. Устройства ввода графической информации. Световое перо, манипулятор "мышь", джойстик, трекбол, трекпойнт, тачпад, сканер, дигитайзер. | лекция-визуализация | 2/36 (2) |
| 10. | Тема 2. Аппаратная реализация графических функций. Графические процессоры: Графический процессор. Дисплейный процессор. Графические процессоры TMS-34010 и TMS-3402, графический процессор TMS-3402, набор графических СБИС National AGCS, растровый графический процессор DP-8500, процессор обмена блоками графической информации DP-8510, видеогенератор DP-8512,00, сдвиговый регистр DP-8515, RISC-процессор с графическим устройством (i860) | 1/36 (1) | |
| Раздел 5. Стандарты в области разработки графических систем | 2/36 (2) | ||
| 11. | Тема 1. Стандарты в области разработки графических систем Международная деятельность по стандартизации в компьютерной графике. Деятельность ISO, IEC по стандартизации в компьютерной графике. Классификация стандартов. Графические протоколы: аппаратно-зависимые графические протоколы, аппаратно-независимые графические протоколы, проблемно-ориентированные протоколы | 1/36 (1) | |
| 12. | Тема 2. Независимый от платформы стандарт Open GL OpenGL - независимый от платформы стандарт. Переносимость программного кода. Разработка приложений. Освещенность и тени. Скрытые поверхности и z-буферизация. Преобразование координат. Наложение текстур. OpenGL for Windows NT. Интерактивные виртуальные среды. Производительность. OpenGL и компьютерные игры. Интеграция интерфейсов | 1/36 (1) | |
| Раздел 6. Современные графические системы | 3/36 (3) | ||
| 13. | Тема 1. Тенденции построения современных графических систем Графические системы, тенденции построения современных графических систем. Высокоскоростные графические системы. Требования к высокоскоростным графическим системам. | 1/36 (1) | |
| 14. | Тема 2. Основные функциональные возможности современных графических систем Классификация и обзор современных графических систем. Рабочие станции. Суперстанции. Компоненты растровых дисплейных систем. Подходы к проектированию графической системы. | 1/36 (1) | |
| 15. | Тема 3. Организация диалога в графических системах Средства диалога в графических системах: клавиатуры (Keyboards), кнопки (Buttons), световое перо (Lightpen), планшеты (Tabletts), "Мышь" (Mouse), трекбол (Treckball), джойстик (Joystick), потенциометр, растровый сканер. Кодировщик. Нетрадиционные устройства. Речевой диалог. Средства диалога для систем виртуальной реальности | 1/36 (1) | |
| Раздел 7. Программирование визуализации изображений | - | ||
| 16. | Тема 1. Алгоритмы визуализации: Растровые представления изображений. Моделирование гексагонального растра. Построение линии в квадратном растре. Параметрический алгоритм рисования линии. Алгоритм Брезенхема рисования линии. Алгоритмы построения окружности. Алгоритм Брезенхема генерации окружности Отсечение по полю вывода. Алгоритм Коэна-Сазерленда. Алгоритм отсечения по прямоугольной области. Методы устранения ступенчатости. Метод полутонов . Метод переноса Закраска областей. Алгоритм закраски областей, заданных списком вершин. Отсечение плоских фигур (алгоритм Коэна-Сазерленда) | - | |
| 17. | Тема 2. Геометрические операции над моделями: Системы координат, типы преобразования графической информации Двумерные геометрические преобразования Преобразование в однородную систему координат Трехмерные геометрические преобразования | - | |
| 18. | Тема 3. Рисование 3D сцен и рельефа: Алгоритм художника. Алгоритм с использованием буфера глубины. Синтез изображения с помощью Y-буфера. Алгоритм отсечения по пирамиде видимости. | - | |
| 19. | Тема 4. Текстуры. Нанесение текстур: Процедурные текстуры Коррекция текстуры Билинейная интерполяция Виды текстур | - | |
| 20. | Тема 5. Тени. Туман: Полигонный и пиксельный методы создания эффекта тумана Тени. Оновные подходы к построению теней. | - | |
| 21. | Тема 6. Свет и изображение: Закон Ламберта (диффузного отражения) Закон Фонга (закон зеркального отражения) Лунная модель Метод закраски Гуро Закраска по Фонгу Моделирование освещения методом наложения текстуры. Расчет вспомогательной текстуры. Аналог алгоритма Фонга | - | |
| 22. | Тема 7. Синтез стереоизображений: Методы наблюдения Представление пространственных форм. | - | |
| Итого за 2 семестр | 18/36 (18) | ||
| Итого | 18/36 (18) |
Наименование, содержание и интерактивные формы проведения лабораторных работ
| № | Наименование разделов и тем дисциплины, их краткое содержание | Использование интерактивных форм | Зачетные единицы (часы) |
| 2 семестр | |||
| 1. | Основы работы с графическим редактором КОМПАС 3D | 1/36 (1) | |
| 2. | Построение массивов элементов | 1/36 (1) | |
| 3. | Построение сопряжений | 1/36 (1) | |
| 4. | Проецирование объекта на три взаимно перпендикулярные плоскости проекции | 1/36 (1) | |
| 5. | Аксонометрическая проекция. Изометрическая проекция | 2/36 (2) | |
| 6. | Построение разрезов. Нанесение штриховки | 2/36 (2) | |
| 7. | Создание 3D-модели детали | 2/36 (2) | |
| 8. | Создание элементов смещенными плоскостями | 2/36 (2) | |
| 9. | Знакомство с OpenGL | 1/72 (0,5) | |
| 10. | Работа с программным интерфейсом к графической аппаратуре OpenGL | 1/72 (0,5) | |
| 11. | Отображение цветов, вращение полигонов и создание фигур 3D в OpenGL | 1/36 (1) | |
| 12. | Наложение текстур в OpenGL | 1/36 (1) | |
| 13. | Режимы фильтрации текстур в OpenGL | 1/36 (1) | |
| 14. | Работа с освещением в OpenGL | 1/36 (1) | |
| 15. | Работа с эффектами в OpenGL | 1/36 (1) | |
| Итого за 2 семестр | 18/36 (18) | ||
| Итого | 18/36 (18) |
Наименование, содержание и интерактивные формы проведения практических (семинарских) занятий
| № | Наименование разделов и тем дисциплины, их краткое содержание | Использование интерактивных форм | Зачетные единицы (часы) |
| 2 семестр | |||
| 1. | Оформление чертежей | 2/36 (2) | |
| 2. | Основные возможности современныхсистем автоматизированного проектирования (САПР) | презентации | 2/36 (2) |
| 3. | Виды компьютерной графики | презентации | 2/36 (2) |
| 4. | Форматы хранения графических изображений | презентации | 2/36 (2) |
| 5. | Цветовые модели в компьютерной графике | презентации | 2/36 (2) |
| 6. | Технические средства компьютерной графики | защита творческого проекта | 2/36 (2) |
| 7. | Тема 3. Организация диалога в графических системах | 2/36 (2) | |
| 8. | Тема 1. Алгоритмы визуализации | Презентации | 4/36 (4) |
| Итого за 2 семестр | 18/36 (18) | ||
| Итого | 18/36 (18) |
Виды и содержание самостоятельной работы студента; формы контроля