Hogeschool rotterdam/cmi computerGraphics 1 (Inleiding) tircgr01



Dovnload 81.43 Kb.
Datum17.08.2016
Grootte81.43 Kb.

MODULEWIJZER hogeschool rotterdam/CMI








HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI

ComputerGraphics 1

(Inleiding)


TIRCGR01

Aantal studiepunten: 2 ects

Modulebeheerder: A. van der Padt

Goedgekeurd door:


(namens toetscommissie)
Datum:

Modulebeschrijving



Modulenaam:

Computergraphics 1 (inleiding)

Modulecode:

TIRCGR01

Aantal studiepunten en studiebelastinguren:

Dit studieonderdeel levert de student 2 studiepunten op, hetgeen overeenkomt met een studielast van 56 uren. De verdeling van deze 56 uren over de collegeweken is als volgt:

Begeleide colleges:

gedurende 8 weken: 8 * 2 uur 16 uur

Zelfstudie en individuele opdrachten 8 weken: 8 * 5 uur 40 uur

totaal 56 uur



Vereiste voorkennis:

tircps01,tircms02/03,tirlin01,tirana01, tirpro01/03,tirdat01/02,tirebs0, tirpif01, tirrea01

Werkvorm:

Werkinstructies en opdrachten (o.a. projectopdrachten)

Toetsing:

Uitwerkingen van de opdrachten

Leermiddelen:

Dictaat Inleiding grafische computertechnieken

Draagt bij aan HBO-I competentie:

  • Analyseren (niveau 3)

  • Adviseren (niveau 3)

  • Ontwerpen (niveau 3)

  • Realiseren (niveau 3)

  • Exploitatie en Beheer (niveau 3)

Leerdoel:

  • het kennen van de mogelijkheden en beperkingen van de grafische apparatuur en programmatuur,

  • het verkrijgen van inzicht in de algoritmen en datastructuren van grafische programmatuur,

  • het toepassen van grafische basistechnieken voor interactieve grafische programmatuur.




Inhoud:

1 Grafische computertechnieken

1.2 OpenGL



2 Meetkundige basisbegrippen

2.1 Affiene transformaties

2.2 Homogene co¨ordinaten

3 3D Graphics

3.1 2D versus 3D

3.2 3D transformaties

3.3 Grafische objectstructuren

3.4 3D viewing

3.5 Projecties



4 Raster Graphics

4.1 Algemeen

4.2 Praktische implementatie

4.3 Kleur

4.4 Vlakvullingen met kleuren of grijstinten

4.5 Anti-aliasing



5 Afbeelden in 3D

5.1 Algemeen

5.2 Netstructuren

5.3 Krommen

5.4 Oppervlakken

5.5 Hidden surface removal

5.6 Lichteffecten

5.7 Shading




Opmerkingen:

Alle programmatuur is vrij verkrijgbaar op Internet (zie dictaat en literatuur)

Modulebeheerder:

A. van der Padt

Datum:

10 mei 2011

Inhoudsopgave


1. Algemene omschrijving 4

1.1 Inleiding 4

1.2 Inhoud 4

1.3 Relatie met andere onderwijseenheden 5

1.4 Leerdoelen en competenties 6

1.5 Werkvorm(en) 6

1.6 Toetsing 7

1.7 Literatuur 7

2. Programma 8

2.1 Opdracht(en) 8



1. Algemene omschrijving

1.1 Inleiding


De leerstof bestaat uit theorie afgewisseld en gekoppeld met toepassingen, voorbeelden en vaardigheidsoefeningen. Het een kan niet zonder het ander.
De competenties van deze cursus zijn:


  • het kennen van de mogelijkheden en beperkingen van de grafische apparatuur en programmatuur,

  • het verkrijgen van inzicht in de algoritmen en datastructuren van grafische programmatuur,

  • het toepassen van grafische basistechnieken voor interactieve grafische programmatuur.

Grafische toepassingen kunnen globaal verdeeld worden in:




  • een al dan niet interactieve presentatie van informatie (grafieken, afbeeldingen, cartografie, XV, WWW),

  • een interactief ontwerp, CAD of Computer Aided Design (mechanisch ontwerp, elektronische schakelingen, architectuur, electronic publishing, POV-Ray, Blender, SodiPodi, AutoCAD e.d.),

  • simulaties en animaties (vluchtsimulatie, tekenfilms, video-spelletjes),

  • een gebruikersinterface (windowsystemen, WWW browsers, CAVE),

  • computer art (kan iets of niets van elke vorige toepassing hebben).

De grafische basistechnieken zijn het maken van:




  • 2D lijntekeningen (gebruik van lijnen),

  • 2D beelden (gebruik van vlakken),

  • 3D lijntekeningen (lijnen, wire frames met hidden line removal),

  • 3D beelden (vlakken, solid modeling met hidden surface removal).

Binnen deze groepen zijn er nog grote verschillen mogelijk:

  • er kan monochroom, met grijstinten of met kleuren gewerkt worden,

  • er kan met intensiteitsverschillen gewerkt worden,

  • er kan met egale of met niet-egale vlakken gewerkt worden.

Bij interactieve grafische toepassingen zijn ondermeer de volgende aspecten van belang:




  • interactie met de gebruiker,

  • invoer van gegevens om het maken van de gewenste figuren te sturen,

  • manipulatie van (deel)figuren,

  • vormgeving van complexe figuren.


1.2 Inhoud


De inhoud van dit vak betreft de volgende leerstof:
Grafische computertechnieken

1.1 Geschiedenis

1.2 OpenGL

1.2.1 Elementaire instructies

1.2.2 Projecties en views

1.2.3 Clipping

1.2.4 Interactie

1.2.5 Voorbeeld van een OpenGL programma



2 Meetkundige basisbegrippen

2.1 Affiene transformaties

2.1.1 Translatie

2.1.2 Rotatie om de oorsprong

2.1.3 Schaalverandering

2.1.4 Shearing

2.1.5 Het groepsgedrag van affiene transformaties

2.2 Homogene coordinaten

2.2.1 Het toepassen van homogene coordinaten

2.2.2 Concatenatie van transformaties van homogene coordinaten

2.2.3 2D transformaties met OpenGL

3 3D Graphics

3.1 2D versus 3D

3.1.1 Homogene 3D coordinaten

3.2 3D transformaties

3.3 Grafische objectstructuren

3.4 3D viewing

3.4.1 Grafische pijplijn

3.5 Projecties



4 Raster Graphics

4.1 Algemeen

4.2 Praktische implementatie

4.2.1 Het algoritme van Bresenham

4.3 Kleur

4.3.1 Het CIE-model

4.3.2 Het RGB-model

4.3.3 Het HLS- en het HSV-model

4.4 Vlakvullingen met kleuren of grijstinten

4.4.1 Scan line algoritme

4.4.2 Barycentrische coordinaten

4.5 Anti-aliasing



5 Afbeelden in 3D

5.1 Algemeen

5.2 Netstructuren

5.3 Krommen

5.4 Oppervlakken

5.5 Hidden surface removal

5.6 Lichtffecten

5.6.1 De wet van Lambert

5.6.2 Het Phong-model

5.7 Shading

5.7.1 Ray tracing

5.7.2 Flat-shading

5.7.3 Gouraud-shading

5.7.4 Phong-shading

5.7.5 Texture mapping

1.3 Relatie met andere onderwijseenheden


Voorkennis




Traject

modulen

computertechniek

cps01,cms02, cms03,

programmeren

pro01, pro02, pro03, dat01, dat02

problemsolving

lin01,ana01

Technische informatica

ebs01,pif01, rea01



Toepassing in andere leerstof en projecten




Projecten

modulen

Interfacing

Bpf01 ( spellen maken voor spelcomputers , virtual reality , beeldbewerkingsprojecten , visionsystemen in combinatie met robots, simulaties van robots agvv’s , visualisatie van productieprocessen , multimediapresentaties).

praktijkgestuurd caveproject

pgs02

Afstuderen

Veel van de behandelde onderwerpen komen tijdens de afstudeerprojecten aan de orde.



1.4 Leerdoelen en competenties





Beroepscompetentie

niveau

Omschrijving

11

Software systeem implementeren

expert

Kan het ontwerp programmeren en implementeren in de gekozen configuratie

16

Embedded systemengineering

expert

ontwerpen met beperkingen van de architectuur

kennis van- en vaardigheid met- hulpmiddelen



17

Automatiseringsdeskundige

expert

Implementatie van maatwerksystemen

kennis van- en vaardigheid met- hulpmiddelen



34

Mens-machine interactie

expert

Interface aanpassingen maken, opstellen van specificatie van interfaces., implementeren en testen interfaces

35

Computer vision

expert

Het kunnen vertalen van beeldinformatie naar een datamodel

1.5 Werkvorm(en)


Wekelijks wordt een begeleidende werkinstructie gegeven. De studiebelasting komt overeen met 2 studiepunten.
In het praktijkgestuurde project (3 ects) dient een project te worden uitgevoerd : ‘Interactief ontwerp met OpenGL’
Dit project is gekoppeld aan ‘inleiding grafische computertechnieken’,

  • Er dient gewerkt worden werken in groepen van 2 tot 4 personen,

  • Het project dient opgedeeld te worden in deelproblemen

  • De groep dient met een projectvoorstel te komen.

De volgende deelproblemen kunnen opgenomen zijn in het project:



  • modelleren met polygonen,

  • modelleren met krommen,

  • interactie (callbacks),

  • 3D transformaties,

  • lichtmodellen,

  • shading,

  • texture mappings.

Waar kan je idee¨en opdoen?



  • http://www.cvgpr.uni-mannheim.de/student projects/cg03/

  • http://graphics.stanford.edu/courses/#cs248

  • http://www2.cs.pitt.edu/%7Epanos/teaching/1566-repository/#Proj01 http://www.student.math.uwaterloo.ca/˜cs488/gallery.html.

  • googleisyourfriend.

Algemene voorwaarden



  • Groepen van minimaal 2 en maximaal 4 studenten,

  • Een project dient minimaal 5 deelproblemen te bevatten,

  • Er dient een korte beschrijving van het onderwerp en een planning gegeven te worden.

  • Aangegeven moet worden welke technieken en deelproblemen worden gebruikt

  • De docent moet de beschrijvingen goed keuren goedkeuren en voortgang controleren,

  • ( Het is niet nodig om na afloop een uitgebreid verslag te geven. Wat wel nodig is :een analyse, broncode, demonstratie met toelichting.)

Voorbeeld van een projectvoorstel:



  • Namen: . . .

  • Doel: modelleren van een bal in een 3D-doos, bal kan bewegen en kaatst tegen wanden. De bal heeft een lichtreflectie. De bal vliegt in de richting aangegeven door de muis.

  • Realisatie:

1. bal: draadmodellen met texture mapping,

2. lichtreflectie: een van de OpenGL modellen,

3. vliegen: bal heeft rechte baan, regelmatig verplaatsen,

4. baaneffecten: bal kaatst tegen muren,

5. interactie: met muisbeweging.

1.6 Toetsing





  • Getoetst wordt op het product: welke deelgebieden zijn gebruikt , creativiteit , analyse van de programmasource, enz

  • Een kort demonstratie met toelichting dient te worden gegeven

  • Er wordt een groepscijfer gegeven en een individueel cijfer

  • Studenten die in aanmerking komen voor een herkansing, kunnen een inhaalopdracht (maximaal 2 studenten per inhaalopdracht ) met extra voorwaarden krijgen.

1.7 Literatuur


In principe is het dictaat voldoende. Indien er behoefte is aan achtergrondinformatie kan men de volgende lijst raadplegen:
[1] Edward Angel, Interactive Computer Graphics, Addison Wesley, 2003, ISBN 0-321-19044-0.

[2] Leen Ammeraal, Computer Graphics for Java Programmers, Wiley, 2002, ISBN0-471-98142-7.

[3] Samuel R. Bush, 3-D Computer Graphics, Cambridge University Press, 2003,ISBN0-521-82103-7.

[4] Foley, van Dam, Feiner, Hughes, Computer Graphics, Principles and Practice, second edition in C, Addison Wesley, 1996, ISBN 0-201-84840-6.

[5] Donald Hearn, M. Pauline Baker, Computer Graphics with OpenGL, 3rd edition, Pearson Prentice Hall, ISBN 0-13-015390-7 (hardcover) ISBN 0-13-0120238-3 (paperback)

[6] F.S. Hill, Jr., Computer Graphics Using OpenGL, Prentice Hall, 2000, ISBN 0-02-354856-8.

[7] Brian W. Kernigan, Dennis M. Ritchie, The C Programming Language, 2nd ed.,Prentice Hall, 1988, ISBN 0- 13-110362-8.

[8] GlennW. Rowe, Computer Graphics with Java, Palgrave, 2001, ISBN 0-333-92097-X.



Andere bronnen
[9] http://www.cs.unm.edu/˜angel/

[10] http://www.hef.kun.nl/˜pfk/teaching/icg/docs/icghand.pdf

[11] http://www.opengl.org/

[12] http://fl y.cc.fer.hr/˜unreal/theredbook/

[13] http://chromium.sourceforge.net/

[14] http://www.avl.iu.edu/technology/cave/



2. Programma

2.1 Opdracht(en)


De opdrachten worden gekoppeld aan een project. De theorie dient ter ondersteuning hiervan ieder week wordt

een hoorcollege gegeven. In het project dient de theorie toegepast te worden



Opdrachten gekoppeld aan werkinstructie


Lesweek

Werkinstructie

Practicum (van de opgaven mag afgeweken worden)

1

Hoofdstuk 1

Uitwerken opdrachten 1e week ( zie onder voor voorbeelden)

2

Hoofdstuk2

Uitwerken opdrachten 2e week

3

Hoofdstuk3

Uitwerken opdrachten 3e week

4

Hoofdstuk 4

Uitwerken opdrachten 4e week

5

Hoofdstuk 5

Uitwerken achterstallige opdrachten

Het dictaat is in principe volledig. Wel wordt studenten die onder MS-Windows willen werken aanbevolen om een OpenGl-bibliotheek te installeren. Studenten met Linux en Mac kunnen gebruik maken van bibliotheken zoals Mesa en OpenGL die standaard in hun distributies aanwezig zijn. OpenGL bibliotheken zijn vrij op Internet verkrijgbaar.

Studenten met Windows XP kunnen gebruik maken van bibliotheken met DirectX 8.1

Windows XP Professional supports the Open Graphics Library (OpenGL) 1.1 specification. OpenGL is an API that provides high-performance 3-Dgraphics capabilities for applications and allows them to be independent of any operating system. The Microsoft implementation of OpenGL in Windows XP Professional provides software with which programmers can create high-quality still and animated three-dimensional color images and it supports applications running on Windows XP Professional that are developed using OpenGL, such as some

computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) graphics applications.

Zie:
http://www.microsoft.com/resources/documentation/Windows/XP/all/reskit/enus/Default.asp?url=/resources/documentation/Windows/XP/all/reskit/en-us/prdm_mtm_ldiy.asp


en
https://www.cs.tau.ac.il/~shulyl/courses/mta/CGraphics-04A/html/help.html


TIRcGR01 16-8-2016




De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina