گرافیک کامپیوتری
Computer Graphics
| شماره درس: ۴۰۴۴۷ | تعداد واحد: ۳ |
| مقطع: کارشناسی | نوع درس: نظری |
| پیش‌نیاز: – | هم‌نیاز: طراحی الگوریتم‌ها |
اهداف درس
هدف این درس آشنا کردن دانشجویان با مفاهیم پایه‌ای گرافیک کامپیوتری است. تکیه‌ی اصلی درس بر روی گرافیک کامپیوتری سه بعدی، مفاهیم افکنش‌ها و تبدیل‌های سه بعدی، نورپردازی، رنگ‌آمیزی صحنه‌های گرافیکی و بازی‌های کامپیوتری با استفاده از نرم‌افزار OpenGL است. این نرم‌افزار در محیط زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا مانند C, C++, Java قابل استفاده است. انتظار می‌رود که دانشجویان با یکی از این زبان‌ها آشنائی کامل داشته باشند و در طول ترم استفاده از OpenGL را نیز بیاموزند.
ریز مواد
- آشنایی با مفاهیم کلی و سخت‌افزار‌های گرافیکی
- تبدیل‌های هندسی سه بعدی
- تبدیل affine سه بعدی
- نمایش سه بعدی اشیا
- مفاهیم دید
- مراحل تولید یک صحنه
- سیستم مختصات
- تبدیل‌های افکنش (Projection) پرسپکتیو، موازی و مایل
- نمایش سه بعدی سطوح انخنا دار و سطوح مثلث بندی شده
- معرفی توابع و سطوح اسپلاین و کار برد آن‌ها
- توابع درجه ۳ و ۴ اسپلاین از جمله توابع بزییر، بی، بتا، نسبی
- نمایش یک اسپلاین با استفاده از توابع اسپلاین دیگر
- اشیاء حبابی شکل، نمایش محوری، روشهای مبتنی بر اشکال خوش‌تعریف هندسی
- درخت‌های هشت تایی
- درخت‌های باینری تقسیم کننده فضای سه بعدی
- روشهای تشخیص سطوح قابل رویت
- دسته‌بندی و معرفی الگوریتم‌ها و مقایسه آن‌ها
- مدل محاسبه‌ی روشنایی فونگ، روشهای نورپردازی و رنگ آمیزی (Rendering) سطوح
- الگوریتم‌های سریع رندرینگ
- اعمال بافت و جزییات بر سطوح
- مدل هار رنگ و کاربرد آن‌ها
- نورپردازی کلی (Global illumination). سایه زن‌ها (Shaders)
- معرفی هندسه فراکتالی برای ساخت اشیا و صحنه‌هایی که با هندسه اقلیدسی قابل توصیف نیستند
- مصور سازی مجموعه‌ی داده‌ها
- پویا نمایی کامپیوتری
- روشهای سنتی ساخت پویانمایی
- طراحی دنباله‌ی پویانمایی
- توابع عمومی پویانمایی
- سیستم قاب(frame)های کلیدی
- تعیین جابجایی و حرکت در سرعت‌های مختلف
- محاسبه‌ی مسیر حرکت دوربین
- روشهای ضبط حرکت کل بدن و چهره (Motion Capture) و کاربرد آن‌ها در ساخت پویانمایی، فیلم و بازی
- آشنایی با ساخت یک بازی کامپیوتری
- معرفی عناصر اصلی شامل طراحی اشیا ثابت (پس زمینه) و اشیا متحرک، فیزیک
- اعمال بافت بر روی اشیا
- هوش مصنوعی، سناریو، نوع بازی و موزیک
- معرفی موتور‌های بازی و امکانات آن‌ها
- مدیریت ساخت بازی
- تست مراحل مختلف تولید بازی و بازار فروش
ارزیابی
- آزمون میان ترم اول: ۲٫۵ نمره
- آزمون میان ترم دوم: ۲٫۵ نمره
- آزمون پایان ترم: ۵ نمره
- تمرین‌های برنامه نویسی: ۱۰ نمره
مراجع
- Hearn and Baker. Computer Graphics with OpenGL. 4th Edition, Prentice Hull, 2011.
- Steve Marschner and Peter Shirley. Fundamental of Computer Graphics. 4th Edition, CRC Press, 2016.
- Edward Angel. OpenGL, A primer. Addison Wesley, 2002.