Počítačová grafika (FSI-ZPG)

Akademický rok 1999/2000
Garant: doc. PaedDr. Dalibor Martišek, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚM všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Úkolem kursu je spojit teoretické znalosti studentů získané
v matematice a konstruktivní geometrii s praktickou činností
při modelování geometrických útvarů a strojních součástí.
Výstupy studia a kompetence:
Posluchači se naučí prakticky využívat znalosti získané v matematice
a konstruktivní geometrii, doplní je o znalosti základních technických
křivek a získají praktické dovednosti a návyky při práci s profesionálním
grafickým systémem (DESIGN CAD 3D). Prohloubí schopnosti algoritmizace
technických úloh. Seznámí se s prostředím Borland Delphi.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Předmět se vyučuje v LS 3. ročníku učitelského studia. Seznamuje
posluchače se základními principy modelování geometrických útvarů
na počítači a základními algoritmy počítačové grafiky. Získané znalosti
jsou předpokladem pro úspěšnou práci s CAD systémy ve vyšších ročnících.
Přednášky jsou zaměřeny na teoretické základy počítačové grafiky,
cvičení pak na praktickou práci se systémem Design CAD a realizaci
vybraných algoritmů v Borland Delphi:
Grafická data, barevné systémy.
2D - modelování: konstrukce rovinných křivek zadaných explicitně,
parametricky a polárně. Fergusonovy, Bezierovy a Coonsovy křivky.
Základní shodné transformace roviny a jejich skládání, modelování
valivého pohybu
3D - modelování: kosoúhlá a kolmá axonometrie, lineární perspektiva.
Konstrukce ploch zadaných explicitně a parametricky.
Bezierovy a Coonsovy bikubické a obecné plochy a jejich napojování.
Plochy určené okrajem.
Realistické zobrazování prostorových útvarů,
řešení viditelnosti, řešení vlastního stínu konstantním stínováním.
Hranové, stěnové a objemové modelování, operace s křivkami, plochami
a tělesy, šablonování.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu:
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 1 hod. nepovinná                  
    Cvičení na počítači  14 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1.2. Počítačová grafika a její současné směry rozvoje.
Barevné modely: míchání barev, aditivní a subtraktivní modely
BORLAND DELPHI: formulář a unita, objekt Canvas
(Pixels, Pen, MoveTo, LineTo), objekt Image.
3.4. 2D modelování: uživatelské souřadnice a jejich transformace
na souřadnice světové. Konstrukce rovinných křivek
zadaných explicitně, parametricky a polárně,
konstrukce křivek f(x,y)=0,
5.6. Technické křivky (Fergusonova křivka, Bezierovy a Coonsovy kubiky).
7.8. 2D modelování: Afinní souřadnice, základní afinní transformace
v rovině a jejich využití.
9.10. Skládání afinních transformací
a modelování jednoduchých technických pohybů
11.12.3D modelování: Zobrazení prostoru na rovinu,
algoritmické řešení kosoúhlé axonometrie, kolmé axonometrie
a lineární perspektivy.
Hranové modely ploch z =f(x,y) a ploch zadaných parametricky.
13.14.3D modelování: Aproximační plochy (Bezierovy a Coonsovy).
Řešení viditelnosti - objektově a obrazově orientované algoritmy,
Painter's algorithm pro analytické plochy.
    Cvičení na počítači 1. Systém DESIGN CAD: Seznámení s prostředím, souřadná soustava
a pohyb kurzoru. Nastavení systému
(Units, Options - View, Cursor, Grid);
2. Systém DESIGN CAD: Primitivy hranového modelování
(Point, Line, Circle, Arc, Polygon)
a operace s nimi (Fillet, Chamfer, Combine).
3. Systém DESIGN CAD: Volba barev a jejich editace.
Srovnání RGB systému DESIGN CADU a CMY systému aplikace
typu Paint Brush). Práce se soubory (Open, New, Save, Save as).
Primitivy stěnového modelování (Circle, Polygon, Plane)
4. Systém DESIGN CAD: Zoom, Fit to Window, ikony uchopení,
BORLAND DELPHI: Seznámení se s prostředím,
samostatný jednoduchý program (řez RGB - krychlí).
5. Systém DESIGN CAD: Operace s křivkami a plochami
(Make Slane, Surface Connect, S. Patch, Cut Plane, Plane Subtract).
BORLAND DELPHI: Konstrukce křivek - - individuální práce s algoritmy
6. Systém DESIGN CAD: Primitivy objemového modelování
(Box, Wall, Cylinder, Sphere)
a operace s nimi (Add, Subtract, Intersect, Slice),
příkazy vizualizace Hide, Shade. Material, Light Source.
BORLAND DELPHI: Transformace v rovině
7. Systém DESIGN CAD: Práce s bloky - označení bloku
(Selection Move, -Duplicate, -Rotate, -Mirror, -Scale, -Zoom).
Translační a rotační šablonování. Info Box.
BORLAND DELPHI: Modelování technických pohybů v rovině,
8. Systém DESIGN CAD: Kopírování bloků (Array, Circular Array),
celkové shrnutí poznatků a zadání semestrální práce
v systému DESIGN CAD.
BORLAND DELPHI: Modelování technických křivek v rovině.
9. Systém DESIGN CAD: Řešení semestrální práce
BORLAND DELPHI: Hranové modely ploch a jednoduchých těles
v kosoúhlé a kolmé axonometrii a lineární perspektivě,
jejich srovnání s týmiž modely v DESIGN CAD.
10.Systém DESIGN CAD: Řešení semestrální práce
BORLAND DELPHI: Hranové modely technických ploch
11.Systém DESIGN CAD: Řešení semestrální práce
BORLAND DELPHI: Řešení viditelnosti a konstantní stínování.
Srovnání vektorového Painter's algoritmu z přednášek
a rastrových algoritmů používaných v DESIGN CAD.
12.- 14. Řešení semestrálních prací.
Literatura - základní:
1. Foley, van Dam: Computer Graphics, , 0
2. : Design CAD for Windows, , 0
Literatura - doporučená:
1. Martišek, D.:: Počítačová geometrie a grafika, , 0
2. Martišek, D.:: Design CAD 3D, , 0
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Učitelství matematiky a technické mechaniky SS -- kl 4 Povinný 2 1 L