Nazwa przedmiotu: Kierunek: Informatyka Rodzaj przedmiotu: moduł specjalności obowiązkowy: Inżynieria oprogramowania Rodzaj zajęć: wykład, laboratorium I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU GRAFICZNE MODELOWANIE SCEN 3D Graphical 3D scenes modeling Forma studiów: Stacjonarne Poziom kwalifikacji: I stopnia Liczba godzin/tydzień: 2W, 2L Kod przedmiotu: D5_01 Rok: III Semestr: V Liczba punktów: 5 ECTS PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE C1. Zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami, możliwościami realizacyjnymi i tendencjami rozwojowymi rzeczywistej grafiki trójwymiarowej, a także zapoznanie z podstawowymi problemami profesjonalnej grafiki oraz metodami i algorytmami stosowanymi do ich rozwiązywania.. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w rozwiązywaniu problemów graficznych, tworzenia rozbudowanych scen 3D, programowania symulatorów, gier komputerowych oraz wizualizacji. C3. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie pracy samodzielnej i zespołowej, opracowywania sprawozdań, analizowania uzyskanych wyników, itp. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Wiedza z zakresu matematyki, podstaw programowania oraz grafiki komputerowej i wizualizacji 2. Umiejętność wykonywania działań matematycznych do rozwiązywania postawionych zadań związanych z modelowaniem oświetlenia, rzucaniem cienia i renderingiem. 3. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji i dokumentacji technicznej. 4. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie. 5. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań. EFEKTY KSZTAŁCENIA EK 1 posiada podstawową wiedzę teoretyczną z zakresu programowania prostych scen trójwymiarowych, EK 2 zna tendencje i kierunki rozwoju w zakresie projektowania i programowania systemów wizualizacyjnych, symulatorów, gier komputerowych i innych graficznych narzędzi inżynierskich, EK 3 potrafi wyznaczyć podstawowe parametry dla oświetlenia scen, parametry materiałów, teksturowania, parametry dodawanej mgły i rzucania cieni na scenę oraz parametry innych podstawowych metod stosowanych w tworzeniu rzeczywistych scen.
EK 4 ma ogólną wiedzę w zakresie funkcjonowania narzędzi do modelowania statycznych i dynamicznych obrazów 3D oraz tworzenia animacji komputerowych, EK 5 jest zdolny zaproponować własne pomysły w zamodelowaniu ruchu kamery po scenie. EK 6 posiada wiedzę na temat sposobów renderingu scen statycznych i dynamicznych. EK 7 potrafi wykorzystać węzły siatek wygenerowanych w narzędziach do modelowania grafiki 3D w celu ich przetwarzania w sposób programowy. EK 8 potrafi wykorzystać elementy sztucznej inteligencji w prostych autorskich grach. EK 9 potrafi pracować samodzielnie oraz w zespole, a także przygotować z przebiegu realizacji ćwiczeń. TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć WYKŁADY Liczba godzin W 1 Grafika trójwymiarowa, rzeczywistość scen 2 W 2 Używanie popularnych bibliotek graficznych 2 W 3 Elementarne obiekty geometryczne, rysowanie w przestrzeni, wykorzystanie 2 buforów W 4 Podstawowe przekształcenia geometryczne do animacji i ruchu po scenie 2 W 5 Kolor, cieniowanie, materiały i oświetlenie 2 W 6 Kolor, cieniowanie, materiały i oświetlenie, metody tworzenia cienia rzucanego 2 przez obiekty W 7 Zaawansowane operacje na kolorach i materiałach przezroczystość i odbicie 2 W 8 Przetwarzanie grafiki, mapy bitowe, pikselowe 2 W 9 Tekstury, odwzorowanie tekstur 2 W 10 Tekstury głębi, cienie 2 W 11 Krzywe i powierzchnie 2 W 12 Potoki, listy wyświetlania, grafika interaktywna symulatory 2 W 13 Biblioteki graficzne w systemie Windows i Linux 2 W 14 Przetwarzanie wierzchołków i fragmentów, metody optymalizacji 2 W 15 Optymalizacja a jakość scen 2 Forma zajęć LABORATORIUM Liczba godzin L 1 Pierwszy program, szablon dołączania i stosowania bibliotek OpenGL i GLUT 2 L 2 Rzutowanie, wykorzystanie trzech standardowych metod rzutowania tworzących 2 przestrzenie ograniczające L 3,4 Elementarne obiekty geometryczne, bufory, stosowanie różnych technik 4 wizualizacji obiektów L 5,6 Przekształcenia geometryczne, poruszanie obiektów, ruch kamery 4 L 7 Światła i materiały, światło globalne 2 L 8 Rodzaje świateł, wektory normalne, światła kierunkowe 2 L 9 Rysowanie cieni, tworzenie macierzy cieni 2 L 10,11 Mieszanie kolorów, przezroczystość i odbicie 4 L 12,13 Dodawanie tekstur 4 L 14 Grafika interaktywna, proste symulatory 2 L 15 Optymalizacja przetwarzania rzeczywistej grafiki 2 NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych 2
2. opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń 3. przykładowe systemy sterujące i biometryczne 4. instrukcje do wykonania ćwiczeń laboratoryjnych 5. profesjonalne studio nagrań do rejestracji dźwięków i obrazów 6. programy inżynierskie do analizy i przetwarzania sygnałów dźwiękowych oraz statycznych i dynamicznych obrazów 7. stanowiska do ćwiczeń wyposażone w urządzenia do rejestracji i odtwarzania sygnałów akustycznych i wizyjnych SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA). ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych. ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń. ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania. ocena aktywności podczas zajęć. ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji uzyskanych wyników zaliczenie na ocenę*. ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu zaliczenie wykładu (lub egzamin) *) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Godziny konsultacji z prowadzącym Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych, projektów (czas poza zajęciami laboratoryjnymi) Przygotowanie do zaliczenia, kolokwium Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 30W 30L 60 h 5 h 15 h 15 h 10 h 20 h Suma 125 h SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i projektowych 5 ECTS 2.6 ECTS 2.2 ECTS LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. Richard S. Wright jr, Michael Sweet: OpenGL Księga eksperta Wydanie III, Helion2005 2. Jackie Neider, Tom Davis, Mason Woo: OpenGL Programming Guide The RedBook 3. Kevin Hawkins, Dave Astle: OpenGL. Programowanie gier, Helion 2003 4. The official OpenGL web page, http://www.opengl.org 3
PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1. dr inż. Mariusz Kubanek mariusz.kubanek@icis.pcz.pl MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Efekt kształcenia EK1 EK2 EK3 EK4 EK5 EK6 EK7 EK8 EK9 Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) K_W12 K_U20 K_U01 K_U12 K_W22 K_U12 K_U20 K_U01 K_U02 K_U03 K_K04 Cele przedmiotu Treści programowe Narzędzia dydaktyczne C1 W1-15 1,3 C1 W10,11 1,3 W2-5,9 L1-7 1,4,6-7 C1 W1,5,11 1,5 W7,13-14 L8-9,13-14 1-2,4-7 Sposób oceny C1 W6 1,3 W6,8,10 L10-11 W10-15 L12-15 1-4,6-7 1,3,7 C3 L1-15 2,4 II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Efekt 1,2,4,6 Student opanował 3D, potrafi podać przykłady stosowania grafiki 3D Na ocenę 2 Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu 3D Student częściowo opanował wiedzę z zakresu 3D Student opanował 3D, potrafi wskazać właściwą metodę realizacji konkretnych efektów Student bardzo dobrze opanował materiału objętego programem nauczania, samodzielnie zdobywa i poszerza 4
Efekt 3,5,7,8 Student posiada umiejętności stosowania wiedzy w praktycznym rozwiązywaniu problemów związanych z modelowaniem i programowaniem scen 3D Efekt 9 Student potrafi efektywnie prezentować i dyskutować wyniki własnych działań wyznaczyć podstawowych parametrów wybranych metod stosowanych podczas programowania grafiki trójwymiarowej, nawet z pomocą wytyczonych instrukcji oraz prowadzącego Student nie opracował sprawozdania/ zaprezentować wyników swoich badań wykorzystać zdobytej wiedzy, zadania wynikające z realizacji ćwiczeń wykonuje z pomocą prowadzącego ćwiczenia, ale nie potrafi dokonać interpretacji oraz analizy wyników własnych badań trójwymiarowych Student poprawnie wykorzystuje wiedzę oraz samodzielnie rozwiązuje problemy wynikające w trakcie realizacji ćwiczeń ćwiczenia, potrafi prezentować wyniki swojej pracy oraz dokonuje ich analizy wiedzę przy użyciu różnych źródeł Student potrafi dokonać wyboru technik modelowania i programowania scen 3D oraz wykonać zaawansowane aplikacje wykorzystujące takie techniki, potrafi dokonać oceny oraz uzasadnić trafność przyjętych metod ćwiczenia, potrafi w sposób zrozumiały prezentować, oraz dyskutować osiągnięte wyniki Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia odpowiadające ocenie wyższej III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE 1. Wszelkie informacje dla studentów (prezentacje do zajęć, instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych, przykładowe aplikacje) dostępne są na stronie internetowej http://icis.pcz.pl/~mkubanek, w zakładce Dydaktyka. 2. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć danego z przedmiotu. 5