Γραφικά Υπολογιστών

Γενικά

  • Κωδικός Μαθήματος: 1969
  • Εξάμηνο: 9ο
  • Τύπος Μαθήματος: Επιστημονικής Περιοχής (ΕΠ)
  • Είδος Μαθήματος: Επιλογής (ΕΠ)
  • Γνωστική Περιοχή: Προγραμματισμός και Αλγόριθμοι (ΠΑ)
  • Διδασκαλία Θεωρίας: 4 ώρες/εβδομάδα
  • Πιστωτικές μονάδες ECTS: 6
  • Γλώσσα διδασκαλίας και Εξετάσεων: Ελληνικά
  • Το μάθημα προσφέρεται σε φοιτητές Erasmus

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Το μάθημα Γραφικά Υπολογιστών μελετά τα σύγχρονα συστήματα απεικόνισης γραφικών, τη σχεδίαση με βάση τον υπολογιστή, και προγραμματιστικά εργαλεία (APIs). Ο κυριότερος στόχος του μαθήματος είναι να αποκτήσει κάθε σπουδαστής τις κατάλληλες γνώσεις και δεξιότητες έτσι ώστε να κατανοεί το θεωρητικό υπόβαθρο των σύγχρονων γραφικών συστημάτων και είναι σε θέση να υλοποιεί αυτοδύναμες εργασίες επάνω στο σχεδιασμό και προγραμματισμό 2D & 3D εφαρμογών. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση :

  • Να κατανοεί τον τρόπο λειτουργίας των αλγορίθμων που χρησιμοποιούνται σε γραφικά συστήματα (παράστασης βασικών σχημάτων σε πλεγματικές οθόνες, αλγόριθμοι απόκρυψης & φωτισμού)
  • Να χειρίζεται διεπαφές λογισμικών σχεδιασμού, επεξεργασίας και προγραμματισμού 2D/3D γραφικών.
  • Να κατανοεί τα διάφορα συστήματα συντεταγμένων (ομογενών, καρτεσιανών, πολικών, σφαιρικών) και τους γεωμετρικούς μετασχηματισμούς 2Δ/3Δ.
  • Να υλοποιεί αλγορίθμους σχεδίασης και μετασχηματισμών
  • Να δημιουργεί εικονικές σκηνές με απλά γραφικά συστατικά (γραμμές, κύκλους, επιφάνειες), απλά παιγνίδια και κινούμενες εικόνες με την χρήση εφαρμογών.
  • Να γνωρίζει τα μοντέλα φωτισμού και σκίασης και τον χειρισμό της εικονικής κάμερας.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Υλικό (Hardware): Συσκευές εισόδου όπως συστήματα οδηγούμενα από κάμερα, συσκευές με γυροσκοπική λειτουργία, τρισδιάστατοι σαρωτές, γάντια και φόρμες εικονικής πραγματικότητας, πειραματικές διατάξεις. Συσκευές εξόδου γραφικών όπως οθόνες, 2Δ/3Δ εκτυπωτές, βίντεο.

Τεχνικές γραφικής απεικόνισης, Γεωμετρικοί μετασχηματισμοί, Αλγόριθμοι σχεδίασης ευθειών και καμπυλών, Χρωματισμός πολυγώνων, Αλγόριθμοι ταύτισης και αντιταύτισης, Συστήματα συντεταγμένων και μετασχηματισμοί, Αλγόριθμοι απόκρυψης ακμών και επιφανειών, Χρωματικά μοντέλα, διαφάνεια, Ανάκλαση, απεικόνιση υφής και ανάγλυφου (τεχνικές χαρτογράφησης υφών -Texture Mapping), αποδοση επιφανειών ( Phong, Gauraud), απεικόνιση ανακλάσεων, Μοντέλα φωτισμού και ανίχνευση ακτίνων. OpenGL. Animation.

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι - Αξιολόγηση

Οργάνωση Διδασκαλίας
Δραστηριότητα Φόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις52
Συγγραφή και παρουσίαση υποχρεωτικής εργασίας56
Ατομική Μελέτη και ανάλυση βιβλιογραφίας72
Σύνολο 180
Αξιολόγηση φοιτητών

1. (20% της βαθμολογίας) Κάθε φοιτητής/τρια με την χρήση του προγράμματος σχεδίασης Google Sketchup πρέπει να σχεδιάσει ένα κτήριο γνωστό ή της αρεσκείας των ή την εσωτερική διακόσμηση οικίας ή ένα αμάξι ή μια σκηνή υπαίθρου, πόλης, κλπ).

2α. (50% της βαθμολογίας) Γραπτή τελική εξέταση στο θεωρητικό μέρος του μαθήματος που περιλαμβάνει:
- Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής
- Ασκήσεις που αφορούν απλούς αλγορίθμους και προβλήματα στα γραφικά
- Ανάπτυξη θέματος θεωρητικού περιεχομένου

2β. (30% της βαθμολογίας) Κάθε φοιτητής παρουσιάζει στους υπόλοιπους φοιτητές του μαθήματος ένα θέμα που αφορά τα Γραφικά Υπολογιστών και/ή την εφαρμογή τους. Η παρουσίαση γίνεται σε μορφή διαφανειών (slides). Παραδοτέα αυτής της παρουσίασης είναι α) το κείμενο (6-20 σελίδες) σε .doc ή pdf μορφή και β) οι διαφάνειες (16-30 σελίδες) σε .ppt ή .pdf μορφή

-- Αντί του 2α και 2β δίνεται η δυνατότητα σε φοιτητές/τριες να αναλάβουν ένα πρότζεκτ και να ασχοληθούν :
α) με προγραμματισμό (σε γλώσσες όπως C/C++, java, python, C#, processing, HTML5, CSS, javascipt, jquery, κλπ.) για την δημιουργία γραφικών αντικειμένων, σκήνων, animation, ταινιών,
β) δημιουργία ταινίας animation ή παιγνιδιού με κάποιο framework (three.js, Babylon.js, κλπ) ή κάποια εφαρμογή όπως Blender, Unity 3D, Unreal engine, 3dsMax κλπ.
Το αποτέλεσμα παρουσιάζεται στους φοιτητές και στον διδάσκοντα του μαθήματος.
Παραδοτέα αυτής της δραστηριότητας είναι α) περιγραφή του προτζεκτ (κείμενο 10-30 σελίδες) σε .doc ή pdf μορφή, β) διαφάνειες παρουσίασης (16-30 σελίδες) σε .ppt ή .pdf μορφή, και γ) το πρότζεκτ (animation, παιγνίδι, ταινία κλπ.)

-- Το ως άνω σχήμα αξιολόγησης του μαθήματος γνωστοποιείται στους ενδιαφερόμενους φοιτητές με τους ακόλουθους τρόπους: α) κατά την πρώτη διάλεξη , β) την ιστοσελίδα του μαθήματος και β) με γραπτές ανακοινώσεις εξαμήνου σε ιστοσελίδα του τμήματος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος "Εύδοξος"
  1. Θεοχάρης, Θ. κ.ά., Γραφικά και Οπτικοποίηση- Αρχές και αλγόριθμοι. Εκδόσεις Συμμετρια, 2010. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 35474
  2. Baker&Hearn. Γραφικά Υπολογιστών με OpenGL, 3η εκδοση. Εκδοσεις Tζιολα, 2011. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 77119515