Инженерная и компьютерная графика для студентов 1 курса ФТИ

Список заданий для лабораторного практикума

Лекции по курсу

Лекция 1. Общие сведения о компьютерной графике. Растровая и векторная графика. Восприятие света и цвета глазом человека. Цветовые модели.

Лекция 2. Растровые алгоритмы и характеристики растра.

Лекция 3. Алгоритмические основы трёхмерной графики.

Лекция 4. Создание реалистичных трёхмерных изображений.

Лекция 5. Кривые в компьютерной графике.

Лекция 6. Конструкторская документация. Стандарты оформления чертежей.

Лекция 7. Правила построения изображений на чертежах. Виды, разрезы, сечения.

Лекция 8. Нанесение размеров на чертежах. Резьба и резьбовые соединения на чертежах.

Лекция 9. Условности и упрощения на чертежах. Точность. Соединения и зубчатые передачи.

Дополнительная лекция: Лекция А. OpenGL. Основы.

Вопросы к экзамену (зачёту)

Компьютерная графика

1. Анализ и синтез изображений, растровая и векторная графика. Компьютерная и инженерная графика как наука и индустрия. Основные понятия и определения.

2. Цвет, аддитивный и субтрактивный синтез цвета, цветовые модели в компьютерной графике: RGB, CMY(K), YCbCr, HSV, HLS, L*a*b*. Цветовое пространство. Глубина цвета. Локус. Цветовая температура. Восприятие света и цвета глазом человека.

3. Растровые алгоритмы компьютерной графики. Антиалиасинг, сглаживание, дизеринг. Алгоритмы рисования окружности и отрезка. Инкрементный алгоритм Брезенхема. Алгоритмы закрашивания.

4. Аффинные преобразования координат. Системы координат трёхмерной сцены (мировая, объектная, экранная). Однородные координаты. Матрица преобразований и примеры её использования. Центральная (перспективная) проекция. Стереоскопическая проекция.

5. 3D-алгоритмы удаления невидимых граней и рёбер. Алгоритм Робертса. Алгоритм Z-буфера. Алгоритм художника. Алгоритм Варнока.

6. Моделирование реалистичного отражения, преломления и поглощения света. Методы закрашивания граней Фонга и Гуро. Построение реалистичных изображений поверхностей.

7. Модель прямой и обратной трассировки лучей. Адаптивная и распределенная трассировка лучей. Метод излучательности. Метод фотонных карт.

8. Язык OpenGL. Набор функций, видовые и координатные преобразования. Управление источниками света. Базовые библиотеки. 

9. Кривые в компьютерной графике. Параметрическое представление. Кривые Безье и их свойства. Кусочно-полиномиальные кривые: B-сплайн, рациональный B-сплайн, β-сплайн, NURBS: свойства и применение. Фрактальные кривые.

Инженерная графика

1. Понятие конструкторского документа. Стандарты ЕСКД. Состав и назначение конструкторской документации. Основные термины. Требования к чертежу общего вида и к чертежу детали в конструкторской документации.

2. Стандарты на форматы, типы линий, масштабы, шрифты, штриховки.

3. Способы проецирования и их классификация. Основные способы параллельного проецирования на плоскость. Изометрия, диметрия, триметрия. Коэффициенты искажения. Правила построения видов на чертежах. Главное изображение, основные изображения.

4. Понятие вида. Дополнительный, местный и развёрнутый вид.

5. Разрезы, сечения, их классификация и способы построения. Сложные разрезы, в том числе ступенчатые и ломаные. Местный разрез. Соединение вида и разреза. Развёртки. Вынесенные и наложенные сечения. Выносные элементы.

6. Правила нанесения размеров на чертежах (линейных, угловых, радиусов и диаметров). Размерные линии и размерные числа. Специальные символы, используемые при нанесении размеров (обозначение квадратов, фасок, размеров по дуге, сферических элементов и т.п.). Обозначение конусности и уклона.

7. Обозначение отклонений, размеров для справок. Обозначение шероховатости поверхностей. Допуски формы и расположения, их обозначения.

8. Основные параметры резьбы. Изображение на чертежах резьбы (внутренней, внешней) и резьбовых соединений. Стандартные профили резьбы: метрическая, трапециедальная, трубная, с нестандартным профилем.

9. Условности и упрощения на чертежах. Нанесение размеров однотипных элементов. Изображение симметричных элементов. Нерассекаемые элементы на разрезах и сечениях. Выполнение разрыва на изображении. Штриховка в сечениях и разрезах.

10. Разъёмные соединения. Винтовое соединение. Шпоночное соединение. Шлицевое соединение.

11. Изображение неразъёмных соединений (сварка, пайка, склеивание, клепание, сшивание и др.).