Γραφικά Υπολογιστών

Γενικά

• Κωδικός Μαθήματος: 1969
• Εξάμηνο: 9ο
• Τύπος Μαθήματος: Εξειδίκευσης (ΕΞ)
• 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
• Προτεινόμενα προαπαιτούμενα μαθήματα: (1302) Μαθηματικά ΙΙI
• Συντονιστής: Κεραμόπουλος Ευκλείδης

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 φοιτητής 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 2D/3D.
• 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.

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Αυτόνομη και ομάδική εργασία
• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Περιεχόμενο Μαθήματος

– Υλικό: 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, 2D/3D εκτυπωτές, βίντεο

– Τεχνικές γραφικής απεικόνισης, γεωμετρικοί μετασχηματισμοί

– Αλγόριθμοι σχεδίασης ευθειών και καμπυλών

– Χρωματισμός πολυγώνων

– Αλγόριθμοι αντιταύτισης

– Συστήματα συντεταγμένων και μετασχηματισμοί

– Μέθοδοι ανίχνευσης επιφανειών

– Χρωματικά μοντέλα, διαφάνεια

– Ανάκλαση, απεικόνιση υφής και ανάγλυφου (τεχνικές χαρτογράφησης υφών), απόδοση επιφανειών ( Phong, Gauraud)

– Μοντέλα φωτισμού και ανίχνευση ακτίνων

– OpenGL, Animation

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι - Αξιολόγηση

Τρόπος Παράδοσης

• Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία.

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

• Χρήση λογισμικού παρουσιάσεων διαφανειών.
• Χρήση ηλεκτρονικής πλατφόρμας μάθησης (moodle).
• Ηλεκτρονική επικοινωνία με τους φοιτητές.

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση φοιτητών

1α. (70% της βαθμολογίας) Κάθε φοιτητής/τρια με την χρήση ενός προγράμματος σχεδίασης (π.χ. Blender, Unity 3D, Sketchup, κτλ) πρέπει να σχεδιάσει ένα τρισδιάστατο μοντέλο της αρεσκείας του.
1β. (30% της βαθμολογίας) Κάθε φοιτητής/τρια παρουσιάζει στους υπόλοιπους φοιτητές του μαθήματος την εφαρμογή του εμπλουτίζοντάς την με το αντίστοιχο θεωρητικό κομμάτι. Η παρουσίαση γίνεται σε μορφή διαφανειών (slides). Παραδοτέα αυτής της παρουσίασης είναι α) το κείμενο (8-10σελίδες) σε .doc ή pdf μορφή και β) οι διαφάνειες (10-15 σελίδες) σε .ppt ή .pdf μορφή.
Το αποτέλεσμα παρουσιάζεται στους φοιτητές και στον διδάσκοντα του μαθήματος.
Παραδοτέα αυτής της δραστηριότητας είναι α) περιγραφή του προτζεκτ (κείμενο 8-10 σελίδες) σε .doc ή pdf μορφή, β) διαφάνειες παρουσίασης (10-15 σελίδες) σε .ppt ή .pdf μορφή, και γ) το πρότζεκτ (animation, παιγνίδι, κλπ.)

ή

2. (100% της βαθμολογίας) Γραπτή τελική εξέταση στο θεωρητικό μέρος του μαθήματος που περιλαμβάνει:
- Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής
- Ασκήσεις που αφορούν αλγορίθμους και προβλήματα στα γραφικά
- Ανάπτυξη θέματος θεωρητικού περιεχομένου

-- 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 and Hearn. Γραφικά Υπολογιστών με OpenGL, 3η εκδοση. Εκδοσεις Tζιολα, 2011. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 77119515