Компьютерная графика, геометрическое моделирование и решаемые ими задачи; графические объекты, примитивы и их атрибуты; представление видеоинформации и ее машинная генерация; графические языки; метафайлы; архитектура графических терминалов и графических рабочих станций; реализация аппаратно-программных модулей графической системы; базовая графика; современные стандарты компьютерной графики; графические диалоговые системы; применение интерактивной графики в информационных системах.
| № п/п
| Наименование раздела дисциплины
| Содержание раздела
| |
|
| Введение.
| История развития компьютерной геометрии и графики. Визуальное представление информации. Знаковая, координатная и видеоинформация. Анализ, синтез и обработка изображений. Геометрическое моделирование и геометрические абстракции.
| |
|
| Математические основы компьютерной графики и геометрическое моделирование.
| Ортогональные системы координат. Понятие точки, линии, поверхности. Многомерные пространства и проекции. Модели изображений. Непрерывная модель изображений. Дискретная модель изображений. Базисное пространство изображения. Разложение изображения через базис. Волновое представление изображения.
Растровая графика. Двумерные матричные преобразования. Однородные координаты и матричное представление двумерных преобразований.
Фракталы и фрактальная геометрия. Алгебраические фракталы, геометрические фракталы, стохастические фракталы.
Векторная графика. Графические примитивы. Языки описания графических объектов. Описание кривых и поверхностей. Аппроксимация кривых. Полиномы Эрмита и Безье. Сплайны. Введение в конструктивную геометрию.
|
|
| Растровая графика и поэлементная обработка растровых изображений.
| Растровая графика и ее обработка. Пикселы. Вокселы. Разрешение. Глубина цвета. Корреляция соседних ячеек Особенности восприятия растровых изображений. Дискретизация и квантование. Генераторы векторов на растре. Яркость и контраст. Системы кодирования цвета, цветовые модели.
Теоретические и практические аспекты поэлементных преобразований. Изменение контраста, координатные преобразования. Методы закраски и текстуры. Выделение и обработка областей в Adobe Photoshop и Matlab. Морфологические преобразования, преобразования Хафа, бинаризация, сегментация, искусственное зашумление и размытие растровых изображений.
Цифровая фильтрация изображений. Принципы локальной фильтрации изображений. Теоретические основы линейной фильтрации. Линейные фильтры. Алгоритмы свертки. Фильтры сглаживания шумов. Рекуррентная каузальная фильтрация изображений. Рекурсивные линейные фильтры. Нелинейные фильтры. Медианная фильтрация. Байесовская фильтрация изображений. Фильтры визуальных эффектов в Adobe Photoshop.
Методы и алгоритмы кодирования растровых изображений. Определения. Кодирование Хаффмана. Статистические методы одномерного и двухмерного сжатия. Алгоритмы группового кодирования RLE и LZW. Пороговое кодирование. Двухмерное сжатие с потерей информации. Фрактальное сжатие.
| |
|
| Представление видеоинформации и ее машинная генерация.
| Поддержка форматов видео.Загрузка видео. Свойства видео. Набор функций Signal Processing для видео в Matlab. Способы получения видео. Представление видео. Кадр и частота кадра. Размеры видео. Скорость видеопотока (битрейт). Продолжительность видео. Число кадров в видео. Качество видео. Артефакты видео. Цвет видео. Сжатие видео. Форматы видео. Средства поддержки видео на компьютере. Видеосистема ПК. Типы видео и его сжатие, цветоощущение и модели цвета.
|
|
| Архитектура графических терминалов и графических рабочих станций.
| Мониторы, графические адаптеры, плоттеры, принтеры, сканеры; графические процессоры, аппаратная реализация графических функций. Графические контроллеры. Графические процессоры. Видеокарты в персональном компьютере. Узлы растрового видеоадаптера: видеоконтроллер, видео BIOS, видеопамять, специальный цифро-аналоговый преобразователь, кварцевый осциллятор, интерфейс с системной шиной. Организация данных в видеопамяти адаптера в виде битовых плоскостей. Архитектура видеопамяти «в глубину», слоистая архитектура, смешанная архитектура. Устройства графического ввода. Сканирование изображений. Виртуальные устройства ввода. Устройства графического вывода. Печатающие устройства. Полиграфический растр. Графический движок программы Adobe Photoshop CS6, требуемые видеокарты для работы с 3D.
| |
|
| Рреализация аппаратно-программных модулей графической системы.
| Основные элементы компьютерного рисования (перья, кисти, шрифты, битовые изображения). Графические библиотеки в языках программирования. Кадровый буфер и таблицы цветности. Методы развертки изображения. Особенности передачи цвета. Набор функций Image Processing для обработки изображений в Matlab. Артефакты изображения и способы их количественной оценки. Программная реализация неэталонной, псевдоэталонной и эталонной количественных оценок качества динамических и статических изображений. Особенности создания фильтров изображения. Работа с базами данных тестовых изображений Tampere Image Database, IVC Database, LIVE Database, Toyama Database и способы создания аналогичных баз данных.
| |
|
| Современные стандарты компьютерной графики.
| Международный графический стандарт PHIGS. Структуры и фильтры атрибутов в PHIGS. GDI-графика. Отображение информации на экране ЭЛТ, на жидкокристаллических матричных панелях. Эргономические характеристики электронных изображений. Госты и стандарты на эргономические характеристики изображений, связанные с используемым носителем. Показатели четкости изображения. Рекомендация ITU-R BT.500-11. Методология оценки качества телевизионных изображений. Работа групп экспертов MPEG и JPEG. Группа экспертов VQEG. Технология потоковых данных мультимедиа Real Audio/Video.
| |
|
| Применение интерактивной графики в информационных системах.
| Носители графической информации. Мультимедиа и гипермедиа. Визуализация данных. Обучающие системы. Издательские системы.
| |
|
| Заключение.
| Проблемы и перспективы развития компьютерной геометрии и графики.
| |
| | | | | |
