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科目一覧へ戻る | 2021/09/16 現在 |
開講科目名 /Course |
コンピュータグラフィックス/Computer Graphics |
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時間割コード /Course Code |
S1400300_S1 |
開講所属 /Course Offered by |
システム工学部/Faculty of Systems Engineering |
ターム・学期 /Term・Semester |
2021年度/Academic Year 第3クォーター/3Q |
曜限 /Day, Period |
火/Tue 3, 火/Tue 4 |
開講区分 /Semester offered |
第3クォーター/3Q |
単位数 /Credits |
2.0 |
学年 /Year |
3,4 |
主担当教員 /Main Instructor |
床井 浩平 |
科目区分 /Course Group |
_ |
授業形態 /Lecture Form |
|
教室 /Classroom |
学術情報センター第3演習室/学術情報センター第3演習室 |
教員名 /Instructor |
教員所属名 /Affiliation |
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床井 浩平 | システム工学部(教員) |
授業の概要・ねらい /Course Aims |
コンピュータグラフィックス(CG)とは,コンピュータとグラフィック周辺装置を用いて画像や映像を作成したり処理したりする技術,またはそれにらよって作成された画像や映像のことをいいます.つまりコンピュータを使って絵を描くわけですが,それには絵の具やキャンバスのような画材とか,カメラと被写体といった道具や環境を,コンピュータを使って実現しなければなりません.既にそういう道具として使える「CGソフトウェア」がたくさん開発されていて,子供でも簡単にCGやアニメーションが作成できるようになっています.そこでこの授業では,CGの理論と実装方法に関する学習を通して,様々なCGソフトウェアが提供している機能を最大限に活用するためのノウハウと,自分でそういうソフトウェアを開発する際に必要になる基礎的な知識の習得を目指します.線形代数I,線形代数II,微積分I,微積分II,メディア情報数理,図形数理A,図形数理Bを通じて学習した数学の知識と,イメージ情報処理A,イメージ情報処理Bで学んだ画像の理論を下地にして,物体形状のコンピュータ上での表現と操作,および陰影計算や投影像の作成方法を学び,情報処理I,II,メディアプログラミング演習を通じて学習したプログラミング技術をもとに,実際にそれらのソフトウェアによる実装を行います. |
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到達目標 /Course Objectives |
CGが物体形状をコンピュータのデータとして再現したり,照明光の反射や運動などの物理現象をモデル化したりすることの上に成り立っていることを理解し,さらにデータやモデルから画像を生成するアルゴリズムの理解や,実際に画像生成プログラムの基本部分を自分で作成できる知識の獲得を目指します. |
教科書 /Textbook |
資料を Web 上に用意します. |
参考書・参考文献 /Reference Book |
必要に応じて指示します. |
履修上の注意 ・メッセージ /Notice for Students |
授業の内容はCGで用いられる各種の技術の「使い方」ではなく,それらを使ったシステムの「作り方」に関するものです.したがって,内容は数学にプログラミングを組み合わせたものとなり,多少難解な部分があると思われます.しかし,そのような技術には自分で実装しなければ理解できない部分も少なくないので,課題を含め,積極的に自分で試してみる意欲が必要です. |
履修する上で必要な事項 /Prerequisite |
C 言語によるプログラミングを行います.学術情報センターの演習室のパソコンを使用しますが,自宅等で宿題のプログラムを作成する場合は個人所有のパソコンにもソフトウェアをインストールしてください. |
授業時間外学修についての指示 /Instructions for studying outside class hours |
本授業の授業計画に沿って,準備学習に2時間,復習と毎回の授業で課す宿題に4時間を充ててください.さらに,毎回の授業ごとに授業内容に関連する課題の調査・考察や宿題を拡張した独自の課題を設定し,自主的に学修することを求めます. |
その他連絡事項 /Other messages |
https://web.wakayama-u.ac.jp/~tokoi/lecture/cg/ |
科目ナンバリング /Course Numbering |
S3110J03J |
成績評価の方法・基準 /Grading Policies/Criteria |
講義中の課題の評価を3点満点×7,講義後に提出する宿題を未提出:0点,期限遅れ:2点,期限内に提出:3点,提出されたものが正常に動作:4点、高評価:5点とし,これらの合計56点を60点満点に換算します.それに学期末の試験の点数を40点満点に換算したものを加えて,成績の評価とします. |
授業理解を深める方法 /How to deepen your understanding of classes |
この講義では講義中に課す課題及び宿題で実際にプログラミングを行って,講義内容の理解とプログラミング能力の養成を行います.自分で宿題の実装方法は一つではないので,自分で試行錯誤して,自分の考える動作を実現してください.プログラミング,とくにデバッグという作業では,そのような試行錯誤の経験が非常に重要です. 【「アクティブ・ラーニング」実施要項 ③発見学習・体験学習、⑥学生自らが実施する調査やトレーニングを必要とする学習、⑦発展的な課題に取り組むことを促す仕掛けをともなう学習】 |
履修を推奨する関連科目 /Related Courses |
メディアプログラミング演習,CG制作演習,図形数理A,図形数理B,イメージ情報処理A,イメージ情報処理B |
オフィスアワー /Office Hours |
水曜日・第2時限,北1号館7階710号室 |
No. | 回(日時) /Time (date and time) |
主題と位置付け(担当) /Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 /Methods and contents |
備考 /Notes |
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1 | 10/5 | 概要説明 | ■すこしだけ数学のおさらい:CGで使われる線形代数を中心とした数学的基礎を復習します。 ■「画材」としてのコンピュータ:コンピュータの構造にもとづいて、それを使って映像を生成する手順について解説します。 |
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2 | 10/12 | 走査変換 | ■線や円を描く:ラスターグラフィックスにおいて「点」で図形を描く方法を解説します。 ■三角形を塗りつぶす:三角形の領域を塗りつぶす方法を解説します。 |
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3 | 10/19 | 形状の表現と操作 | ■形の情報をデータにする:物の形をどのようにしてコンピュータ上で表現するのかを解説します。 ■立体形状を定義する:立体の形状をコンピュータ上で表す方法について解説します。 |
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4 | 10/26 | 座標系と変換の理論 | ■空間に立体を配置する:立体のデータをコンピュータ内に構築した3次元空間に配置する方法について解説します。 ■スクリーンに映す:コンピュータ内に配置された3次元形状を画面に投影する方法について解説します。 |
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5 | 11/2 | 隠面消去処理と陰影付け | ■見えない所を隠す:画面に投影された3次元形状のうち隠されて見えない部分を取り除く方法について解説します。 ■光を当ててみる:画面に描かれた3次元形状にコンピュータ内の3次元空間内に設定した光源の光を当てたときの反射光の強さを求める方法について解説します。 |
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6 | 11/9 | スムーズシェーディングとテクスチャマッピング | ■曲面に見せかける:表面が三角形で構成された多面体の3次元形状を曲面のように見せかけるテクニックについて解説します。 ■表面に別の画像を貼り付ける:3次元形状の表面に画像を貼り付けることによって表面の色や質感を細かく制御する方法について解説します。 |
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7 | 11/16 | レイトレーシング |
■もう一つのレンダリング方式:コンピュータ内の空間に配置された3次元形状を画面に投影するのではなく視点からコンピュータ内の空間をサンプリングすることにより3次元形状を描く手法について解説します。 | |
8 | 11/30 | アニメーションと試験 | ■動きを与える:コンピュータ内の空間に配置されている3次元形状の位置などのパラメータを時間的に変化させて動きを付ける方法について解説します。 ■試験 |