Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    A számítógépes grafika alapjai

    A tantárgy angol neve: Basics of Computer Graphics

    Adatlap utolsó módosítása: 2012. május 30.

    Tantárgy lejárati dátuma: 2013. december 31.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki szak 

    Mérnök informatikus szak 

    Szabadon választható tantárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIAUJV04   4/0/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Vajk István,
    4. A tantárgy előadója
    Név

     

    Beosztás

     

    Tanszék, Intézet

     

    Dr. Iváncsy Szabolcs

     

    adjunktus

     

    Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

     

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít -
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIAU9004") )

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:

    A tárgyat nem vehetik fel azok, akik már előzőleg teljesítették a VIAU9004 (Számítógépes grafika alapjai) tárgyat.

    7. A tantárgy célkitűzése A tárgy a számítógépes grafika szabványaival, számítógépes képelőállítással és képfeldolgozással foglalkozik. Feladata megismertetni a hallgatókkal a grafikus szabványokat, ezek hardver és szoftver vonzatait. Ismerjék meg a hallgatók a kép előállításának, feldolgozásának és tárolásának alapjait, algoritmusait és eszközeit.

     

    8. A tantárgy részletes tematikája

    ALAPFOGALMAK:

    A számítogépes grafika fogalma, feladatköre, folyamata, felhasználási területei.

    ESZKÖZÖK:

    A számítógépes grafikában használt input és output eszközök ismertetése, szerkezeti felépítésük és működésük összefoglalása. (Billentyűzet, egér, potenciométer, joystick, tablett, digitalizáló, scanner, videó kamera, raszter és vektor képernyők, printer, plotterek, rajzgépek stb.)

    SZABVÁNYOK:

    A szabványok feladata, jelentősége. Szabványosítási törekvések, a CORE ismertetése. Elfogadott grafikus szabványok, a GKS és a PHIGS alapelvei. A grafikus munkahely fogalma és szerepe. A transzformációs út és az adattárolás helye az egyes szabványokban. A metafile fogalma és felépítése. A szegmensek és a struktúrák fogalma, az ezeken végezhető műveletek. A metafile feldolgozása, képelemek (pont, vonal, poligon, marker, polimarker, szöveg, szimbólum stb.), attribútumok (típus, szín, méret stb.). A CGM szabvány. Hibakezelés az egyes szabványokban.

    2D ALAPFELADATOK ÉS RUTINOK:

    A kétdimenziós transzformációk elmélete és szubrutinjai. A vágás fogalma, módszerei (állandó kordinátájú vágás, vágás poligonnal, vonal vágása, poligon vágása), ezek szubrutinjai vektoros és raszteres megoldásban. Felület szinezési és kitöltési feladatok megoldása, ezek vektoros és raszteres szubrutinjai.

    Képelemek rajzolása vektor algoritmusokkal (pont, egyenes, marker, betű, szimbólum). Ugyanezen elemek, valamint a kör raszteres algoritmusa.

    INTERAKTÍV GRAFIKA ALAPJAI:

    Ember-gép kapcsolat alapvető kérdései (színdinamikai problémák, pozicionálás a látómezőben, a kommunikáció és a visszacsatolás kérdései). A kurzorkezelés megoldásai, menütechnikák (egysoros, többsoros, lenyíló, görgetett, ikonos stb.) és menü típusok (informatív, kiválasztásos, válaszadó stb.) ismertetése. Kép editálási funkciók (kicsinyítés, nagyítás, ablakozás, zoomolás, elmozgatás, rámutatás, képelem kiválasztása, törlése és bevitele, attribútum változtatás stb.) algoritmusai és módszerei. Szerkesztő algoritmusok és eljárások (párhuzamosítás, merőlegesítés, ívmetszés stb.) A dokumentálás (hardcopy készítés) kérdései, szín szerinti rendezés, tollmozgás optimalizálása, felületszinezési problémák.

    3D GRAFIKA:

    Drótváz modell rajzolása. 3D transzformációk, vágás, vetítési transzformációk (párhuzamos, perspektivikus, ferde vetítések stb.) A takart él eltávolítás módszerei, algoritmusai (zárt konvex testekre, tetszőleges síkokra, Z-buffer, scan line, area subdivision). Az árnyékolás és fényhatás elmélete pontszerű fényforrás és szórt fény esetén. Tükrözódési problémák megoldása. A sugárkövetési algoritmus ismertetése.

    GRAFIKUS PROCESSZOROK ÉS KÁRTYÁK:

    A 7220 grafikus display processzor parancsai és programozása.

    A GRAFAX 20/20 grafikus kártya felépítése (blokkvázlata), működése és szolgáltatásai.

    A KÉPFELDOLGOZÁS ELMÉLETE:

    A képfeldolgozás alapjai, a diszkrét és a gyors Fourier transzformáció. A képfeldolgozás módszerei és lépései. Kép bevitel, felbontás és kvantálás. A kép szűrésének algoritmusai, kiemelések és elmosások. Vonal detektálás algoritmusai (mátrix szűréssel, vonalas feldolgozás, terület bekerítés stb.). Görbe illesztési módszerek, polinom illesztése,  a Bezier poligon, B spline módszer. Az alakfelismerés módszerei (alaki egyezés, valószínűségi jellemzők). A karakterfelismerés algoritmusai (előfeldolgozás, etalon illesztés, sarok és folt módszer, szeletelő algoritmus, valószínűségi jellemzők vizsgálata ).

    Tervezett órai bontás a tantárgy oktatása során

    1.1

    Tantárgykövetelmények ismertetése.

    A számítogépes grafika fogalma, feladatköre, folyamata, felhasználási területei.

    1.2

    A számítógépes grafikában használt input eszközök ismertetése:  Billentyűzet, egér, potenciométer, joystick, scanner, digitális kamera, videó kamera,

    2.1

    A számítógépes grafikában használt input és output eszközök ismertetése: tablett, digitalizáló, bárkód olvasó, fényceruza, érintő pad, érintő képernyő.

    2.2

    A számítógépes grafikában használt input és output eszközök ismertetése:   raszter és vektor képernyők, printer, plotterek, rajzgépek.

    3.1

    A számítógépes grafikában használt output eszközök ismertetése: Printer, plotterek, rajzgépek.

    3.2

    A szabványok feladata, jelentősége. Szabványosítási törekvések, a CORE ismertetése. Elfogadott grafikus szabványok, a GKS és a PHIGS alapelvei. A grafikus munkahely fogalma és szerepe. 4.1 A transzformációs út és az adattárolás helye az egyes szabványokban. A metafile fogalma és felépítése. A szegmensek és a struktúrák fogalma, az ezeken végezhető műveletek.

    4.2

    A metafile feldolgozása, képelemek (pont, vonal, poligon, marker, polimarker, szöveg, szimbólum stb.), attribútumok (típus, szín, méret stb.). A CGM szabvány. Hibakezelés az egyes szabványokban. 5.1 2D transzformációk elmélete és szubrutinjai.

    5.2

    A vágás fogalma, módszerei (állandó kordinátájú vágás, vágás poligonnal, vonal vágása, poligon vágása), ezek szubrutinjai vektoros és raszteres megoldásban. 6.1 Felület szinezési és kitöltési feladatok megoldása, ezek vektoros és raszteres szubrutinjai.

    6.2

    Képelemek rajzolása vektor algoritmusokkal (pont, egyenes, marker, betű, szimbólum). 7.1

    Az egyenes és a kör raszteres algoritmusa.

    7.2

    Ember-gép kapcsolat alapvető kérdései (színdinamikai problémák, pozicionálás a látómezőben, a kommunikáció és a  visszacsatolás kérdései). A kurzorkezelés megoldásai, menütechnikák (egysoros, többsoros, lenyíló, görgetett, ikonos stb.) és menü típusok (informatív, kiválasztásos, válaszadó stb.) ismertetése.

    8.1

    Kép editálási funkciók (kicsinyítés, nagyítás, ablakozás, zoomolás, elmozgatás, rámutatás, képelem kiválasztása, törlése és bevitele, attribútum változtatás stb.) algoritmusai és módszerei.

    8.2

    Szerkesztő algoritmusok és eljárások (párhuzamosítás, merőlegesítés, ívmetszés stb.)

    9.1

    A dokumentálás (hardcopy készítés) kérdései, szín szerinti rendezés, tollmozgás optimalizálása, felületszinezési problémák.

    9.2

    3D transzformációk, 3D vágás, vetítési transzformációk (párhuzamos, perspektivikus, ferde vetítések stb.)

    10.1

    A takart él eltávolítás módszerei, algoritmusai (zárt konvex testekre, tetszőleges síkokra, Z-buffer, scan line, area subdivision).

    10.2

    Az árnyékolás és fényhatás elmélete pontszerű fényforrás és szórt fény esetén. Tükrözódési problémák megoldása.

    11.1

    A sugárkövetési algoritmus ismertetése.

    11.2

    A 7220 grafikus display processzor parancsai és programozása. A GRAFAX 20/20 grafikus kártya felépítése (blokkvázlata), működése és szolgáltatásai.

    12.1

    A képfeldolgozás alapjai, a diszkrét és a gyors Fourier transzformáció.

    12.2

    A képfeldolgozás módszerei és lépései. Kép bevitel, felbontás és kvantálás. A kép szűrésének algoritmusai, kiemelések és elmosások.

    13.1

    Vonal detektálás algoritmusai (mátrix szűréssel, vonalas feldolgozás, terület bekerítés stb.).

    13.2

    Görbe illesztési módszerek, polinom illesztése,  a Bezier poligon, B spline módszer.

    14.1

    Az alakfelismerés módszerei (alaki egyezés, valószínűségi jellemzők).

    14.2 A karakterfelismerés algoritmusai (előfeldolgozás, etalon illesztés, sarok és folt módszer, szeletelő algoritmus, valószínűségi jellemzők vizsgálata ).

     

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tantárgy heti 4 óra előadás.

     

    10. Követelmények a. A szorgalmi időszakban: A hallgatók a szorgalmi időszakban 1 alkalommal zárthelyit írnak.

    A hallgató a félév elismerést jelentő félév végi aláírást csak akkor kaphat, ha a hallgató sikeres zárthelyit írt, (TVSz 14.§ (1/a) szerint),

    Elővizsga tehető a szorgalmi időszak utolsó hetében.

    b. A vizsgaidőszakban:

    A tantárgy anyagából a hallgatók vizsgát tesznek. A félév végi osztályzatot a vizsgajegy alapján kapják. A vizsga irásbeli, szóbeli (+ /- 1 jegy) lehetőséggel

     

    11. Pótlási lehetőségek ·       Elégtelen  zárthelyi egyetlen alkalommal pótolható.  - TVSz16 .§ (1) ·       Elégtelen (pót)zárthelyi pótlása a pótlási héten   - TVSz16 .§ (3) ·       Elégtelen vizsga a TVSZ szabályai szerint pótolható.

     

    12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint az előadóval egyeztetve.

     

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    1. Dr. Szirmay-Kalos László: Számítógépes grafika,  ComputerBooks 1999 .

    2. Peter Shirley, Michael Ashikhmin: Fundamentals of computer graphics - A K Peters Ltd - 2005

    3. Jeffrey McConnell : Computer Graphics: Theory Into Practice  Hardcover - 2006

    4. GKS szabvány

    4. PHIGS szabvány

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra14
    Felkészülés zárthelyire20
    Házi feladat elkészítése-
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása-
    Vizsgafelkészülés30
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
    Dr. Iváncsy Szabolcs

     

     

     

    adjunktus

     

     

     

    Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

     

    Dr. Iváncsy Renáta

     

     

     

    docens

     

     

     

    Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

     

    Dr. Vajk István

     

    egyetemi tanár

     

    Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék