Темы контрольных работ. Разделы дисциплин и виды занятий

Выписка из государственного образовательного стандарта.

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.

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекции	Прак. зан.	Лаб. зан.	Семин.	СРС	Всего час.
	Введение.			-
	Математические основы компьютерной графики и геометрическое моделирование.
	Растровая графика и поэлементная обработка растровых изображений.
	Представление видеоинформации и ее машинная генерация.
	Архитектура графических терминалов и графических рабочих станций.			-
	Рреализация аппаратно-программных модулей графической системы.
	Современные стандарты компьютерной графики.			-
	Применение интерактивной графики в информационных системах.			-
	Заключение.			-

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудо-ёмкость (час.)
		Создание контуров и работа с графическими примитивами в программе CorelDraw.
		Моделирование изображений. Обработка 2D-изображений в среде Matlab.
		Работа с видео в среде Matlab. Способы оценки качества изображений и видео.
		Программная реализация неэталонной количественной оценки размытия изображения при видеосъемке в среде Matlab.

7. Практические занятия (по формам обучения):

При изучении дисциплины практические занятия не предусмотрены

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ):

При изучении дисциплины предусмотрены контрольные работы с их защитой.

1. Графический редактор точечных изображений Paint.

2. Фрактальная графика и программные средства для работы с ней.

3. Рисование фракталов средствами Visual Basic в Microsoft Excel.

4. Программа векторной графики CorelDraw. Форматы экспортируемых файлов.

5. Графический редактор векторной графики CorelDraw.

6. Графический редактор векторной графики CorelDraw. Обводки и заливки.

7. Графический редактор векторной графики CorelDraw. Работа с контурами.

8. Графический редактор векторной графики CorelDraw. Работа с текстом.

9. Графический редактор векторной графики CorelDraw.Организация объектов.

10. Графический редактор векторной графики CorelDraw. Работа со слоями.

11. Графический редактор векторной графики CorelDraw. Эффекты перетекания.

12. Графический редактор векторной графики CorelDraw. Оболочки.

13. Графический редактор векторной графики CorelDraw. Векторная экструзия.

14. Графический редактор векторной графики CorelDraw. Художественные кисти.

15. Графический редактор векторной графики CorelDraw. Печать документа.

16. Создание фотореалистического изображения в CorelDraw.

17. Работа с фильтрами в Adobe Photoshop. Классификация фильтров, отображение всех фильтров в команде меню Filter (Фильтр).

18. Программа растровой графики Adobe Photoshop. Создание и работа с контурами. Палитра Paths (Контуры).

19. Программа растровой графики Adobe Photoshop. Настройки программы для работы с трехмерной графики.

20. Программа растровой графики. Графический движок Graphics Engine. Требуемые видеокарты для работы с 3D.

22. Конвертирование 2D-объектов в 3D-объекты определенной формы в Adobe Photoshop.

23. Программа растровой графики Adobe Photoshop. Создание трехмерной экструзии.

24. Работа группы экспертов по движущимся изображениям MPEG (Moving Pictures Experts Group).

25. Объединенная группа экспертов по фотографии JPEG (Joint Photographic Experts Group).

26. Группа экспертов по качеству видео VQEG (Video Quality Experts Group).

27. База данных тестовых изображений Tampere Image Database.

29. База данных тестовых изображений и видео LIVE Database.

30. База данных тестовых изображений Toyama Database.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

1. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели. - М.: "Диалог-МИФИ", 2001. - 464 с.

2. М.Н. Петров, В.П. Молочков. Компьютерная графика. 2-е издание (+CD). Учебник для ВУЗов. СПб.: Питер, 2004, 811 с.

3. Stefan.Winkler. Digital video quality. Vision models and metrics / Stefan Winkler // Chichester: Wiley, 2005, 175 pp.

4. Р. Гонсалес, Р.Вудс, С. Эддинс. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB (+ CD-ROM). М.: Техносфера, 2006, 616 с.

5. Гельмут Киппхан. Энциклопедия по печатным средствам информации. Технологии и средства производства. Пер. с нем. М.: МГУП, 2003, 1280 с.

6. Комолова Н.В., Яковлева Е.С. Adobe Photoshop CS3. Мастер-класс. (+компакт-диск) (+Видеокурс на DVD) - СПб.: "БХВ-Петербург", 2007, 725 с.

7. Комолова Н.В. CorelDraw X4. (+компакт-диск). СПб.: "БХВ-Петербург", 2008, 656 с.

8. Яковлева Е.С. 3D-графика и видео в Photoshop CS4 Extended (+компакт-диск). СПб.: "БХВ-Петербург", 2010, 272 с.

9. Ричардсон, Я. Видеокодирование. Н.264 и MPEG-4 — стандарты нового поколения / Я. Ричардсон // М.: Техносфера, 2005, 366 с.

11. Демонстрационные ролики работы в программе Adobe Photoshop

12. Help (Справочное руководство) по программе Adobe Photoshop

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Изучение дисциплины предусматривает использование специализированной аудитории с компьютерами класса Intel Pentium 4, современными графическими компонентами, обеспечивающими работу с 2D, 3D-графикой и видео, программы Adobe Photoshop версий CS4 и выше, Matlab 2011.

кафедра ИС и ВТ старший преподаватель Е.С. Яковлева