シラバス

GC23304

CG基礎 Computer Graphics

標準履修年次: 2年専門基礎・選択 ・2 単位
秋学期AB  火曜日  1・2時限  3A202
担当教員: 金森 由博・遠藤 結城

概要

メディア産業、可視化技術等で使われるコンピュータグラフィックス技法の基本的な考え方および、生成手法について講義を行う。また、C言語、OpenGL ライブラリ環境を用いた課題演習で学習内容について理解を深め、グラフィックプログラミングの醍醐味を味わう。さらに応用例についても紹介する。 (情報科学類で開講している「コンピュータグラフィックス基礎」とのコードシェア)

学習・教育目標

  1. コンピュータグラフィックスの実行環境と基本操作について理解する(第1週)
  2. 図形生成の基本手法、座標変換等について学ぶ(第2〜4週)
  3. 形状表現とモデリング手法について学ぶ(第5〜7週)
  4. レンダリング手法の基本を学び、応用例や関連情報を紹介する(第8〜10週)

授業計画

講義内容
第 1 週 まず授業、演習の全体計画を紹介する。その後コンピュータグラフィックスの歴史を簡単に紹介し、C言語とOpenGLグラフィックライブラリを用いた演習環境の紹介と操作実習を行う。
第 2〜4 週 グラフィックスの基礎操作プログラミングと座標変換
2次元描画の基本であるBresenhamとMichenerのアルゴリズムを学ぶ。次に座標変換方法と同次座標系の考え方を学ぶ。さらに、3次元座標変換、合成変換、透視変換手法などを使い3次元形状の動的表示手法を理解する。また、マウス、キーボード等を用いた対話的操作の例を学ぶ。
第 5〜6 週 曲線・曲面のモデル化
ベクトル空間、アフィン結合、位置ベクトルの概念を学び、それらを用いて曲線、曲面のモデル化を学ぶ。特に、Bezier、B-spline曲線、曲面の表現手法を理解する。
第 7 週 ソリッドモデリング
3次元形状を曖昧さを排除して表現するソリッドモデリングの基礎を学ぶ。特に重要なCSG表現と、B-rep表現手法を演習で用いて理解を深める。
第 8〜9 週 レンダリング手法
レンダリングの基本手法について学習する。表面の反射モデル、曲面近似手法、物理的法則に基づく光線追跡法、ラジオシティなどのリアルな表現手法を学ぶ。
第 10 週 コンピュータグラフィックスの応用と実際
映像産業に浸透してきたコンピュータグラフィックスの例を紹介し、さらに新しく開発されている手法やバーチャルリアリティへの応用事例などを紹介する。

教材・参考書等

プリント配布、補充教材:コンピュータグラフィックス(Computer Graphics) CG-ARTS協会
「CGとビジュアルコンピューティング入門」(伊藤貴之著、サイエンス社)

成績評価

演習問題および学期末試験により評価を行う。毎回出席をとり、最終的な評価の際に考慮する。

授業外の学習内容・方法

予備知識・前提条件

C言語によるプログラミングができることが望ましいが必須ではない。また、データ構造とアルゴリズムに関する知識があることが望ましい。

教員連絡先・オフィスアワー

金森 由博: kanamori@cs.tsukuba.ac.jp, オフィスアワーは特になし。面談を希望する場合はメールで事前に連絡のこと。