Datorgrafik, 7,5 hp

Innehåll

Kursen behandlar grunderna inom 2- och 3-dimensionell datorgrafik där de teoretiska principerna och metoderna lärs ut samt hur dessa kan tillämpas med hjälp av grafiska programbibliotek. Kursen består av två moment.

Moment 1, Teoretisk datorgrafik, 4.5 högskolepoäng.
Momentet behandlar de olika stegen i att översätta en objektbeskrivning av en 2D- eller 3D-modell till renderad bild. Exempel på algoritmer och metoder som tas upp är: geometriska projektioner, transformationer och koordinatsystem, rastering och polygonritning, parametriska kurvor, fastställande av synliga linjer och ytor, ljussättningsmodeller och shading, färgteori samt textur- och bump-mappning.

Moment 2, Grafikprogrammering, 3 högskolepoäng.
Inom momentet övas programmeringsteknisk färdighet i att använda sig av färdiga API och en given datorgrafik standard, såsom OpenGL, tillsammans med C++ för grafikprogrammering i 2D och 3D. I detta ingår shader-programmering på GPU och använda API:er för grafiska gränsytor.

Det praktiska momentet löper parallellt med det teoretiska, och består i huvudsak av individuella uppgifter och ett större individuellt projektarbete. Teorier, metoder och tekniker från det teoretiska momentet tillämpas för att designa och utveckla ett visualiserings program för 2D och 3D grafiska objekt.

Förväntade studieresultat

Kunskap och förståelse
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:

• beskriva dataflödet i ett grafikrenderingssystem; (FSR1)
• härleda och tillämpa geometriska betraktnings- och projektionsmodeller samt transformationer av homogena koordinater inom datorgrafik, så som transformationer av 3D objekt, transformationer mellan objekt-värld-kamera koordinatsystemen samt perspektiv och parallell projektioner; (FSR2)
• beskriva hur linjer, ytor och i vissa fall kurvor kan representeras av polygon och parametriska kurvor, samt kunna härleda definitionen och använda sig av dessa representationer; (FSR3)
• härleda och tillämpa grundläggande renderingstekniker och algoritmer inom polygonorienterad datorgrafik, såsom belysningsmodeller, algoritmer för klippning av linjer och polygon samt hantering av skymda ytor; (FSR4)
• beskriva och relatera olika visuella effekter såsom antialiasing, texturmappning, bump-mappning och displacement-mappning; (FSR5)

Färdighet och förmåga
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:

• implementera och tillämpa grundläggande teorier och algoritmer inom datorgrafik, såsom geometriska projektioner och transformationer, betraktnings- och projektionsmodeller samt olika belysningsmodeller och algoritmer för rendering av polygonbaserade objekt; (FSR6)
• implementera en eller flera visuella effekter eller avancerade renderingstekniker på ett 3D objekt; (FSR7)
• använda en datorgrafik standard, såsom OpenGL, och programmera GPU-hårdvara genom att använda shaders; (FSR8)
• designa och implementera programvara för visualisering av 2D och 3D grafiska modeller; (FSR9)

Värderingsförmåga och förhållningsätt
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:

• visa förmåga att avgöra vad som är relevant vid en muntlig presentation av ett utfört mjukvaruprojekt samt att genomföra denna presentation på ett sätt så att detta blir tydligt för åhörarna; (FSR10)
• kritiskt reflektera över sitt eget val av programbibliotek och systemdesign och ge förslag på förbättringar, samt uppvisa förståelse av (genom att kunna kritiskt diskutera) andras val av systemdesign och lösningar. (FSR11)

Behörighetskrav

För tillträde till kursen krävs, 60 hp inom huvudområdet datavetenskap eller 2 års avklarade studier (120hp), i båda fallen inkluderande minst 22.5hp matematik inkluderande minst 7.5hp inom området Linjär algebra (tex 5MA019) samt kursen Systemnära programmering (5DV088) eller motsvarande kunskaper.

Svenska för grundläggande behörighet för högskolestudier samt Engelska A/5. Krav på svenska gäller endast om utbildningen ges på svenska

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, gruppövningar i datorlabb, muntliga redovisningar i mindre grupper samt självständiga uppgifter och projektarbete. Utöver schemalagda aktiviteter krävs även individuellt arbete med materialet.

Examination

Examinationen av det teoretiska momentet (FSR 1-5) sker genom en skriftlig examen i skrivsal. Betyget på detta moment är något av följande: Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). För studerande som inte godkänns vid ordinarie provtillfälle anordnas ytterligare provtillfällen.

Examination av det praktiska momentet (FSR 6-11) sker genom kodgranskning och muntliga redovisningar och demonstrationer av de olika delarna i projektet, både enskilt och i grupp. Projektet är normalt sett uppdelat i tre delmoment med inledande praktiska uppgifter som inte ska redovisas. Antalet delmoment beror på deras omfattning men är aldrig mer än 4.

För godkänt betyg krävs ett fullföljt godkänt projektarbete med redovisning samt en självutvärdering av systemdesignen. Bonuspoäng till den skriftliga tentamen är möjliga att få för avklarade extrauppgifter i projektet. Betyget på det praktiska momentet är något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G). Student som inte blivit godkänd på det praktiska momentet vid kursens slut men som deltagit i de flesta aktiviteter, kan få uppskov om det bedöms kunna slutföras inom en överskådlig tidsram som bestäms i samförstånd med kursansvarig lärare. Om en student inte har deltagit i projektaktiviteterna, eller missat en ansenlig del av dessa, så kan studenten delta i det praktiska momentet nästa gång kursen ges. Studenten gör då om det praktiska momentet i sin helhet och har ingen automatisk rätt att åberopa godkända delresultat.

För att bli godkänd på hela kursen krävs att kursens båda moment är godkända. Betyget på kursen är något av följande: Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5) och betyget på Moment 1 styr kursens totalbetyg tillsammans med eventuella bonuspoäng från moment 2. Notera dock att bonuspoäng endast används för att höja ett betyg från 3 till 4 eller från 4 till 5. Poängen kan inte användas för att höja ett underkänt resultat till ett godkänt.

Studerande som godkänts i ett prov får inte undergå förnyat prov för att få ett högre betyg.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten vid Institutionen för datavetenskap.

Examination baserad på denna kursplan garanteras under två år efter studentens förstagångsregistrering på kursen. Detta gäller även om kursen lagts ned och denna kursplan upphört gälla.

TILLGODORÄKNANDE
Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övriga föreskrifter

I en examen får denna kurs ej ingå, helt eller delvis, samtidigt med en annan kurs med likartat innehåll. Vid tveksamheter bör den studerande rådfråga studievägledare vid Institutionen för datavetenskap och/eller programansvarig för sitt program.

Speciellt gäller att denna kurs ersätter den tidigare kursen 5DV111 Datorgrafik och visualisering och kan inte tas med i examen tillsammans med denna. Överlappet med denna kurs är 7.5hp.

Kursen kan användas som en del i uppfyllandet av kravet på 45 poäng med inriktning mot datalogi (varav minst 37,5 högskolepoäng på avancerad nivå) som krävs för specialiseringen Datalogi inom ramen för en Teknologie masterexamen i datavetenskap.