Компьютерная графика

Бакалавриат 2022/2023

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)

Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 1 модуль

Формат изучения: с онлайн-курсом

Онлайн-часы: 50

Охват аудитории: для всех

Преподаватели: Королев Денис Александрович, Пискунова Анастасия Михайловна, Рыбаков Петр Владимирович

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 6

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Этот онлайн курс содержит четыре основные темы: 1. Физические основы компьютерной графики. Вспоминаем школьную программу, к собственно компьютерной графике эти темы относятся весьма условно. В конце модуля мы разберёмся с цветовыми моделями и с этими знаниями подойдём ко второму модулю. 2. Технические основы компьютерной графики: самые базовые понятия, классификация, а заодно и про инструменты и форматы. "Фотошопы" мы изучать не будем. Мы подойдём к инструментам компьютерной графики с другой стороны. И в конце этого модуля вас ждут задания практического характера. 3. Сжатие графической информации. Это очень важная тема, которая обычно заваливает изучающего формулами. Здесь мы постараемся понять принципы сжатия: какие они бывают, за счёт чего происходит сжатие и чем это грозит нам в конечном счёте. 4. Аппаратное обеспечение, связанное со вводом и выводом графической информации. Курс проходит в первом модуле учебного года, это восемь недель и сессия. На самом деле, здесь всего 3,5 часа видео, но довольно много задач. Студенты Степика, изучавшие его честно для получения практических навыков, а не на оценку, тратили в среднем 3-5 часов в неделю в течение трех недель. В версии для МИЭМа онлайн курс -- это лишь часть программы, теория и практические задачи для самопроверки и самооценки. Он имеет минимальное влияние на оценку, но знания и умения, которые вы приобретаете, пройдя онлайн курс (а не протыкав по ответнику!) вам понадобятся для решения практических задач и сдачи теоретического экзамена, которые имеют основной вес в оценке. Автоматов за экзамен в этом курсе не предусмотрено.

Цель освоения дисциплины

Систематизация знаний студентов в области восприятия визуальной информации человеком и формирования изображений техническим способом -- аналоговым (фотография, кино, видео) и цифровым (компьютерным, цифровым видео и фото).
Овладение инструментами работы с фото и видео из командной строки с целью дальнейшего развития этих навыков в автоматизации процессов обработки и производства медиаданных.
Понимание принципов сжатия графической информации и закрепление практикой навыков создания графических и видеоматериалов с заданными параметрами компрессии, кодирования и другими характеристиками.

Планируемые результаты обучения

Студент описывает принцип формирования графического изображения в компьютерном представлении.
Студент описывает принцип формирования цвета и цветное зрение.
Уметь объяснять разницу между разными видами компьютерной графики, указывать основные характеристики, возможности и ограничения каждого вида графики, области применения и применимое ПО.
Выбирать подходящий формат графического файла для заданной области применения.
Выполнять базовые действия с консольным редактором ImageMagick.
Выполнять простые операции с консольным видеоредактором FFMPEG.
Объяснять принцип недеструктивного и деструктивного сжатия изображений и видео.
Объяснять алгоритм сжатия Хаффмана
Объяснять алгоритм сжатия LZW
Объяснять алгоритм сжатия, применяющийся в файлах PNG.
Объяснять алгоритм сжатия RLE.
Объяснять алгоритм сжатия JPEG и выделять основные особенности восприятия изображений человеком, используемые при сжатии этим алгоритмом.
Объяснять разницу между внутрикадровым и межкадровым сжатием в видео, возможности и требования, предъявляемые межкадровым сжатием к вычислительной системе при кодировании и декодировании видео.
Объяснять принцип работы кодека H.264 и его основные параметры.
Объяснять принцип цветовой субдискретизации и области применения материалов, имеющих различные параметры субдискретизации цвета.
Объяснять принцип действия координатных устройств ввода, называть их назначение и характеристики.
Объяснять принцип действия основных видов печатающих устройств.
Объяснять принцип формирования изображения на электронно-лучевой трубке и на ЖК экране. Называть стандартные разрешения и частоты кадров для разных стандартов ТВ, кино и компьютерных дисплеев.
Уметь кодировать видеофайлы с заданными параметрами кодеков и сжатия при помощи FFMPEG.
Уметь кодировать графические изображения в заданном формате, с заданным сжатием, заданного размера, цветовой модели и другими параметрами при помощи ImageMagick.
Уметь составлять пайплайны обработки, в частности компоновки нескольких видеофайлов в одном выходном файле при помощи FFMPEG.
Уметь нарезать и склеивать видеофайлы без перекодирования при помощи FFMPEG.

Содержание учебной дисциплины

Физические основы компьютерной графики
Обобщение и систематизация знаний из школьной программы, основные понятия компьютерной графики.
Основные понятия компьютерной графики
Сжатие изображения
Аппаратное обеспечение

Элементы контроля

Оценка за онлайн курс
Изучение онлайн-курса нацелено на получение студентами знаний и навыков, необходимых для сдачи теоретической части курса (экзамен) и решения практических задач в рамках учебно-проектного задания в курсе. Учитывая незначительный вес онлайн курса в итоговой оценке, к заданиям и оценкам в этом курсе следует относиться скорее как к элементам самоконтроля, а не средству повысить свой балл за курс.
Домашнее задание - корректность и полнота выполнения
Домашнее задание - своевременность выполнения
Домашнее задание должно быть сдано в указанный срок. После срока оценка за своевременность не выставляется, пересдача "своевременности" не предусмотрена.
Теоретический экзамен (билет)
Экзамен включает теоретические вопросы по курсу, проводится в устной форме.
Теоретический экзамен (доп)

Промежуточная аттестация

2022/2023 учебный год 1 модуль
0.1 * Теоретический экзамен (билет) + 0.3 * Домашнее задание - корректность и полнота выполнения + 0.2 * Теоретический экзамен (доп) + 0.1 * Оценка за онлайн курс + 0.3 * Домашнее задание - своевременность выполнения

Программа дисциплины