| 講師 | 大槻麻衣 |  |
コンピュータグラフィックス |
Computer Graphics |
開講部 | 工学部 |
開講学科 | 情報工学科 |
開講学年 | 3年次 |
開講時期 | 後期 |
単位数 | 2 |
単位区分 | 選択 |
系列区分 | 専門 |
講義区分 | 講義 |
| 講師 | 大槻麻衣 | |
| 1. | コンピュータグラフィックスの技術体系を理解する |
| 2. | 座標変換，モデリング，レンダリングなどの基本的な知識を理解する |
| 3. | 学習したCGアルゴリズムを基にC言語でCGプログラムを作成することができる |
| 4. | 初学者向けのモデリングソフトによる簡単なモデリングができる |
| 5. | ＣＧアルゴリズムを実行するためのＣＧプログラムを作成することができる。 |
| 【授業計画】 | 【授業時間外課題（予習および復習を含む）】 | |
| 1. | コンピュータグラフィックスとは ・授業の進め方と評価 ・CGの要素技術と関連技術 ・CG関連技術の歴史 ・CGプログラムと開発環境構築 | コンピュータ環境の設定 ・C言語プログラムの復習 ・OpenGLテストプログラムの実行 ・モデリングソフトのインストール |
| 2. | 幾何変換 (1)：2次元 ・点の表現と点の変換 ・線分の表現と線分の変換 ・2次元の座標系と変換 （平行移動，拡大・縮小，回転） OpenGL演習 ・Windowの作成 ・2次元図形の描画 | 2次元座標変換 ・ベクトルと行列の復習 |
| 3. | 幾何学変換 (2)：2次元 ・同次座標 ・合成変換 ・2次元アフィン変換 OpenGL演習 ・2次元図形の描画 ・変換 | 2次元アフィン変換プログラム ・図形の幾何学変換 ・演習問題配布 |
| 4. | 幾何学的変換 (3)：3次元 ・座標系（右手系・左手系） ・同次座標系と3次元アフィン変換 ・複合変換と変換マトリクス OpenGL演習 ・3次元ポリゴンの描画 ・複合変換 | 3次元座標変換 ・複合変換演習 |
| 5. | 投影変換とビューポート変換 ・投影変換（透視変換）とは ・透視投影変換行列と平行投影変換行列 ・ビューイングパイプライン（カメラ座標系，ビューポート変換など） ・クリッピング ・小テストと解説 OpenGL演習 ・透視投影変換と平行投影変換 ・クリッピング | 投影変換法の理論 ・透視投影変換プログラム ・平行投影変換プログラム 第1回小テスト |
| 6. | 形状モデリング ・形状モデル（ワイヤーフレーム，サーフェス，ソリッドモデル） ・CSG表現 ・スイープ表現 ・境界表現 曲線と曲面 (1) ・陽関数と陰関数 | “ワイヤーフレーム形状モデル” ・パラメトリック直線，球，円環面 ・ベジエ曲線描画プログラム “3次元形状モデル” ・Stanford Bunny描画プログラム |
| 7. | 曲線と曲面 (2) ・陰関数 ・パラメトリック表現 ・ベジエ曲線，曲面の描画 | “3次元形状モデル” ・光源モデルと可視・不可視の判定 ・Zバッファ法の実装 ・レイと球面の交差判定 ・レイと3角形の交差判定 第2回小テスト |
| 8. | ポリゴン曲面の表現 ・細分割曲面 ・平滑化 ・詳細度制御 その他の表現 ・ボクセル ・八分木 ・フラクタル | “CGと局所光源モデル” ・陰影付けと輝度計算 ・ハイライトの表現 “直接光と反射光” ・反射光を考慮したレイトレーシング |
| 9. | レンダリング (1) ・レンダリングとは ・三角ポリゴンと法線ベクトルの計算 ・隠面消去（Zバッファ，レイトレーシング） ・レイトレーシング：交差判定 | “線形補間法” ・輝度の線形補間（グロー） ・法線の線形補間（フォン） ・影の計算 |
| 10. | レンダリング (2) ・シェーディングモデル ・局所照明モデルと大域照明モデル（ラジオシティ） ・拡散反射：ランバートモデル ・鏡面反射：フォンモデル ・レイトレーシング：反射，透過，屈折 OpenGL演習 ・光源，材質設定 ・表面材質の変更 | “テクスチャマッピング” ・地球儀の作成 ・サイコロの作成 ・校旗の作成 |
| 11. | レンダリング (3) ・フラットシェーディング ・スムーズシェーディング ・シャドーイング（影付け） OpenGL演習 ・シェーディングモデルの切り替え | “直接光と反射光” ・反射光を考慮したレイトレーシング ・レイと3角形の交差判定 |
| 12. | レンダリング (4) ・テクスチャマッピング ・アンチエイリアシング ・バンプマッピング ・環境マッピング ・ソリッドテクスチャリング OpenGL演習 ・テクスチャマッピング | “テクスチャマッピング” ・地球儀の作成 ・サイコロの作成 ・校旗の作成 |
| 13. | アニメーションの基礎 ・リアルタイムCGアニメーション ・キーフレームアニメーション ・人間の動作解析と歩行アニメーション OpenGL演習 ・キー入力，マウス入力による インタラクティブアニメーション | “キーフレームアニメーション” ・モーフィング ・2足歩行 |
| 14. | 最新CGの話題 ・SIGGRAPHより ・VR・AR/MR | なし |
| 15. | 全体のまとめと評価テスト 授業の要点の総括，到達度評価の筆記試験 | 重要事項は演習問題・小テスト・レポート課題や授業時の配布資料で示します． それらを中心に，全体に目を通しておいてください． |
| ・ | 講義内容等を質問・相談できるオフィスアワーは，講義の前後の時間に設定します． 電子メールでも相談に応じます． |