E-learning: ΓΡΑΦΙΚΑ ΜΕ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ

Το μάθημα στοχεύει τόσο στην παροχή του απαραίτητου θεωρητικού υποβάθρου όσο και στην ανάπτυξη πρακτικών δεξιοτήτων με σύγχρονα μέσα. Οι σκοποί του είναι η κάλυψη των βασικών θεωρητικών αρχών στις οποίες στηρίζονται τα Γραφικά με Υπολογιστές, η εξοικείωση με τις τεχνικές και τα εργαλεία προγραμματισμού εφαρμογών γραφικών, η εξοικείωση με τη χρήση της γλώσσας προγραμματισμού Java για τη δημιουργία απλών εφαμογών γραφικών, η εισαγωγή στη βιβλιοθήκη OpenGL και η γνωριμία με θέματα ανάπτυξης και προγραμματισμού γραφικών σε σύγχρονα περιβάλλοντα όπως είναι η μηχανή παιχνιδιών Unity 3D.

Ολοκληρώνοντας το μάθημα, ο εκπαιδευόμενος:
Θα διαθέτει ευρεία αντίληψη του χώρου των Γραφικών με Υπολογιστή.
Θα είναι σε θέση να αναπτύσσει λειτουργικές εφαρμογές γραφικών.
Θα έχει εισαχθεί στην ανάπτυξη και τον προγραμματισμό γραφικών με χρήση σύγχρονων περιβαλλόντων όπως είναι η μηχανή παιχνιδιών Unity 3D.
Θα είναι σε θέση να επεκτείνει τις γνώσεις του σε προχωρημένα θέματα ανάπτυξης γραφικών.
Θα μπορεί να παρακολουθεί τις εξελίξεις στον χώρο.

Τα Γραφικά με Υπολογιστές είναι το επιστημονικό πεδίο με αντικείμενο τη δημιουργία οπτικών απεικονίσεων με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών. Βασίζονται σε συγκεκριμένο μαθηματικό υπόβαθρο, ενώ έχουν πολλές πτυχές όπως τα διαγραμματικά γραφικά, τα τρισδιάστατα γραφικά, ο φωτορεαλισμός, η κίνηση (animation), κ.ά. Βρίσκουν εφαρμογή σε πολλούς τομείς, όπως η σχεδίαση με τη βοήθεια υπολογιστή (computer-aided design, CAD), η ψυχαγωγία, η επιστημονική απεικόνιση (scientific visualisation), η πληροφορική στην υγεία, η εικονική πραγματικότητα (virtual reality, VR), κ.ά. Η σημασία τους είναι ιδιαίτερα μεγάλη στην αλληλεπίδραση ανθρώπου-υπολογιστή, καθώς απευθύνονται στη βασικότερη, ίσως, ανθρώπινη αίσθηση που εμπλέκεται σε αυτή την αλληλεπίδραση.

Κατά τη διάρκεια του μαθήματος θα καλυφθούν τα παρακάτω θέματα:
Εισαγωγή στα Γραφικά με Υπολογιστές, χρήσεις και εφαρμογές, ιστορική αναδρομή, επισκόπηση βασικών εννοιών, παραδείγματα.
Συστήματα απεικόνισης, frame buffer, κωδικοποίηση χρώματος.
Αλγόριθμοι σχεδίασης βασικών γεωμετρικών σχημάτων.
Γεωμετρικοί μετασχηματισμοί, quaternia, αποκοπή σε δύο διαστάσεις (2D clipping).
Εισαγωγή στα τρισδιάστατα γραφικά, ισομετρική προβολή και προβολή προοπτικής, αποκοπή σε τρεις διαστάσεις (3D clipping), επικάλυψη, z-buffer.
Υλικό, υφή, φωτισμός, σκίαση, φωτορεαλισμός, raytracing, raycasting, βασικά στοιχεία συνθετικής κίνησης (animation).
Προγραμματισμός εφαρμογών γραφικών με τη γλώσσα προγραμματισμού Java.
Εισαγωγή στη χρήση της OpenGL.
Βασικά στοιχεία ανάπτυξης και προγραμματισμού γραφικών στη μηχανή παιχνιδιών Unity 3D.

Προαπαιτούμενη γνώση
Είναι απαραίτητο ένα μαθηματικό υπόβαθρο επιπέδου Λυκείου. Επίσης, είναι απαραίτητη κάποια εμπειρία σε θέματα ανάπτυξης εφαρμογών και αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού.

Τεχνολογία
Κατά τη διάρκεια του μαθήματος θα χρησιμοποιηθούν τα παρακάτω εργαλεία ανάπτυξης και προγραμματισμού:

• Java 2 SE SDK
• OpenGL.
• Unity 3D game engine (free edition).
• Περιβάλλον ανάπτυξης (όπως τα περιβάλλοντα Netbeans και Eclipse).

Οδηγίες για την απόκτηση και την εγκατάσταση των παραπάνω θα δοθούν μέσα από το μάθημα.