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コンピュータグラフィックス -仮想空間を作る・見せる-

単位数	ナンバリングコード
2	DIF422


	教員名	高井　那美
	専門	コンピュータグラフィックス
	出身校等	東京大学大学院　博士（理学）
	現職	北海道情報大学　経営情報学部　教授

授業形態
前期印刷授業・後期印刷授業・前期面接授業・後期面接授業

授業範囲
教科書のchapter1の1-1、chapter 3、chapter 4、chapter 5の5-1-1と5-1-2（詳しくは、学習用プリントを参照してください）。

試験範囲
授業範囲全て。（持ち込み許可物）一切自由。ただし、面接授業では別途指示する。（試験に関する注意事項）印刷授業の科目試験は、インターネット試験で実施します。学習用プリントをしっかり学習しておくこと。必ず最新版の学習用プリントを使用してください。

科目の概要
コンピュータで視覚的情報（図形、画像）を有効に取り扱うためには、大別すると、数値データなどの情報を視覚的に表示するための技術（コンピュータ・グラフィックス：CG）と、すでに存在する視覚的情報から新たな情報を取り出す技術（画像処理）が必要となる。　3DCG（3次元CG）では、コンピュータ内部に仮想的な3次元世界を作成し、この中にモデル（物体）を配置してどのように見えるかを計算する。この制作工程は、主にモデリング（形状作成）とレンダリング（画像生成）から成る。　本講義では、このモデリングとレンダリングを取り扱う。モデリングで作成された形状（3次元モデルデータ）を、レンダリングではディスプレイに表示できるように画像データ化する。これらについて、基礎的な理論とアルゴリズムを学習する。また、CGの応用として、アニメーションとシミュレーションの概要についても取り上げる。

科目の概要

　コンピュータで視覚的情報（図形、画像）を有効に取り扱うためには、大別すると、数値データなどの情報を視覚的に表示するための技術（コンピュータ・グラフィックス：CG）と、すでに存在する視覚的情報から新たな情報を取り出す技術（画像処理）が必要となる。
　3DCG（3次元CG）では、コンピュータ内部に仮想的な3次元世界を作成し、この中にモデル（物体）を配置してどのように見えるかを計算する。この制作工程は、主にモデリング（形状作成）とレンダリング（画像生成）から成る。
　本講義では、このモデリングとレンダリングを取り扱う。モデリングで作成された形状（3次元モデルデータ）を、レンダリングではディスプレイに表示できるように画像データ化する。これらについて、基礎的な理論とアルゴリズムを学習する。また、CGの応用として、アニメーションとシミュレーションの概要についても取り上げる。

授業における学修の到達目標
基本的なモデリング手法（ソリッドモデル、パラメトリック曲線・曲面等）とレンダリングの基本技術（隠面消去、シェーディング、マッピング）の原理を理解する。

講義の方針・計画
講義で扱う内容は以下の通りである。視覚という直感的な情報を扱うものであるが、その処理方法には数学的な表現・技法がつきまとうので、おそれをなす人もいるかもしれない。しかし、本講義ではあくまで基礎に重点を置いており、複雑な数学的取り扱いよりも、その技法の本質を理解してもらうのが目標である。第1回：CGで利用する数学（学習用プリント参照）第2回：1-1　ディジタルカメラモデル、　　　3-1　形状モデル、3-2　ソリッドモデルの形状表現第3回：3-4-1　曲線・曲面の表現形式、3-4-2　2次曲線第4回：3-4-3　パラメトリック曲線　[1] ベジエ曲線～[3] Bスプライン曲線第5回：3-4-3　パラメトリック曲線　[4] 有理ベジエ曲線、[5] NURBS曲線　　　3-4-4　パラメトリック曲面、3-4-5　レンダリングにおける曲面の扱い第6回：3-5　ポリゴン曲面の表現、3-6　ボリュームを用いた形状表現第7回：3-7　そのほかの形状表現法、4-1　写実的表現法第8回：4-2-1　バックフェースカリング～4-2-4　スキャンライン法第9回：4-2-5　Zバッファ法、4-2-6　レイトレーシング法第10回：4-3-1　シェーディングの基礎と概要第11回：4-3-2　環境光～4-3-4　鏡面反射第12回：4-3-5　完全鏡面反射・透過・屈折、4-3-6　散乱・減衰第13回：4-3-7　スムーズシェーディング、4-4　影付け第14回：4-5　マッピング第15回：4-7　大域照明計算、5-1-1　アニメーションとは、5-1-2　仮現運動とコマ撮り

講義の方針・計画

　講義で扱う内容は以下の通りである。視覚という直感的な情報を扱うものであるが、その処理方法には数学的な表現・技法がつきまとうので、おそれをなす人もいるかもしれない。しかし、本講義ではあくまで基礎に重点を置いており、複雑な数学的取り扱いよりも、その技法の本質を理解してもらうのが目標である。

第1回：CGで利用する数学（学習用プリント参照）
第2回：1-1　ディジタルカメラモデル、
　　　3-1　形状モデル、3-2　ソリッドモデルの形状表現
第3回：3-4-1　曲線・曲面の表現形式、3-4-2　2次曲線
第4回：3-4-3　パラメトリック曲線　[1] ベジエ曲線～[3] Bスプライン曲線
第5回：3-4-3　パラメトリック曲線　[4] 有理ベジエ曲線、[5] NURBS曲線
　　　3-4-4　パラメトリック曲面、3-4-5　レンダリングにおける曲面の扱い
第6回：3-5　ポリゴン曲面の表現、3-6　ボリュームを用いた形状表現
第7回：3-7　そのほかの形状表現法、4-1　写実的表現法
第8回：4-2-1　バックフェースカリング～4-2-4　スキャンライン法
第9回：4-2-5　Zバッファ法、4-2-6　レイトレーシング法
第10回：4-3-1　シェーディングの基礎と概要
第11回：4-3-2　環境光～4-3-4　鏡面反射
第12回：4-3-5　完全鏡面反射・透過・屈折、4-3-6　散乱・減衰
第13回：4-3-7　スムーズシェーディング、4-4　影付け
第14回：4-5　マッピング
第15回：4-7　大域照明計算、5-1-1　アニメーションとは、5-1-2　仮現運動とコマ撮り

準備学習
印刷授業は、教科書や学習用プリントなどを基に自学自習で学習を進めますが、授業範囲の内容の他に、教科書の内容全体を2単位で90時間かけて学習することを目安としています。わからない用語や内容は、参考文献等で検索することが準備学習として必要になります。印刷授業以外の場合（予習）教科書に目を通し、どのような内容について学ぶのかを把握しておく。1時間（復習）学習用プリントの内容も参考にしながら、学習した内容をまとめたノートを完成させる。3時間

準備学習

印刷授業は、教科書や学習用プリントなどを基に自学自習で学習を進めますが、授業範囲の内容の他に、教科書の内容全体を2単位で90時間かけて学習することを目安としています。
わからない用語や内容は、参考文献等で検索することが準備学習として必要になります。

印刷授業以外の場合
（予習）教科書に目を通し、どのような内容について学ぶのかを把握しておく。1時間
（復習）学習用プリントの内容も参考にしながら、学習した内容をまとめたノートを完成させる。3時間

課題(試験やレポート等)に対するフィードバック方法
面接授業では、練習問題解答後、解説を行います。印刷授業は、提出されたレポートについて講評を付与して返却します。

成績評価の方法およびその基準
試験：100％

教科書
書　名：コンピュータグラフィックス〔改訂新版〕発行所：公益財団法人画像情報教育振興協会 ISBN：9784903474496

参考書
なし

その他
なし

試験期間
シラバス検索画面トップページ（https://syllabus-tsushin.do-johodai.ac.jp/）下部の「2022科目試験時間割」を参照

学習プリント
あり

教職科目

関連受講科目
「ディジタル画像概論」

担当教員の実務経験
実務経験なし

レポート課題
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