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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 情報工学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
コンピュータグラフィックス
Computer Graphics
2 E526-01 2022年度
5期(前学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.3次元座標系と幾何変換 2.3次元形状モデリング 3.レンダリング 4.隠面消去とシェーディング 5.テクスチャマッピング コンピュータグラフィックス(CG)は、VR/AR、エンターテイメントといった分野でのコンテ ンツ製作や、工学、科学といった分野での可視化など、様々な分野で活用されている。また 、GPUや3Dプリンタのような出力デバイスが近年進歩しており、その重要性はますます高ま ってきている。このようなCGに今日用いられている技術を体系的に学び、CG用ライブラリに よるプログラミングによって、実際にCGコンテンツを作成できるスキルを身につける。
授業の概要および学習上の助言
CGモデルの生成および表現手法に関する基礎理論の講義と、学習した理論を実装するプログラミング演習を行う。具体的には 、3次元空間における座標変換、形状モデルと隠面消去、シェーディング、レンダリング手法、テクスチャマッピング、アニ メーションに関して学習する。 1:3次元CG技術の概要 2:3次元座標系 3:座標変換と投影変換 4:3次元形状モデリング 5:3次元CGアニメーション 6:レンダリングの概要 7:隠面消去とシェーディング 8:テクスチャマッピング 9:ラジオシティ法とシャドウイング 10:まとめ
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:図解OpenGLによる3次元CGアニメーション[オーム社] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
履修の前提条件: 1.三角関数、行列、ベクトル計算など、数学の基礎を身に付けている 2.C言語を使ったプログラミングができる 履修上の注意:講義および演習内容について1時間は復習し、次の講義、演習に向けて1時間予習すること。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
R 3次元空間における座標系を理解し、適切に使用できる。
R 3次元CGの座標変換と投影変換の概念を理解し、適切に使用できる。
R 形状モデルの基本的な表現手法を理解し、プログラムで実装する事ができる。
R 3次元CGの隠面消去とシェーディングの概念を理解し、効果的な技法を選択できる。
R 3次元CGアニメーションの作成法を理解し、基礎的なプログラムを実装できる。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 20 20 60 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 20 20 60 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 5 5 20 0 0 0 0 30
思考・推論・創造する力 5 5 10 0 0 0 0 20
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 5 5 20 0 0 0 0 30
学習に取組む姿勢・意欲 5 5 10 0 0 0 0 20
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 学期の終わりに実施する。問題の内容や難易度などは、CGエンジニア検定CG部門のエキスパートおよびベ ーシックレベルのものとする。
クイズ
小テスト
CGエンジニア検定CG部門エキスパート、およびベーシックの問題と同レベルの中間小テストなどが課され る場合がある。実施時期、実施方法の詳細は担当教員の判断による。
レポート CG用ライブラリを用いたCGプログラム作成を行う。回数としては、中間、期末の2回を予定している。 評価方法の詳細は担当教員の判断によるが(成果発表を行う場合もある)、主に表現力、実装の技術力を 評価する。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
CGエンジニア検定CG部門エキスパート程度の知識を習得してい る。具体的には、3次元座標系と幾何変換、基本的なCGモデリ ングと複雑なオブジェクトのモデリングについて理解している 。またレンダリングの基本的な手法を理解し、陰面消去、シェ ーディング、テクスチャマッピングの理解ができており、CG用 プログラミングライブラリを用いてオリジナルの3次元CGアニ メーションを作成できる。 CGエンジニア検定CG部門ベーシック以上程度の知識を習得する 。具体的には、3次元座標系と幾何変換の仕組みを理解し、基 本的なCGのモデリングについて理解している。また、基本的な レンダリングの仕組みを理解し、陰面消去やシェーディングの メカニズムを理解している。加えて、CG用ライブラリを用いた 3次元CGアニメーションプログラムを、サンプルに独自の変更 を加えることで作成できる。
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
第1週 コンピュータグラフィックスの概要について学習する 。また各自のコンピュータにCGプログラミング用ライ ブラリを使用できる環境を準備する。 講義、演習及び自己点検 CG用ライブラリを用いたプログラ ミング環境を導入するとともに、 CGの概要を理解する。また3次元 の座標系と幾何変換について予習 する。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第2週 3次元の座標系(ワールド座標系、ローカル座標系な ど)と3次元の幾何変換(モデリング変換、ビューイ ング変換、投影変換など)について学習する。 講義、演習及び自己点検 3次元の座標系について実際に演 習問題を解きながら復習する。ま た3次元の幾何変換について具体 的な計算を行うことで理解を深め る。さらに基本的なモデリング手 法について予習する。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第3週 様々な基本的モデリング手法(ワイヤーモデル、サー フェイスモデル、自由曲面、CSG表現など)について 学習する。 講義、演習及び自己点検 さまざまなモデリング手法につい て演習問題を解きながら復習する 。また複雑なモデリング手法につ いて予習する。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第4週 フラクタルやパーティクル表現、ボクセル表現など複 雑な物体のモデリングについて学ぶ。 講義、演習及び自己点検 フラクタルなどの複雑なモデリン グ手法などを復習する。さらに非 形状オブジェクトのモデリング手 法について予習する。またプログ ラミングの演習を進める。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第5週 光源や背景、音源などの非形状オブジェクトのモデリ ングについて学習する。 講義、演習及び自己点検 光源や背景など非形状オブジェク トのモデリング手法などを復習し 、アニメーションについて予習す る。またプログラミングの演習を 進める。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第6週 アニメーション手法(キーフレーム法、キネマティク ス、モーションブラーなど)について学習する。また 、コンピュータグラフィックスに関連するハードウエ ア(グラフィクスボード、入出力デバイス)について も学習する。 講義、演習及び自己点検 授業前半に学んだことを総復習す る。またプログラミング課題を進 める 復習: 180分
第7週 中間振り返り これまで学習してきた内容についての理解を深め、そ の度合いを確認するために、演習やテストを行う。 演習、テスト 後半の授業内容(レンダリング、 シェーディング、テクスチャマッ ピングなど)について概観してお く。 予習: 60分
第8週 レンダリングの概要(フォトリアリスティックレンダ リング、ノンフォトリアリスティックレンダリングな ど)について学習する。 講義、演習及び自己点検 基本的なレンダリング手法につい て演習を通じて復習する。また、 陰面消去法などについて予習して おく。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第9週 陰面消去法(Zバッファ法、スキャンライン法)につ いて学習する。 講義、演習及び自己点検 陰面消去などについて、演習を通 じて復習しておく。また、シェー ディングについて予習する。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第10週 シェーディング法(グローシェーディング、フォンシ ェーディングなど)について学習する。 講義、演習及び自己点検 シェーディングについて具体的な 計算を交えながら復習し、テクス チャマッピングについて予習する 。また、プログラミング課題の準 備をする。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第11週 テクスチャマッピング法(ラップマッピング、平行投 影マッピングなど)について学習する 講義、演習及び自己点検 テクスチャマッピングについて復 習し、ラジオシティ法について予 習する。また、プログラミング課 題を進める。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第12週 ラジオシティ法、シャドウイングについて学習する。 講義、演習及び自己点検 ラジオシティ法とシャドウイング について復習する。また、プログ ラミングによるCGコンテンツの作 成を進める。 復習: 60分 自己点 検:10 分 予習: 60分
第13週 総合演習 これまで学習したコンピュータグラフィクスの内容を 踏まえ、プログラミングによるCGコンテンツの作成を 行う。 講義、演習及び自己点検 プログラミングによるコンテンツ 作成を進めると共に、達成度確認 試験に向けて、総復習を行う。 復習: 120分
第14週 期末の振り返りと達成度確認試験 これまで学習してきた内容について振り返り、その理 解度を確かめるために試験を行う。 講義、演習及び試験 プログラミング課題についても完 成させる。 復習: 120分
第15週 自己点検授業 コンピュータグラフィックスの理解度を確認すると共 に、今後の修学や研究へのつながりを議論する。 講義及び自己点検 コンピュータグラフィックスで学 習した内容についてもう一度見直 し、今後の修学や研究につなげる 。 復習: 120分