МИНОБРНАУКИРОССИИФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский университет«Московский институт электронной техники»

РАБОЧАЯ ПРО ГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«3D моделирование»

Направление подготовки - 01.04.04 «Прикладная математика»

Про грамма - «Математические методы и моделирование в естественнонаучной и

технической сферах»

Программа - «Цифровая обработка сигналов и изображений»

2019 г.

1. ПЕРЕЧЕНЬ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ

Дисциплина участвует в формировании следующих компетенций образовательныхпрограмм:

дисциплине дисциплине

Подкомпетенции,формируемые в

Подкомпетенции,формируемые в

Индикаторы достижениякомпетенций/подкомпетенций

ОПК-3 Способен ОПК-3.3D.

автоматизации систем для автоматизации систем и Умения:

разрабатыватьнаукоемкоепрограммноеобеспечение

и процессов, а такжеразвиватьинформационно-коммуникационныетехнологии

использоватьСпособен Знания:

методы 3D ИД-l(ОПК-3.3D) Знатьмоделированияразрабатывать

для программное

и теоретические основы методовнаукоемкое 3D моделирования

обеспечение

процессов, а также ИД-2(ОПК-3.3D) Уметьразвивать информационно- применять методы 3Dкоммуникационныетехнологии

моделирования на практике

Опыт деятельности:ИД-3(ОПК-3.3D) Иметь опытмоделирования 3D объектов,отражений, теней, рельефа,динамических поверхностей(жидкости, ткани).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙПРОГРАММЫ

Дисциплина входит в часть, формируемую участниками образовательныхотношений Блока 1 «Дисциплины (модули)» образовательной программы.

Для изучения дисциплины студент должен владеть знаниями, умениями в объёмепрограммы академического бакалавриата по направлениям технических специальностей вследующих областях: линейная алгебра, аналитическая геометрия, интегральное идифференциальное исчисление, дифференциальные уравнения, численные методы,основы программирования на языке С++ и программирования на языке MatLab.

2

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

2 1 16

Контактная работа

3 108 16 76 ЗаО

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Контактная работа ~==~ .,Q

~ •• ~:= .,Q ~Х!! И наименование :.::: ==

r-oCJ ~ ~ Формы текущего контроля~ с с ~модуля :те ~ r-o ~ r-o r-o

:= := := ~ := CJ с:= r-o r-o ~ r-o с \о

~ ~=- :.::: ~ с ~ ~:.::: ~ == \о ==~

~ §" ~ ~ ~ u ~

Текущие домашние задания1. Математическиеосновы 3D- 16 16 - 76 Коллоквиуммоделирования

Реферативно-расчетная работа

4.1. Лекционные занятия

):=:=.. r-o.,Q ~

~ == := ==:=~ ~ := ~ Краткое содержание>'с =- мt::I: := :.::: ~Qс =- ~ ~ .,Q

~ CJ ~ ~ CJ

~ ё ~\о ~oz.,

1 1 2 Аффинные преобразования. Аффинные преобразования наплоскости. Аффинные преобразования в пространстве.

2 2 Вершины и примитивы. Положение вершины в пространстве.Операторные скобки gIВegin / glEnd.

3 2 Модели освещения. Модель Фонга. Закрашивание по методу Фонгу ипо методу Гуро.

4 2 Интерполяция, буферы глубины и трафарета. Барицентрическиекоординаты. Билинейная интерполяция. Обращение билинейнойинтерполяции. Эффекты зеркала, тени.

5 2 Текстурирование. Рельефное текстурирование. Эффект зеркальногоотражения.

6 2 Кривые. Сплайны. Кривые Безье. Метод де Кастелыко для кривойБезье произвольной степени. Рекурсивное деление кривой Безье.

3

Повышение степени. Поверхности Безье.7 2 Метод трассировки лучей. Основы трассировки лучей. Щупальца

тени. Отражение лучей. Преломление лучей. Локальная освещение иотражение лучей. Преломление лучей. Общий алгоритм.

8 2 Метод излучений. Элементы разбиения, освещённость, коэффициентыотражения. Вычисление формфактора. Метод трассировки лучей длярасчёта форм-фактора. Метод полукуба. Пример расчёта формфакторадля двумерного случая.

4.2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

е ,::;::~ ::;::... е Е-<~ ~ ~

~ :с c,j :с~ ::;:: Q) ~ Краткое содержаниеЕ' ~ ::r м

1: ::;::~'?::;:: Е-<е =- ~ Q) ~

~ ~ c,jc,j ~ ~:z; S: Iе, \.с)

1: O~1 1 2 Аффинные преобразования. Аффинные преобразования на

плоскости. Аффинные преобразования в пространстве.2 2 Вершины и примитивы. Положение вершины в пространстве.

Операторные скобки gIВegin / glEnd.3 2 Модели освещения. Модель Фонга. Закрашивание по методу Фонгу и

по методу Гуро.4 2 Интерполяция, буф еры глубины и трафарета. Барицентрические

координаты. Билинейная интерполяция. Обращение билинейнойинтерполяции. Эффекты зеркала, тени.

5 2 Текстурирование. Рельефное текстурирование. Эффект зеркальногоотражения.

6 2 Кривые. Сплайны, Кривые Безье. Метод де Кастелыко для кривойБезье произвольной степени. Рекурсивное деление кривой Безье.Повышение степени. Поверхности Безье.

7 2 Метод трассировки лучей. Основы трассировки лучей. Щупальцатени. Отражение лучей. Преломление лучей. Локальная освещение иотражение лучей. Преломление лучей. Общий алгоритм.

8 2 Метод излучений. Элементы разбиения, освещённость, коэффициентыотражения. Вычисление форм фактора. Метод трассировки лучей длярасчёта форм-фактора. Метод полукуба. Пример расчёта формфакторадля двумерного случая.

4.3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

Не предусмотрены

4

4.4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

':::•... :::..Q ~= 1:1::

1:1:: ::: =~ ~ ~ Вид СРС~

м== ~"=':::е =- ~ ..Q

~ ~ ~ ~~ ё ~ ~О.!.,1 5 Домашнее задание практического занятия NQ1

5 Домашнее задание практического занятия NQ25 Домашнее задание практического занятия NQ35 Домашнее задание практического занятия NQ414 Подготовка к коллоквиуму5 Домашнее задание практического занятия NQ55 Домашнее задание практического занятия NQ65 Домашнее задание практического занятия NQ75 Домашнее задание практического занятия NQ86 Выполнение реферативно-расчетной работы16 Подготовка к зачету

ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА РЕФЕР АТИВНО-Р АСЧЕТНЫХ РАБОТ

1. Реализация 3D-модели механизма Чебышёва «Несимметричный круговойнаправляющий механизм».зачету с оценко

2. Реализация 3D-модели механизма Чебьппёва «Шестизвенная противовращательнаярукоятка».

3. Реализация 3D-модели механизма Чебышёва «Четырехзвеннаяпротивовращательная рукоятка».

4. Реализация 3D-модели механизма Чебышёва «Механизм для преобразованиявращательного движения в качательное».

5. Реализация 3D-модели механизма Чебьппёва «Механизм, дающий два качанияведомого звена за один оборот кривошипа».

6. Реализация 3D-модели механизма Чебьппёва «Гребной механизм».7. Реализация 3D-модели механизма Чебьппёва «Механизм для преобразования

вращательного движения в поступательное с ускоренным обратных ходом».

4.5. Примерная тематика курсовых работ (проектов)Не предусмотрены

5. ПЕРЕЧЕНЬ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯСАМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Учебно-методическое обеспечение для самостоятельной работы студентов в составеУМК дисциплины (ОРИОКС, http://orioks.ll1iet.I!!L):Модуль 1 «Математические основы 3D-моделирования»

5

Материалы для самостоятельной работы над домашними заданиями NQ 1-8, дляподготовки коллоквиуму (включают образцы контрольно-измерительныхматериалов, требования к результатам выполнения СРС, изложение методики ихоценивания)Материалы для самостоятельного изучения теории в рамках выполнения текущихдомашних заданий, подготовки к коллоквиуму (включают тексты лекций 1-4)Материалы для самостоятельной работы на практических занятиях и выполнениятекущих домашних работ (включают подробные планы работы на практическихзанятиях и примерный перечень заданий текущих домашних работ к практическимзанятиям модуля 1)

6. ПЕРЕЧЕНЬ УЧЕБНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература

1. Коичи Мацуда WebGL: программирование трехмерной графики [Электронныйресурс] : / Коичи Мацуда, Роджер Ли. - Электрон. дан. - М. : ДМК Пресс, 2015. -494 с. - http://e.1anbook.com/books/element.php?pl1 id=63189

2. Кузнецова сн, Лукина мв. Конспект лекций для студентов экономическихспециальностей 1 КУРС (МОДУЛЬ 1-2) "Линейная алгебра и аналитическаягеометрия" - Санкт-Петербург: ,2010. - 72 с. - http://books.ifmo.ru/file/pdf/669.pdf

3. Гортинская л.н: Панкратова ТФ., Понятовский в.в., ЛС Ратафьева, А.Е.Рыжков, А.И Трифанов Типовой расчет по высшей математике. Аналитическаягеометрия. 1 модуль - Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2012. - 50 с. -l1ttp://books.ifmo.ru/file/pdf/917.pdf

Дополнительная литература

1. Гортинская л.н, Лапин ИА., Панкратова Т Ф., Понятовский в.н, Ратафъева Л С,Смирнов в.п. Типовые расчеты по высшей математике. 1 курс (модуль 1). Линейнаяалгебра и аналитическая геометрия. Методические указания и задачи для студентов. -Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2012. - 49 с. - http://books.ifmo.ru/file/pdf/973.pdf.

7. ПЕРЕЧЕНЬ РЕСУРСОВ СЕТИ «ИНТЕРНЕТ»

1. www.scopus.com - Библиографическая и реферативная база данных научнойпериодики «Зсорцв»

2. httр://еliЬшrу.1'll-НаучнаяэлектроннаябиблиотекаеLIВRARУ.RU3. http://e.lal1book.com/- ЭБС издательства ЛАНЬ4. httр://www.l11аtlшеt.1.ll/- Общероссийский математический портал

8. ПЕРЕЧЕНЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Корпоративная информационно-технологическая платформа ОРИОКС(l1ttp://orioks .l11iet.ru)

6

9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Наименование Оснащенность специальныхПереченьспециальных помещений и помещений и помещений для

помещений для самостоятельной работыпрограммногообеспечениясамостоятельной работы

Мультимедийная учебная Компьютер с ПО иаудитория для проведения возможностью подключения кзанятий лекционного типа и сети Интернет и обеспечениемпрактических занятий доступа в электронно-

образовательную среду МИЭТ;телевизоры;акустическое оборудование(микрофон, звуковые колонки)

Учебные аудитории для Компьютерная техника ссамостоятельной работы возможностью подключения к

сети «Интернет» иобеспечением доступа вэлектронно-образовательнуюсреду МИЭТ

10. АКТИВНЫЕ И ИНТЕРАКТИВНЫЕ ФОРМЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ

10. 1. Краткое описание используемых активных и интерактивных форм.На практических занятиях по дисциплине используются следующие интерактивные

формы проведения занятий:• Семинар-тренинг

Семинар-дискуссия .•Большинство практических аудиторных занятий организационно состоит из двух

частей: одна часть проходит в форме семинара-тренинга, другая - в форме семинара-дискуссии.

Форма семинара-тренинга и форма семинара-дискуссии соответствуют двумступеням приобретения опыта деятельности - опыту репродуктивной и опытупродуктивной деятельности.

На семинаре-тренинге и семинаре-дискуссии деятельность педагога и деятельностьучащихся обуславливают друг друга, причем деятельность учащегося в образовательномпроцесс е доминирует. В основе обучения заложено диалоговое общение как междупедагогом и студентами, так и между студентами. Характер взаимодействия педагога истудентов - сотрудничество.

Общая характеристика семинара-тренинга. Основное содержание обучения насеминаре-тренинге: деятельность учащихся по восприятию, осмыслению, запоминанию,закреплению базовых понятий, фактов, способов действий, самостоятельное применениебазовых знаний и умений в стандартных и несколько измененных ситуациях (решениеучащимися типовых учебных задач). В процессе решения студенты консультируются спедагогом и друг другом.

7

Типовой сценарий учебного занятия в форме семинара-тренинга включает в себяследующие этапы:

1. Проверка домашнего задания, актуализация исходных (для изучаемой темы)знаний и способов действий учащихся

2. Представление нового материала3. Практика учащихся под руководством педагога4. Самостоятельная практика учащихся5. Подведение итогов (анализ преподавателя результатов работы группы в целом,

самоанализ и самооценка учащимися собственной деятельности).Общая характеристика семинара-дискуссии. Основное содержание обучения на

семинаре-дискуссии: совместное решение учащимися эвристических учебных задач.Задача педагога - обеспечить активное включение студентов в поисковую учебно-

познавательную деятельность, организованную на основе внутренней мотивации. Учебнаядеятельность организуется как деятельность коллективно-распределенная, развернутая ватмосфере коллективного размьппления, в ситуации дискуссии и совместных поисков,когда студенты обсуждают различные варианты решения задачи.

Типовой сценарий учебного занятия в форме семинара-дискуссии включает в себяследующие этапы:

1. Постановка задачи2. Анализ задачи, выдвижения гипотез и предложений3. Обсуждение гипотез и предложений4. Выбор и осуществление системы действий и операций по обнаружению

искомого (собственно решение).5. Подведение итогов, обобщение и систематизация.10.2. Перечень занятий, проводимых с использованием активных и

интерактивных форм

Х!!Тип занятия или Вид и тематика (название)

п\пвнеаудиторной работы интерактивного занятия

1 Практическое занятие 1 Семинар-тренинг и семинар-дискуссия по теме«Аффинные преобразования»

2 Практическое занятие 2 Семинар-тренинг и семинар-дискуссия по теме«Вершины и примитивы»

3 Практическое занятие 3 Семинар тренинг и семинар дискуссия по теме«Модели освещения»

4 Практическое занятие 4 Семинар-тренинг по теме «Интерполяция»

5 Практическое занятие 5 Семинар-тренинг и семинар-дискуссия по теме«Текстурирование»

6 Практическое занятие 6 Семинар-тренинг и семинар-дискуссия по теме«Кривые»

7 Практическое занятие 7 Семинар-тренинг и семинар-дискуссия по теме«Метод трассировки лучей»

8 Практическое занятие 8 Семинар-тренинг и семинар-дискуссия по теме«Метод излучений»

8

11. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕРКИСФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИЙ

Х!! ТипФОС Код подкомпетенции Перечень элементов ФОСп\п1 ФОСпо

ОПК-З.ЗD Расчетно-реферативная работаподкомпетенции

2 ФОС по элементам Знания:подкомпетенции ИД-1 (ОПК-З.ЗD)

Коллоквиум

Умения: Домашние задания 1 - 8ИД-2 (ОПК-З.ЗD) Зачет

12. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ОСВОЕНИЮДИСЦИПЛИНЫ

12.1. Особенности организации процесса обученияЛекции, практические и лабораторные занятия проводятся очно в аудиториях

МИЭТ в соответствии с расписанием (2 часа лекций один раз в две недели и 2 часапрактических занятий один раз в две недели). Посещение лекций, практических занятийобязательно. Дополнительной формой аудиторной работы являются консультации.Консультации проводятся лектором еженедельно, их посещать необязательно.

В период изучения дисциплины студентам предоставляется в электронном видеучебно-методические материалы (перечень приведен в разделе 5), а также «Методическиерекомендации студентам по изучению дисциплины» (включающие подробное описаниеорганизации процесса обучения, системы контроля и оценивания). Материалыразмещаются в ОРИОКС по адресу http://orioks.miet.ru.

Важное значение придается соблюдению сроков сдачи контрольных мероприятий.Задержка в сдаче приводит к уменьшению числа баллов, начисляемых за выполнение,вплоть до полной их потери (соответствующие правила прописаны в «Методическихрекомендациях студентам по изучению дисциплины»).

12.2. Система контроля и оцениванияДля оценки успеваемости студентов по дисциплине используется балльная

накопительная система.Баллами оцениваются: вьшолнение каждого контрольного мероприятия в семестре

(в сумме 74 баллов), активность в семестре (в сумме 10 баллов) и сдача экзамена (16баллов). По сумме баллов выставляется итоговая оценка по предмету. Структура и срокисдачи контрольных мероприятий, а также детальная схема начисления балловпредставлена в таблице ниже (см. также журнал успеваемости на платформе ОРИОКСl1ttp://www.Ipk.miet.ru).

При начислении баллов действуют следующие правила:1) По каждому контрольному мероприятию установлено минимальное

засчитываемое число баллов, соответствующее усвоению дисциплины на базовом уровне.2) Несвоевременное вьшолнение домашней работы приравнивается к неуспешной

сдаче этого контрольного мероприятия.

9

Структура и график контрольных мероприятий

Контрольное мероприятие Максимальные Минимальные Учебнаябаллы баллы неделя

Домашняя работа NQ1 7 3 2 неделяДомашняя работа NQ2 7 3 4 неделяДомашняя работа NQ3 7 3 6 неделяДомашняя работа NQ4 7 3 8 неделяКоллоквиум 9 5 8 неделяДомашняя работа NQ5 7 3 10 неделяДомашняя работа NQ6 7 3 12 неделяДомашняя работа NQ7 7 3 14 неделяДомашняя работа NQ8 7 3 16 неделяРасчетно-реферативная работа 9 5 16 неделяАктивность 10 7 17 неделяЗачет 16 9 17 неделяИтого: 100 50

Мониторинг успеваемости студентов проводится в течение семестра трижды: поитогам 1-8,9 - 12, 13 - 16 учебных недель.

При выставлении итоговой оценки используется следующая шкала:Сумма баллов ОценкаМенее 50 250-69 370- 85 486 - 100 5

Доцент каф. ВМ-1, к.ф.м.н. /Ярошевич В.А.!

РАЗРАБОТЧИК:

10

Рабочая программа дисциплины «3D моделирование» по направлению подготовки01.04.04 «Прикладная математика», программе «Математические методы имоделирование в естественнонаучной и технической сферах», «Цифровая обработкасигналов и изображений» разработана на кафедре ВМ-1 и утверждена на заседаниикафедры 25'. об 2019 года, протокол И2 /0

Заведующий кафедрой ВМ-1 ~ /Прокофьев А.А.!

ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ

Рабочая программа согласована с Центром подготовки к аккредитации инезависимойоценки качества

Начальник АНОК ~___ F~ч-.:...__ ___:lНикулина И.М.!

Рабочая про грамма согласована с библиотекой миэт

/директор библиотеки 1и--+-+- /Филиппова т.п/

11