Алгоритмы компьютерной графики

Оглавление

Модуль 1: Рендеринг в 2D: от пикселя к примитивам

• Основы компьютерной графики, её история и используемые технологии.
• Инструментарий. Canvas 2D и создание своей базовой графической библиотеки.
• Рисование простейших элементов: точки, горизонтальные и вертикальные линии.
• Алгоритмы растеризации:
  • Алгоритм Брезенхема для рисования линий.
  • Алгоритм Брезенхема для рисования окружностей.
  • Растеризация треугольников алгоритмом scanline.
  • Алгоритм Active Edge Table для сложных полигонов.
• Работа с растровыми изображениями (битмапами).
  • Загрузка и хранение bitmap в памяти.
  • Функция BitBlit (bitmap block transfer) — вывод изображения на холст.
  • Прозрачность (keycolor, alpha-channel).
• Заливка и текстурирование.
• Сглаживание (Anti-aliasing). Алгоритм Ву.
• Аффинные преобразования: матрицы, перенос, масштаб, поворот.
• Отсечение:
  • Алгоритм Коэна-Сазерленда.
  • Алгоритм Лианга-Барски.
• Буфер глубины (Z-buffer) и блендинг. Введение в 2.5D.

Модуль 2: Эволюция 2.5D: от плоских спрайтов до порталов

• 2.5D-спрайты. Вывод, анимация, партиклы. Сортировка по глубине.
• Отрисовка объектов и персонажей в движках (рейкастинг, порталы).
• Парралакс-скроллинг и слои. Создание глубины через движение.
• Изометрическая проекция. Математика, рендер тайлов, сортировка.
• Ранние методы: «обводка» граней (Ultima Underworld-style).
• Рэйкастинг (Wolfenstein 3D). Основы, текстурирование, ограничения.
• BSP-деревья и отсечение невидимых поверхностей (Doom).
• Портальные технологии (Build Engine). Рекурсивное отсечение, сложная архитектура.
• Продвинутые техники:
  • Архитектура иллюзий: создание многоуровневых локаций (высоты секторов).
  • Динамическая камера: прыжки, лестницы и неровный рельеф.
  • Свободный обзор: преодоление ограничений сетки (FOV, DDA, коррекция перспективы).
  • Атмосферные эффекты: магия окон, зеркал и воды.

Модуль 3: Введение в 3D

• Геометрия. Точки, векторы, нормали. Базовые операции.
• Проекции. Перспективная и ортографическая. Матрицы преобразований.
• Модели освещения. Фонга, закраска Гуро. Расчёт освещённости.
• Текстурирование. Наложение текстур, перспективная коррекция, MIP-mapping.
• Гибридный рендеринг: интеграция 3D-моделей в среды (на примере Disruptor).

Модуль 4: Продвинутые темы

• Трассировка лучей. Базовый рейтрейсинг.
• Шейдеры. WebGL и GLSL основы.
• Оптимизации. Отсечение невидимых граней, уровень детализации.