コンピュータグラフィックス論 課題（2005年度）

下記のプログラミング課題において４問中少なくとも３問を提出せよ。

プログラミング課題

インタラクティブ性のあるプログラムが理想であり、 それを遠隔地でも評価するにはJavaで作成すると効果的であるので、可能な人はできるだけJavaを試みて下さい（この場合画像サイズは300ｘ300以下でもよい）。 Ｃ言語とOpenGLを用いて表示する方法でもよい。 この際、出力例がカラー画像の場合、それを評価して欲しい人は、自分のホームページに画像を置いて見れるようにしてもよい。

課題１ 多角形の走査変換プログラムを作成せよ。

• 教科書p.134を参考に凸多角形を走査変換するプログラムを作成せよ。
• 四辺形を与え、４点の色（または濃淡）を与えた際、領域内をグローのスムーズシェーデイングで塗りつぶすプログラムを作成せよ（p.156参照）。

課題２ 任意の位置から見た凸多面体を陰影表示せよ。

• 裏の面を除外することにより陰面消去を行う。
• 各構成面は走査変換を利用して塗りつぶす。三角形パッチに分割してもよい。
• 地面を巨大な平面として表現し、そこに写る影を表示せよ。簡単のため、多面体を構成するポリゴンを光源方向に投影することで影を求めよ。例えば、四角形P1P2P3P4は四角形P'1P'2P3P4(図1の赤線)に投影される

図１ 立方体の影の表示

課題３ 球を陰影をつけて描画せよ。レイトレーシングを利用してもいいが、2次元の円の内部に奥行きや法線を適当な方法で計算して立体感を出すのでもいい。

• 陰影は平行光線とし、明るさを計算せよ。
• 鏡面反射光(ハイライト)を計算せよ。鏡面反射のモデルにはPhongのモデルを採用すること(教科書P.147参照)
  Phongのモデルのnの値を変更した場合の結果の違いについて考察せよ。
• 物体の特性は環境光(ambient)・鏡面反射光(specular)・拡散反射光(diffuse)の係数で表される。
  各係数を変化させた場合の結果画像を出力せよ。

図2 Phongの鏡面反射モデル

• 図の一部分を拡大しても同じ図形が現れるような図形をフラクタル(自己相似性)という。コッホの曲線はフラクタル図形である。
• 生成するアルゴリズムは次のようになる
1. 直線を引く。
2. 直線を 3 等分する（図3参照）。
3. 3 等分した長さを一辺とする三角形を作成する。
4. 1 つの辺に対して、同じように 3 等分して、この処理を繰り返す。

図3 コッホの曲線

JavaやX-windowの使用方法を勉強する時間のない場合は、次の方法でもよい。 すなわち、スクリーンを想定した配列を準備し、それに輝度情報を書き込み、準備したツールで可視化する。 画像サイズは500ｘ400程度とする。ただし、プログラムリストと結果のハードコピー（PostScript形式にしプリント）を提出すること。 この際、画像をセーブすることが必要になるが、保存の画像形式およびそのプログラムは資料を参考にして下さい。

参照URL

• Java文法; /~nis/junk/sougou/document/javaBunpou.htm
• Javaプログラム例解説: /~nis/junk/sougou/document/javaKadai.htm
• Java Applet集; /~nis/javaexampl/javaExmpl.shtml
• CG関連図書: /~nis/junk/cg_books.html

注：プログラミングが困難な学生は,下記のレポート課題を提出しても構いません(課題２と課題３はどちらかを選択してもよい）。

締切：　8月18日（木曜） 　なお期限に遅れた人は9月2日(金曜）には提出のこと（ただし評価にハンディは ある）

　結果は各自のホームページに置くか、メイルに添付して下さい。あるいは印字して7号館1階事務室(安住さん）に提出して下さい。メイルでの課題提出時はＴＡの師君（ymoro@nis-lab.is.s.u-tokyo.ac.jp）にもＣＣして下さい。

連絡先：email: nis@is.s.u-tokyo.ac.jp 電話: 内線24106 (西田研究室）: /~nis/