A. Σπουδαιότητα του μαθήματος
Πολλοί ισχυρίζονται ότι "μία εικόνα ισοδυναμεί με 1000 λέξεις". Οι πωλήσεις ηλεκτρονικών παιχνιδιών απέφεραν δισεκατομμύρια έσοδα ξεπερνώντας τις εισπράξεις από τα κινηματογραφικά εισιτήρια που ανέρχονται σε δισεκατομμύρια, καθώς και τα έσοδα από όλες τις άλλες μορφές διασκέδασης μόνον στις ΗΠΑ. Επιπλέον, κινηματογραφικές παραγωγές του Hollywood κάνουν εκτεταμένη χρήση ειδικών εφέ που δημιουργήθηκαν με υπολογιστές, και/ή βελτιώσεις με τη βοήθεια υπολογιστή μετά την παραγωγή. Η επίδραση της τεχνολογίας των ηλεκτρονικών παιχνιδιών στη διασκέδαση ώθησε τους εκπαιδευτικούς να ενσωματώσουν αυτή την τεχνολογία στην εκπαίδευση και να δημιουργήσουν ένα νέο πεδίο έρευνας. Για την διδασκαλία του προγραμματισμού το γραφικό περιβάλλον Allice είναι ευρέως χρησιμοποιούμενο σε όλες τις εκπαιδευτικές βαθμίδες. Τα Γραφικά Η/Υ είναι επίσης σημαντικά και σε άλλους τομείς εκτός της διασκέδασης. Για παράδειγμα, είναι δύσκολο να φανταστούμε μία παρουσίαση σε επαγγελματική συνάντηση, μία ακαδημαϊκή διάλεξη, ή ακόμη και μία εργασία ενός μαθητή Λυκείου που δεν περιέχει διαφάνειες σε Powerpoint. Απεικονίσεις με τη βοήθεια Γραφικών Η/Υ χρησιμοποιούνται καθημερινά από στελέχη επιχειρήσεων, επιστήμονες και απλούς υπαλλήλους. Ενώ η διαδικτύωση και ο Παγκόσμιος Ιστός παρείχαν τη βασική υποδομή για τη ραγδαία ανάπτυξη της επιστήμης των υπολογιστών τα τελευταία χρόνια, οι πλούσιοι σε γραφικά browsers, Mosaic, Safari, και Internet Explorer, ήταν εκείνοι που μετέφεραν αυτή την ανάπτυξη στις μάζες. Τα Γραφικά Η/Υ δεν είναι μόνο ένα αναπόσπαστο μέρος της επιστήμης των υπολογιστών, είναι πανταχού παρόντα στην καθημερινή μας ζωή. Ένα μεγάλο μέρος του εμπορίου και της επιχειρηματικής δραστηριότητας στον αναπτυγμένο κόσμο διεξάγεται μέσα από διαδικτυακές γραφικές διεπαφές , οι οποίες θεωρούνται από πολλούς και η σημαντικότερη εφαρμογή των υπολογιστών. Η υγεία μας παρακολουθείται και ελέγχεται από ηλεκτρονικές τεχνολογίες γραφικών και εικόνων. Επίσης τα γραφικά Η/Υ χρησιμοποιούνται πολύ στη σχεδίαση αρχιτεκτονικών και μηχανολογικών συστημάτων. Τα τελευταία δέκα χρόνια, ο απαιτούμενος εξοπλισμός για γραφικά Η/Υ δεν είναι πλέον μία καινοτομία για high-end workstations αλλά συναντάται και σε low-end PCs, PDAs, παιχνιδομηχανές και κινητά τηλέφωνα. Υπολογίζεται ότι περισσότερες γραμμές κώδικα και περισσότεροι CPU κύκλοι ξοδεύονται για γραφική απεικόνιση και διεπαφές χρήστη με γραφικά από ό,τι για οποιοδήποτε άλλο στοιχείο ενός σύγχρονου υπολογιστή. Οι γραφικoί επεξεργαστές (GPUs) έχουν ξεπεράσει σε ταχύτητα τους καθαρά υπολογιστικούς υπολογιστές και χρησιμοποιούνται σήμερα για την επιτάχυνση υπολογιστικών μοντέλων σε πολλές επιστημονικές εφαρμογές. Η οικονομική σημασία και η εξάπλωση των γραφικών Η/Υ και διεπαφών χρήστη με γραφικά, έχουν πείσει τους εκπαιδευτικούς να δώσουν μεγάλη έμφαση σ’ αυτή την τεχνολογία στα προπτυχιακά προγράμματα σπουδών στα τμήματα Πληροφορικής και Μηχανικών.

Β. Ύλη
Εισαγωγή στα γραφικά Η/Υ και βασικό μαθηματικό υπόβαθρο. Εισαγωγή στην OpenGL και Flash προγραμματισμό. Συστήματα γεωμετρικών συντεταγμένων. 3-Δ γεωμετρικά μοντέλα και γεωμετρικός προγραμματισμός με OpenGL. Μετασχηματισμοί και προβολές γεωμετρικών αντικειμένων. Θέαση και απόκρυψη στοιχείων. Τεχνικές φωτισμού και σκίασης. Παραμετρικές καμπύλες και επιφάνειες - επιφάνειες Bezier. Παρακολούθηση ακτίνας, απεικόνιση υφής και μοντέλα φωτισμού. Κινούμενα Γραφικά (Animation). Προσομοίωση φυσικών μοντέλων. 3-Δ CSG (constructive geometry models). Μοντελοποίηση σύγκρουσης μεταξύ φυσικών αντικειμένων (Collision detection).

Γ. Προτεινόμενα βιβλία:
1. “Γραφικά Υπολογιστών με OpenGL”, Hearn Bakers, Εκδόσεις Τζιόλα 2010, 3η έκδοση (θα διατεθεί από το Τμήμα)
2. “3D Computer Graphics: A Mathematical Introduction with OpenGL”, Samuel R. Buss Cambridge University Press, 2003 ( http://math.ucsd.edu/~sbuss/MathCG/)
3. “OpenGL Programming Guide”, D. Shreiner, T. Davis, M. Woo, J. Neider, Addison-Wesley, 2003, 4th edition. (http://www.glprogramming.com/red/ html format)

Δ. Εργαλεία προγραμματισμού γραφικών
1. OpenGL API
2. GLUI
3. Flash
4. Python

Ε. Hardware
1. Εργαστήριο γραφικών με παιχνιδομηχανές (Xbox, Nitendo, PS 3)
2. PC/Mac πλατφόρμες

Ζ. Προαπαιτούμενα – Συνιστώμενα
ΗΥ120 Προγραμματισμός Ι και ΗΥ112 Γραμμική Άλγεβρα. ΗΥ210 Δομές Δεδομένων.

Η. Πολιτική Μαθήματος
Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου θα δίδονται σετ σκήσεων και εργασιών (projects) τα οποία θα είναι υποχρεωτικά που σκοπό έχουν να σας βοηθήσουν στην μελέτη του μαθήματος.
Όμοια, ηη Πρόοδος και η Τελική Εξέταση θα είναι υποχρεωτικές με ελάχιστο βαθμό το 5 (και οι δυο). Τελική βαθμολογία:
10% Σετ Ασκήσεων + 15% Εργασίες + 20% Πρόοδος + 55% Τελική Εξέταση

Θ. Υποστηρικτική Ύλη
Πλήρεις σημειώσεις και διαφάνειες για την θεωρία και το εργαστήριο του μαθήματος.