1. תכנון ותכנות
מערכות גרפיות

2. נקודות התייחסות בהרצאה
היכרות עם התמחות "מערכות גרפיות"
(הצגת פרויקטים)
מבנה כללי של החלופה (הלכה למעשה)
המטרות בכתיבת התכנית החדשה
התכנית החדשה
(הצגת פרויקט לדוגמה)
דרישות לפרויקט ואפיון רמות הפרויקט
יתרונות החלופה

3. היכרות עם התמחות "מערכות גרפיות"
רובוט 5 יח"ל (לביא)
שחמט 5 יח"ל (לביא)
כדורי ניוטון 5 יח"ל (גנאדי)
ספר מחזור 5 יח"ל (גנאדי)
Xonix 3D 5 יח"ל (גנאדי)
בועות בצרורות 3 יח"ל (לביא)

4. מבנה כללי של החלופה (הלכה למעשה)
שנה ראשונה (י"א )
הוראת תמ"ע Java/C#
הוראת תכנות מונחה אירועים, תכנות ב-Windows
הוראת גרפיקה דו-ממדית
הוראת תכנות פרויקט שלם
השנה השנייה (י"ב)
הוראת גרפיקה 3D( 5 יחידות)/חזרה על החומר (3 יחידות)
הנחיית פרויקט

5. מבנה כללי של החלופה (הלכה למעשה)
הנחיות כלליות
הדגש הוא על עבודה מעשית
ההוראה מתבצעת סביב מספר פרויקטים קטנים אשר מכסים את החומר הלימודי
הערכת הציון נעשית על סמך ביצוע משימה מעשית (מבחן מעשי או הגנת פרויקט)

6. הסיבות לשכתוב התכנית החדשה.
לקחת בחשבון את הניסיון שנצבר ואת המעבר לסביבות הפיתוח החדשות
להתאים לצרכי ביצוע הפרויקטים (לקרב את התיאוריה לביצוע)
לתת מענה גם לתלמידי אתגר
להבהיר את חלוקת הפרויקטים לרמות
לתת מספר רעיונות לנושאי הפרויקטים

7. התכנית החדשה. גרפיקה דו-ממדית
מבוא לתכנות חלונאי (Windows Forms)
תכנות מונחה אירועים – Event Driven
אירועים
תור ההודעות
לולאת ההודעות
המחלקה  Form  (מאפיינים, שיטות, אירועים)
הפקדים  הבסיסיים (Button,  TextBox,  Label)
עבודה עם תיבות דו-שיח (Dialog Box)

8. התכנית החדשה. גרפיקה דו-ממדית
מבוא לגרפיקה ונושאים בגיאומטריה אנליטית
פיקסל ורזולוציה
פיקסל צבעים וזיכרון מסך
קואורדינטות קרטזיות
אורך הקטע**
אמצע קטע**
סימטריה**
שיפוע הקו**
משפט פיתגורס: חישוב אורך הצלעות במשולש ישר זווית**
פונקציות sin, cos, tan, atan: חישוב זוויות ואורך הצלעות במשולש ישר זווית**
משוואת הישר. חישוב שיפוע **

9. התכנית החדשה. גרפיקה דו-ממדית
מבוא למחלקה גרפית, מבנה המחלקה
ציור ומילוי (עפרון ומברשת)
עבודה בסיסית עם צבעים
שימוש במחלקה גרפית, צורות פלט בסיסיות
פיקסל
קווים
מלבנים
אליפסות
טקסט
עקומות Cycloid, Sinusoid, Parabola))*

10. התכנית החדשה. גרפיקה דו-ממדית
שיטות לקלט אינטראקטיבי
עבודה עם המקלדת
עבודה עם עכבר
הנפשה (Animation)
עקרונות הנפשה
שימוש בפקד Timer
הנפשת הצורות הבסיסיות

11. התכנית החדשה. גרפיקה דו-ממדית
מצולע (Polygon)
קו שבור, מצולע, סוגי מצולעים (קמור וקעור)
ייצוג
אתחול
קריאת נתונים מהקובץ (עבודה עם קבצים)
חישוב מתמטי *
חישוב מרכז הכובד
ציור ומילוי
ציור ומילוי משולשים
ציור ומילוי מצולע קמור, חלוקת מצולע למשולשים
מילוי צורות חופשיות המוגבלות ע"י גבול (flood-fill)

12. התכנית החדשה. גרפיקה דו-ממדית
טרנספורמציות דו-ממדיות (Transformation)
בסיסיות: הזזה (Translation), סילום (שינוי קנה מידה - (Scaling, סיבוב (Rotation)
טרנספורמציות מורכבות (סילום וסיבוב יחסית לנקודה הנתונה, נקודת שבת)
סילום והזזה יחסית לנקודת המרכז הצורה (Zoom)
ממשק למשתמש
תכנון הממשק
תפריטים
Color Dialog/File Dialog
מערכת עזרה, עבודה עם מספר טפסים

13. התכנית החדשה. גרפיקה דו-ממדית
נושאים אלגוריתמיים ליישומים גרפיים
בדיקת הימצאות הנקודה בתוך מלבן שצלעותיו מקבילים לצירים
בדיקת השקה או חפיפה חלקית בין מלבנים
בדיקת המצאות הנקודות בתוך העיגול
בדיקת השקה או חפיפה חלקית בין העיגולים
תנועה באלכסון ושינוי כיוון לאחר פגיעה בדפנות
התאמה לרשת (Adjust to Grid)
תנועה לפי מסלול הנתון בפונקציה מתמטית*
בניית פרקטלים (Fractals) תוך שימוש ברקורסיה (Recursion) *

14. התכנית החדשה. גרפיקה דו-ממדית
טיפוסי הנתונים החיוניים ליישומים גרפיים
מערך אובייקטים גרפיים
מפת אובייקטים לוגיים (קשר בין מבנה לוגי ומבנה פיזי)
עץ רביעיות (Quarter-Tree) *
שימוש בקבצי תמונה ביישומים גרפיים
סוגים בסיסיים של קבצי תמונה (pcx, gif, jpg, bmp)
יבוא תמונות ליישומים גרפיים*

15. התכנית החדשה. גרפיקה דו-ממדית
מטריצות
הגדרת מטריצה
כפל מטריצות
טרנספורמציות דו-ממדיות באמצעות מטריצות
טרנספורמציות בסיסיות (הזזה, סילום וסיבוב יחסית לראשית הצירים)
טרנספורמציות מורכבות בעזרת מכפלת מטריצות

16. התכנית החדשה. גרפיקה תלת-ממדית
מרחב תלת-ממדי, נקודה
מערכת צירים תלת-ממדית
ייצוג נקודה
מטריצות המייצגות טרנספורמציות תלת-ממדיות בסיסיות (הזזה, סילום ביחס לראשית הצירים, סיבוב סביב צירי X, Y, Z)
טרנספורמציות מורכבות
הטלות
הטלה מקבילית
הטלה פרספקטיבית

17. התכנית החדשה. גרפיקה תלת-ממדית
פוליגון תלת-ממדי
קו שבור, מצולע, סוגי מצולעים (קמור וקעור)
ייצוג
אתחול
קריאה מקובץ (עבודה עם קבצים)
חישוב מתמטי *
חישוב מרכז הכובד
ציור ומילוי

18. התכנית החדשה. גרפיקה תלת-ממדית
וקטורים במרחב תלת-ממדי
הגדרה גיאומטרית ואלגברית של וקטור
השוואה בין וקטור לנקודה
פעולות על וקטורים ונקודות והשימוש בהן
שיוויון וקטורים
אורך הווקטור
חיבור וקטורים
מכפלת וקטור במספר
מכפלה סקלרית
מכפלה וקטורית

19. התכנית החדשה. גרפיקה תלת-ממדית
התמצאות (Orientation) של מצולע תלת-ממדי
הצד חיצוני והצד הפנימי של מצולע
שימוש בוקטורים להגדרת הצד חיצוני והפנימי של מצולע
פאון
פאון קמור/לא קמור
ייצוג
הפעלת טרנספורמציות על פוליגון
ציור. הסתרת פאות חבויות בפאון קמור
בדיקת הימצאותה של נקודה במרחב החסום על יד פאון קמור. בדיקת חיתוך בין פאונים קמורים.
אתחול כדור, גליל, חרות כפאון*

20. התכנית החדשה. גרפיקה תלת-ממדית
מבוא ל-Quaternion כפתרון מושלם להמרות תלת –ממדיות *
יבאו גופים תלת ממדיים מיישומים של גרפיקה ממוחשבת *
מבנה קובץ *.ase ASCII Scene Export של D Studio Max
אלגוריתם לקריאת קובץ *.ase

21. התכנית החדשה. גרפיקה תלת-ממדית
הצגת סצנה (Scene) - אוסף גופים במרחב תלת-ממדי
מיון על פי עומק של מרכז הכובד
שימוש ברשת (Grid)
סידור גופים בשורה בודדת, בשכבה ובין השכבות בעזרת רשת
אלגוריתם הצייר
אלגוריתם חוצץ העומק (Z-buffer)
אלגוריתם לציור פאות משולבות ע"י עץ BSP *
המרות כלליות של סצנה תוך שימוש ב-Camera *

22. התכנית החדשה. גרפיקה תלת-ממדית
הצללה
מודלים של צבע (RGB, CMY )
תאורה לפי עומק כפונקציה של –Z
מודל תאורה פשוט (Flat), חוק למברט Lambert))
מודלים מתקדמים של תאורה (GOURARD, PHONG ) *
הטלת צל של גוף תלת-ממדי על המישור *
עקרונות של Texture Mapping *

23. דרישות כלליות לפרויקט מנוע גרפי תוכנית אינטראקטיבית
מכסה כ-60% מתוכנית הלימודים
שפות תכנות Java, C#, C++
ניתן להשתמש בחבילות גרפיות כגון DirectX, OpenGL רק בפונקציות ציור דו-ממדיות

24. עקרונות לקביעת רמת הפרויקט
פרויקט 5 יח"ל – גרפיקה תלת-ממדית
פרויקט 3 יח"ל – גרפיקה דו-ממדית, הפרויקט מטפל במספר גופים נעים
פרויקט 1 יח"ל – גרפיקה דו-ממדית, גופים בודדים נעים, אוסף גופים סטטיים

25. פרויקט לדוגמה ב-Java קובייה תלת-ממדית (גנאדי)
מכסה את הדרישות הבאות לפרויקט:
מנוע גרפי
תוכנית אינטראקטיבית עם ממשק גרפי
מכסה את רוב החומר הנלמד (ייצוג גוף תלת-ממדי, טרנספורמציות תלת-ממדיות, סילוק קווים חבויים, הטלה פרספקטיבית, הצללה)
חסר:
אנימציה, הסתרת גופים
תוכן, נושא משמעותי

26. היתרונות של החלופה אטרקטיבית הודות לאופי הוויזואלי
כמעט ואין עיסוק בפרטים טכניים: מספר אלמנטים ויזואליים מינימלי, העיסוק העיקרי הוא באלגוריתמיקה, במבני נתונים ובעיצוב תכנה.
מחזק את הנושאים הנלמדים בעיצוב תכנה (במקביל): עיצוב, בניית מחלקות, שימוש באוספים
מאפשר להבין את חשיבות המקצועות המדעיים האחרים, אינטרדיסציפלינריות: מתמטיקה, פיזיקה
נותן מענה גם לתלמידי פרוייקט 3 יחידות (תוך כדי שמירת על שאר היתרונות)
התלמיד מקבל הבנה כללית של המקצוע "תכנות"
התמחות במקצוע מבוקש מאוד (צבא, משחקים, תחום הפרסום)

27. הדגמת פרויקטים שש-בש 5 יח"ל (לביא) קובייה הונגרית 5 יח"ל (לביא)
חיץ וקשת 5 יח"ל (לביא)
מגדלי הנוי 5 יח"ל (גנאדי)
אקופונקטורה 5 יח"ל (גנאדי)
מגנט 5 יח"ל (גנאדי)
צפרדע 3 יח"ל (לביא)
טטריס עמודות (Columns) 3 יח"ל (לביא)