《计算机图形学》课程教学大纲

《计算机图形学》课程教学大纲课程代码：ABXX0512课程中文名称:计算机图形学课程英文名称：ComputerGraphics课程性质：专业必修课课程学分数：3课程学时数：48其中讲课学时：32实验学时：16授课对象：信息与计算科学专业本课程的前导课程：线性代数，C语言，数据结构一、课程简介计算机图形学是一种最令人兴奋的且发展最快的现代技术。计算机图形技术的迅速发展并在计算机系统中获得了广泛的应用。如今，计算机图形已成为一般的应用软件和计算机系统的标准特点。计算机图形学的算法普遍应用于产品的设计、培训模拟、音乐视频和电视广告产品、动画、数据分析、科学研究以及其他应用之中。在高校相关专业中开设本课程，可以促进计算机从业者了解图形学的基本原理及图形学的最新进展；同时也为有志于计算机软件行业的同学提供计算机图形学的理论与实践教学，通过教学使学生既掌握相关的理论及算法，并可构建起数学模型与计算机算法的联系。提高和加强高等学校计算机及相关专业的大学生的计算机图形学理论和技能的教学不仅仅是高等院校的重要任务，也是新世纪对于人才培养的需要。二、教学基本内容和要求一、绪论课程教学内容：计算机图形学的发展历史和主要研究内容;计算机图形学的基本概念和应用。课程的重点、难点：计算机图形学的的基本概念。课程教学要求：掌握计算机图形学的基本概念，了解计算机图形学的起源和发展历程，当前的应用状况。二、图形系统课程教学内容：计算机图形学的硬件系统;就是那几图形学的软件库;OpenGL库的配置和使用.课程的重点、难点：OpenGL库的配置和使用。课程教学要求：了解系统基本功能及分类，系统组成─硬件设备，图形软件系统，图形软件标准，掌握图形处理库OpenGL。三、二维线画图元及属性课程教学内容：直线的扫描转换及算法;圆和椭圆的扫描转换算法;其它输出图元的生成;输出图元的属性;字符的生成。课程的重点、难点：DDA和中点算法。课程教学要求：掌握扫描转换直线段的DDA算法和Bresenham直线算法；了解圆弧的八对称性，掌握扫描转换圆弧的中点算法；了解输出图元的属性及字符的生成方法。四、多边形的扫描转换及区域填充课程教学内容：矩形填充;多边形描转换;区域填充;光栅图形的反走样。课程的重点、难点：扫描转换算法、区域填充算法。课程教学要求：掌握矩形填充法；理解多边形扫描转换的逐点判断、扫描线填充、边缘填充算法；理解什么是区域，区域的两种表示方法，4连通和8连通；掌握填充区域的递归算法。五、几何变换课程教学内容：二维基本变换；二维几何变换的齐次坐标表示；组合变换；三维几何变换。课程的重点、难点：基本的几何变换、复合变换、坐标系之间的变换。课程教学要求：掌握二维平移变换、比例变换、旋转变换三种基本变换；掌握二维几何变换的齐次坐标表示及能用的二维几何变换公式；掌握组合变换的方法；了解三维坐标系的建立方法及三维图形几何变换方法、三维坐标系的变换方法。六、观察和裁剪课程教学内容：裁剪的基本概念；窗口到视区的变换；直线的裁剪算法；多边形裁剪；文本裁剪；三维观察空间；三维裁剪；三维图形显示流程。课程的重点、难点：窗口和视区的区别与联系、直线裁剪算法、多边形裁剪算法、观察流程。课程教学要求：了解裁剪的基本概念；理解窗口和视区的区别及窗口到视区的变换方法；掌握直线裁剪的方法：Cohen-Sutherland、Liang-Barsky算法；掌握多边形裁剪的Sutherland-Hodgman、Weiler-Atherton算法；了解文本裁剪的以串为单位；理解透视投影与平行投影；掌握透视投影变换及其矩阵表示。七、三维形体的表示课程教学内容：形体的表示；物体的CSG树表示；边界表示法；曲线表示的基本知识；Bezier曲线；B样条曲线。课程的重点、难点：形体的表示、曲线的表示形式及基本概念、Bezier曲线、B样条曲线。课程教学要求：了解三维形体的基本表示方法：线框模型、表面模型、实体表示；了解表示物体的CSG树法、边界表示法、扫描表示法、八叉树法；掌握曲线的两种表示形式：非参数表示（包括显式表示与隐式表示）、参数表示；了解非参数表示方法与参数表示方法各自的优缺点；掌握Bezier（B样条）曲线的定义、性质；了解B样条曲线的定义及其性质。八、隐藏面的消除课程教学内容：消隐算法及分类；画家算法；深度缓冲算法；扫描线算法；BSP树算法；区域子分算法；光线投射算法。课程的重点、难点：画家算法、深度缓冲算法、扫描线算法。课程教学要求：掌握什么是消除隐藏面；掌握消除隐藏面的：深度缓冲算法、扫描线算法、BSP树算法、区域子分算法；了解光线投射算法。九、真实感图形绘制课程教学内容：颜色；简单光照模型制；明暗效应；阴影的生成；透明；纹理映射。课程的重点、难点：简单光照明模型、Gouraud与Phon明暗算法。课程教学要求：掌握什么是消除隐藏面；掌握消除隐藏面的：深度缓冲算法、扫描线算法、BSP树算法、区域子分算法；了解光线投射算法。三、实验教学内容及基本要求实验课程是本课程的主要组成部分，通过实验环节教学，有助于学生掌握计算机图形学的基本原理，掌握OpenGL库的一些基本语法。序号内容学时1OpenGL绘图环境及基本图形输出22直线绘制算法23二维几何变换24三维几何和观察变换25自由曲线曲面算法26简单光照明模型27纹理贴图28人机交互图形操作2合计16四、教学方法与手段教学形式以讲授方式为主+多媒体辅助。五、教学学时分配章节与内容课时作业量备注一绪论2二图形系统4实验2学时三二维线画图元及属性6实验2学时四多边形的扫描转换及区域填充4五几何变换5实验2学时六观察和裁剪6实验2学时七三维形体的表示7实验2学时八隐藏面的消除4九真实感图形绘制10实验6学时合计48六、考核方式与成绩评定标准1、考核方法：考试。2、成绩评定：总评成绩=期终成绩（70%）+平时成绩（30%），平时成绩不合格者取消考试资格。七、教学参考资源参考书目：1.孙家广、胡事民(著)，