計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程中文名稱（課程英文名稱）：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（Computer Graphics ）二、課程編碼：0921144005三、課程目標(biāo)和基本要求：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)選修課程。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)科 學(xué)的重要分支，其應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛。該課程的教學(xué)目的與任務(wù)是讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的 基礎(chǔ)內(nèi)容，掌握對(duì)設(shè)計(jì)、使用和理解計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)所需的基本理論。本課程實(shí)驗(yàn)包括圖形的顯示和輸出技術(shù)、基本圖形生成算法、圖形的各種變換、曲線和曲面的繪制、圖形的剪取、隱線和隱面的消除和產(chǎn)生有真實(shí)感圖形的方法。用C+（或C）結(jié)合OpenGL圖形庫(kù)進(jìn)行與理論教學(xué)配合的實(shí)驗(yàn)。四、課

2、程總學(xué)時(shí)：54 學(xué)時(shí)理論：36 學(xué)時(shí):實(shí)驗(yàn)：18 學(xué)時(shí)五、課程總學(xué)分：2.5 學(xué)分六、適用專業(yè)和年級(jí)：信息與計(jì)算專業(yè)，4年級(jí)第1學(xué)期七、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目匯總表：序號(hào)實(shí)驗(yàn)編號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)類別實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)要求每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)一092114400501C+的形程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2專業(yè)演示性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)二092114400502基本圖元生成算法2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)三092114400503填充算法2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)四092114400504OpenG小礎(chǔ)2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)五092114400505二維變換2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)六092114400506二維裁剪2專業(yè)驗(yàn)

3、證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)七092114400507樣條曲線與樣條曲面2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)八092114400508三維變換與三維觀察2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)九092114400509真實(shí)感圖形的生成與處理2專業(yè)綜合性必修同班級(jí)人數(shù)八、大綱內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)序號(hào)1 實(shí)驗(yàn)名稱 C+ 圖形程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠?C+Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，熟悉 Windows 圖形程序設(shè)計(jì)的要點(diǎn)， 為今后的圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)打下必要的基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 在 C+Builder 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中編寫(xiě)一個(gè)Windows 應(yīng)用程序。 應(yīng)用程序的窗體中每隔 1 秒交替顯示“ Hello,World! ” 和

4、“世界,你好!”。2. 參考補(bǔ)充材料“利用 C+Builder 開(kāi)發(fā)基于圖形的應(yīng)用程序” ，寫(xiě)一個(gè)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)程序的框架。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào) 2 實(shí)驗(yàn)名稱 基本圖元生成算法 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 以 C+Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)整數(shù)中點(diǎn)畫(huà)線法和Bresenham 畫(huà)線法，繪制直線；2. 以 C+Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圓的中點(diǎn)畫(huà)法和橢圓的中點(diǎn)畫(huà)法。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 實(shí)現(xiàn)斜率 k 在 0 和 1 之間時(shí)的整數(shù)中點(diǎn)畫(huà)線法和Bresenham 畫(huà)線法。2. 選作：實(shí)現(xiàn)任意斜率的整數(shù)中點(diǎn)畫(huà)線法和 Bresenham 畫(huà)線法。3. 利用中點(diǎn)畫(huà)圓法，繪制第二個(gè)八分圓

5、；利用中點(diǎn)畫(huà)橢圓法，繪制第一象限內(nèi)的四分之一橢圓。4. 選作：利用上述基本算法及對(duì)稱性，繪制整圓和整橢圓。 （提示：因?yàn)槔L圖區(qū)域的原點(diǎn)在左上角，所以繪制整圓和整橢圓時(shí)要作平移變換。 ） 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)3 實(shí)驗(yàn)名稱 填充算法 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠?C+Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)邊緣填充算法與種子填充算法。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)一中提供的圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)框架，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)邊緣填充算法。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)一中提供的圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)框架，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)種子填充算法。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)4 實(shí)驗(yàn)名稱 OpenGL 基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠?Visual C+ 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)

6、，練習(xí)編寫(xiě)簡(jiǎn)單的 OpenGL 入門(mén)程序。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 編制一個(gè)程序繪制 GLUT 中的三維茶壺模型，并編譯運(yùn)行。建議使用線框模型，也可嘗試一下實(shí)體模型。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)5 實(shí)驗(yàn)名稱 二維變換 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? 了解 OpenGL 二維圖形變換的三個(gè)函數(shù)及其計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論基礎(chǔ)；2 嘗試?yán)?OpenGL 編寫(xiě)一個(gè)二維圖形變換的小程序。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 在理解的基礎(chǔ)上， 編寫(xiě)一個(gè)基于OpenGL 的程序， 繪制一個(gè)三角形， 并分別繪制這個(gè)三角形經(jīng)平移、 縮放、旋轉(zhuǎn)后的結(jié)果。2. （選作）僅利用C+Builder （不用 OpenGL ）編寫(xiě)一個(gè)程序，功能有平面圖形的平移、

7、縮放、錯(cuò)切、旋轉(zhuǎn)等。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)6實(shí)驗(yàn)名稱 二維裁剪 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵驝ohen-Sutherland 算法和 Liang-Barsky 算法。以 C+Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)線段裁剪的 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)現(xiàn) Cohen-Sutherland 算法和 Liang-Barsky 算法。要求程序界面上有裁剪窗口，能用鼠標(biāo)畫(huà)直線，然后用裁 剪算法進(jìn)行裁剪。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)7 實(shí)驗(yàn)名稱 樣條曲線與樣條曲面 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 以 C+ Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，練習(xí)編寫(xiě) B 樣條曲線的演示程序，理解相應(yīng)的圖形學(xué)原理和編程原理。2. 以 C+ B

8、uilder 或 Visual C+ 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編寫(xiě)二次曲面、 Bezier 曲線曲面、 NURBS 曲線曲面的演示 程序，理解相應(yīng)的編程原理。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 以 C+ Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)， 寫(xiě)一個(gè) B 樣條曲線的演示程序， 要求能夠選擇曲線的次數(shù) （ 2 次或 3 次） ， 能夠選擇均勻的和準(zhǔn)均勻的 B 樣條曲線，并且能夠拖動(dòng)已經(jīng)畫(huà)好的控制頂點(diǎn)來(lái)控制曲線。2. 以 C+ Builder 或 Visual C+ 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編制課本第 173 頁(yè)至 191 頁(yè)的所有演示程序，自學(xué)相應(yīng)的 編程知識(shí)。3. (選作)選擇如下曲面的一種：二次曲面， Bezier 曲面， NUR

9、BS 曲面，自行設(shè)定圖形參數(shù)，加以繪制， 并利用第八章所學(xué)的知識(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)視點(diǎn)，對(duì)該曲面進(jìn)行觀察。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)8 實(shí)驗(yàn)名稱三維變換與三維觀察 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠?Visual C+ 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，練習(xí)編寫(xiě) OpenGL 三維圖形變換程序，理解相應(yīng)的圖形學(xué)原理和編程原理。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 .編制書(shū)P221, 231 上的程序，并編譯運(yùn)行。理解矩陣堆棧、圖形變換函數(shù)的原理，掌握其用法。2 .編制書(shū)P225 上的程序并編譯運(yùn)行，并對(duì)程序作如下修改，然后編譯運(yùn)行，同時(shí)體會(huì) gluPerspective(),gluLookAt(), glTranslate*() 等函數(shù)的作用。1)將

10、程序中g(shù)luPerspective()的第一個(gè)參數(shù)fovy改為30.0和70.0,觀察程序的效果，思考并回答為什么會(huì)出現(xiàn) 這樣的效果。2)將函數(shù)glTranslatef() 的第三個(gè)參數(shù)分別改為1.0 和-1.0，觀察、思考并回答為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的效果。3)將 glTranslatef() 改為效果不變的對(duì)應(yīng)的函數(shù)gluLookAt() 。3 .練習(xí)安裝C+Builder上的OpenGL控件；并學(xué)習(xí)如何利用該控件開(kāi)發(fā)OpenGL程序。將所給的cube.c轉(zhuǎn)換為在 C+Builder 上的程序。將*.cpp 文件和 *.h 文件貼在這里。4 . (選作)利用 OpenGL 開(kāi)發(fā)一個(gè)完整的二維或三

11、維圖形變換的演示程序。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)9 實(shí)驗(yàn)名稱真實(shí)感圖形的生成與處理 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 以 C+ Builder 或 Visual C+ 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編寫(xiě)有關(guān)著色處理、光照、材質(zhì)、紋理的演示程序，理解 相應(yīng)的編程原理。2. 綜合運(yùn)用本課程所學(xué)的有關(guān)知識(shí)，編寫(xiě)具有一定真實(shí)感效果的程序。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. . 以 C+ Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編制一個(gè)演示程序，程序的效果為一個(gè)兩面材質(zhì)不同的波紋狀曲面片， 曲面片可用鼠標(biāo)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)。2. 以 C+ Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編制一個(gè)演示程序，程序的效果為一個(gè)兩面材質(zhì)不同的波紋狀曲面片， 在曲面的兩面貼上紋理，曲面片可用鼠標(biāo)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)。3. 以 C+ Builder 為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編制程序