計算機圖形學(xué)實驗教學(xué)大綱

1、計算機圖形學(xué)實驗教學(xué)大綱一、 課程中文名稱(課程英文名稱)：計算機圖形學(xué)（Computer Graphics）二、 課程編碼：三、 課程目標(biāo)和基本要求：計算機圖形學(xué)是信息與計算科學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)選修課程。計算機圖形學(xué)是計算機科學(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)生了解計算機圖形學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，掌握對設(shè)計、使用和理解計算機圖形系統(tǒng)所需的基本理論。本課程實驗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)生有真實感圖形的方法。用C+(或C)結(jié)合OpenGL圖形庫進行與理論教學(xué)配合的實驗。四、 課程總學(xué)時： 54

2、學(xué)時 理論： 36 學(xué)時；實驗： 18 學(xué)時五、 課程總學(xué)分: 2.5 學(xué)分六、 適用專業(yè)和年級：信息與計算專業(yè)，4年級第1學(xué)期七、 實驗項目匯總表：序號實驗編號實驗名稱時數(shù)實驗類別實驗類型實驗要求每組人數(shù)實驗一C+圖形程序設(shè)計基礎(chǔ)2專業(yè)演示性必修同班級人數(shù)實驗二基本圖元生成算法2專業(yè)驗證性必修同班級人數(shù)實驗三填充算法2專業(yè)驗證性必修同班級人數(shù)實驗四OpenGL基礎(chǔ)2專業(yè)驗證性必修同班級人數(shù)實驗五二維變換2專業(yè)驗證性必修同班級人數(shù)實驗六二維裁剪2專業(yè)驗證性必修同班級人數(shù)實驗七樣條曲線與樣條曲面2專業(yè)驗證性必修同班級人數(shù)實驗八三維變換與三維觀察2專業(yè)驗證性必修同班級人數(shù)實驗九真實感圖形的生成與處

3、理2專業(yè)綜合性必修同班級人數(shù)八、大綱內(nèi)容：實驗序號1實驗名稱 C+圖形程序設(shè)計基礎(chǔ)實驗?zāi)康暮鸵笠訡+Builder為程序設(shè)計平臺，熟悉Windows圖形程序設(shè)計的要點，為今后的圖形學(xué)實驗打下必要的基礎(chǔ)。實驗內(nèi)容1. 在C+Builder集成開發(fā)環(huán)境中編寫一個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“世界,你好!”。2. 參考補充材料“利用C+Builder開發(fā)基于圖形的應(yīng)用程序”，寫一個圖形學(xué)實驗程序的框架。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號2實驗名稱 基本圖元生成算法實驗?zāi)康暮鸵?. 以C+Builder為程序設(shè)計平臺，實現(xiàn)整數(shù)中點畫

4、線法和Bresenham畫線法，繪制直線；2. 以C+Builder為程序設(shè)計平臺，實現(xiàn)圓的中點畫法和橢圓的中點畫法。 實驗內(nèi)容1. 實現(xiàn)斜率k在0和1之間時的整數(shù)中點畫線法和Bresenham畫線法。2. 選作：實現(xiàn)任意斜率的整數(shù)中點畫線法和Bresenham畫線法。3. 利用中點畫圓法，繪制第二個八分圓；利用中點畫橢圓法，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稱性，繪制整圓和整橢圓。（提示：因為繪圖區(qū)域的原點在左上角，所以繪制整圓和整橢圓時要作平移變換。） 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號3實驗名稱 填充算法實驗?zāi)康暮鸵笠訡+Builder為程序設(shè)計平臺，實現(xiàn)

5、邊緣填充算法與種子填充算法。實驗內(nèi)容1. 根據(jù)實驗一中提供的圖形學(xué)實驗框架，編寫程序?qū)崿F(xiàn)邊緣填充算法。2. 根據(jù)實驗一中提供的圖形學(xué)實驗框架，編寫程序?qū)崿F(xiàn)種子填充算法。主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號4實驗名稱 OpenGL基礎(chǔ)實驗?zāi)康暮鸵笠訴isual C+為程序設(shè)計平臺，練習(xí)編寫簡單的OpenGL入門程序。實驗內(nèi)容編制一個程序繪制GLUT中的三維茶壺模型，并編譯運行。建議使用線框模型，也可嘗試一下實體模型。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號5實驗名稱 二維變換實驗?zāi)康暮鸵?了解OpenGL二維圖形變換的三個函數(shù)及其計算機圖形學(xué)的理論基礎(chǔ)；2嘗試利用OpenGL編寫一個二維圖形變

6、換的小程序。實驗內(nèi)容1. 在理解的基礎(chǔ)上，編寫一個基于OpenGL的程序，繪制一個三角形，并分別繪制這個三角形經(jīng)平移、縮放、旋轉(zhuǎn)后的結(jié)果。2.（選作）僅利用C+Builder（不用OpenGL）編寫一個程序，功能有平面圖形的平移、縮放、錯切、旋轉(zhuǎn)等。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號6實驗名稱 二維裁剪實驗?zāi)康暮鸵笠訡+Builder為程序設(shè)計平臺，實現(xiàn)線段裁剪的Cohen-Sutherland算法和Liang-Barsky算法。實驗內(nèi)容實現(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)畫直線，然后用裁剪算法進行裁剪。 主要實驗儀器

7、與器材個人計算機實驗序號7實驗名稱 樣條曲線與樣條曲面實驗?zāi)康暮鸵?. 以C+ Builder為程序設(shè)計平臺，練習(xí)編寫B(tài)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+ Builder或Visual C+為程序設(shè)計平臺，編寫二次曲面、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。實驗內(nèi)容1. 以C+ Builder為程序設(shè)計平臺，寫一個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，并且能夠拖動已經(jīng)畫好的控制頂點來控制曲線。2. 以C+ Builder或Visual C+為程序設(shè)計平臺，編制課本第173

8、頁至191頁的所有演示程序，自學(xué)相應(yīng)的編程知識。3. （選作）選擇如下曲面的一種：二次曲面，Bezier曲面，NURBS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，轉(zhuǎn)動視點，對該曲面進行觀察。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號8實驗名稱 三維變換與三維觀察實驗?zāi)康暮鸵笠訴isual C+為程序設(shè)計平臺，練習(xí)編寫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。 實驗內(nèi)容1 .編制書P221, 231上的程序，并編譯運行。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P225上的程序并編譯運行，并對程序作如下修改，然后編譯運行，同時體會gluPerspe

9、ctive(), gluLookAt(), glTranslate*()等函數(shù)的作用。1)將程序中g(shù)luPerspective()的第一個參數(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出現(xiàn)這樣的效果。2)將函數(shù)glTranslatef()的第三個參數(shù)分別改為1.0和-1.0，觀察、思考并回答為什么會出現(xiàn)這樣的效果。3)將glTranslatef()改為效果不變的對應(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

10、件貼在這里。4.（選作）利用OpenGL開發(fā)一個完整的二維或三維圖形變換的演示程序。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號9實驗名稱 真實感圖形的生成與處理實驗?zāi)康暮鸵?. 以C+ Builder或Visual C+為程序設(shè)計平臺，編寫有關(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. 綜合運用本課程所學(xué)的有關(guān)知識，編寫具有一定真實感效果的程序。實驗內(nèi)容1 . 以C+ Builder為程序設(shè)計平臺，編制一個演示程序，程序的效果為一個兩面材質(zhì)不同的波紋狀曲面片，曲面片可用鼠標(biāo)拖動旋轉(zhuǎn)。2. 以C+ Builder為程序設(shè)計平臺，編制一個演示程序，程序的效果為一個兩面材質(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)拖動旋轉(zhuǎn)。3. 以C+ Builder為程序設(shè)計平臺，編制程序演示一個可以滾動的立