《計算機(jī)圖形學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、計算機(jī)圖形學(xué)Computer Graphics一、課程基本情況課程類別：專業(yè)方向課課程學(xué)分：3 學(xué)分課程總學(xué)時：48 學(xué)時，其中講課： 36 學(xué)時，實驗（含上機(jī)）： 12 學(xué)時課程性質(zhì)：選修開課學(xué)期：第5學(xué)期先修課程：程序設(shè)計基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適用專業(yè)：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教 材：陸楓、何云峰編著，計算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)，電子工業(yè)出版社，2011.11。開課單位：計算機(jī)與軟件 學(xué)院 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)計算機(jī)圖形學(xué)是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)選修課，是研究怎樣用計算機(jī)生成、處理和顯示圖形的學(xué)科。由于圖形用戶界面已經(jīng)成為一個軟件的重要組成部分，以圖形的方式來表示抽象的概念

2、或數(shù)據(jù)已成為信息領(lǐng)域的一個重要發(fā)展趨勢。該課程主要特點是理論與實踐結(jié)合性強(qiáng)，是許多后續(xù)課程(如圖像處理，模式識別，多媒體技術(shù)和計算機(jī)視覺等)的基礎(chǔ)課程，在CAD/CAM、外形設(shè)計、計算機(jī)動畫、計算機(jī)藝術(shù)和科學(xué)計算的可視化等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。本課程的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)就在于讓學(xué)生了解和掌握圖形學(xué)的基本概念、表示方法和生成技術(shù)，使學(xué)生掌握基本圖形原理的實現(xiàn)算法，并具備一定的交互式圖形應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)能力，為學(xué)生今后學(xué)習(xí)其他相關(guān)課程和從事計算機(jī)圖形學(xué)及其應(yīng)用方面的研究打下堅實基礎(chǔ)。三、教學(xué)內(nèi)容和要求1、計算機(jī)圖形學(xué)概述（1學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容計算機(jī)圖形學(xué)的概念計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)的研

3、究動態(tài)基本要求掌握計算機(jī)圖形學(xué)的基本概念、計算機(jī)圖形系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；了解計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展歷程和計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，了解圖形學(xué)課程的研究內(nèi)容和發(fā)展動態(tài)。重點：掌握計算機(jī)圖形學(xué)研究的內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域以及圖形硬件和軟件系統(tǒng)。難點：2、圖形設(shè)備（1學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容計算機(jī)圖形系統(tǒng)概述圖形輸入設(shè)備圖形顯示設(shè)備圖形顯示子系統(tǒng)圖形硬拷貝設(shè)備基本要求熟悉計算機(jī)圖形系統(tǒng)的輸入與輸出設(shè)備；掌握常用圖形顯示設(shè)備的基本原理與性能。重點： 常用的計算機(jī)圖形系統(tǒng)的輸入與輸出設(shè)備。難點： 理解光柵掃描顯示器和隨機(jī)掃描顯示器的區(qū)別以及彩色顯示機(jī)理。3、程序繪圖基礎(chǔ)（2學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容Visual C+ 6.0集成編成環(huán)境的使用

4、圖形設(shè)備接口和常用圖形程序設(shè)計鼠標(biāo)編程以及菜單設(shè)計基本要求掌握Visual C+ 6.0的編譯環(huán)境和特點、二維基本幾何圖形的繪制；熟悉Visual C+ 6.0的常用繪圖函數(shù)；掌握Visual C+圖形程序設(shè)計的方法。重點： Visual C+ 6.0的常用繪圖函數(shù)，Visual C+繪制圖形的幾種常見方法；難點： Visual C+繪制圖形的幾種常見方法。4、用戶接口級交互技術(shù)（1 學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容用戶接口設(shè)計邏輯輸入設(shè)備與輸入處理交互式繪圖技術(shù)基本要求掌握用戶接口設(shè)計的基本概念、特點、意義和方法；熟悉邏輯輸入設(shè)備與輸入處理的模式與方法；了解常用交互技術(shù)的類型和方法以及三維交互技術(shù)。重點： 用

5、戶接口設(shè)計的基本方法。難點： 5、圖形的表示與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（3學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容基本概念三維形體的表示非規(guī)則對象的表示層次建?；疽笳莆請D形對象的幾何信息與拓?fù)湫畔⒌拿枋雠c表示，坐標(biāo)系，幾何元素，三維形體的表示，包括多邊形表面模型、掃描表示、構(gòu)造幾何實體法、邊界表示法；理解基本圖形元素和段的概念，實體的定義，正則集合運算，平面多邊形與歐拉公式，三維形體表示的空間位置枚舉表示、八叉樹和圖形的層次結(jié)構(gòu)。重點： 圖形的表示，圖形的拓?fù)湫畔⒑蛶缀涡畔⒓皥D形的層次結(jié)構(gòu)。幾何造型中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及光柵掃描生成圖形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。難點： 圖形的拓?fù)湫畔⒑蛶缀涡畔ⅰ?、基本圖形生成算法（6學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容直線的掃描轉(zhuǎn)換：微分

6、法，中點畫線法，Bresenham畫線法圓和橢圓的掃描轉(zhuǎn)換：中點畫線法，Bresenham畫線法多邊形的掃描轉(zhuǎn)換與區(qū)域填充線寬與線型與字符技術(shù)：矢量字符，點陣字符，字符屬性反走樣技術(shù)基本要求掌握直線掃描轉(zhuǎn)換的數(shù)值微分法、中點Bresenham算法，圓掃描轉(zhuǎn)換的中點Bresenham算法，多邊形掃描轉(zhuǎn)換的X-掃描線法；熟悉多邊形掃描轉(zhuǎn)換的邊緣填充算法、邊界填充算法等；了解字符處理的基本概念和方法，反走樣處理技術(shù)。重點：各種基本圖形生成算法的原理、方法、實現(xiàn)算法及優(yōu)缺點。難點：各種基本圖形生成算法的原理。7、二維變換及二維觀察（6學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容幾何變換的基本概念基本幾何變換復(fù)合變換二維觀察裁剪基本

7、要求掌握齊次坐標(biāo)的概念、意義，二維基本幾何變換的種類及實現(xiàn)原理與方法，常見復(fù)合變換的意義和方法，二維觀察中窗口到視區(qū)的變換，裁剪的概念與方法，包括直線段裁剪的Cohen-Sutherland算法、Liang-Barsky算法，多邊形裁剪的Sutherlan-Hodgeman算法；理解坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換，光柵變換方法，二維觀察基本概念。重點： 二維基本幾何變換，直線段裁剪、多邊形裁剪的原理、方法、實現(xiàn)算法及優(yōu)缺點。難點： 直線段裁剪、多邊形裁剪。8、三維變換及三維觀察（6學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容三維變換的基本概念三維幾何變換三維投影變換透視變換三維觀察基本要求掌握三維變換的基本概念、三維基本幾何變換類型原理和方

8、法、常用三維復(fù)合變換，平行投影的原理與實現(xiàn)，包括三視圖、正軸測圖的投影變換；理解斜投影的基本原理、透視投影的基本原理和實現(xiàn)方法；了解三維觀察的概念與方法。重點：正投影變換、斜投影變換、透視投影變換。難點：透視投影變換。9、曲線和曲面（6學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容曲線曲面的基本概念三次樣條Bezier曲線曲面B樣條曲線曲面基本要求了解曲線曲面數(shù)學(xué)描述的發(fā)展歷程，樣條描述，Bezier曲面；理解曲線曲面的表示要求和表示形式，理解插值和逼近的概念；掌握曲線連接的連續(xù)性條件，掌握Bezier曲線的定義、性質(zhì)、生成和拼接。重點：三次樣條曲線和三次參數(shù)樣條曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式及性質(zhì)；Bezier曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式及性質(zhì)，三次Bezier曲線的生成；B樣條曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式及性質(zhì)，二次、三次B樣條曲線，三次B樣條曲線的邊界條件及生成。Coons（孔斯）曲面，Bezier曲面和B樣條曲面。難點：Bezier曲線曲面，B樣條曲線曲面。10、三維消隱（4學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容深度緩存器算法區(qū)間掃描線算法深度排序算法基本要求理解采用消隱技術(shù)的緣由，了解和掌握消隱的基本概念；掌握常見的凸平面體的三維消隱算法。重點：三維物體的消隱算法。難點：隱藏線、隱藏面消隱的算法思想及其實現(xiàn)。四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)：6 次，實驗報告：5 篇（2）考核方式：閉卷考試（3）總評成績計算方式：（平時成績+實驗成績）40%+