2010版030532009计算机图形学教学大纲
计算机图形学教学大纲
《计算机图形学》教学大纲前言计算机图形学是计算机与应用专业的专业主干课，它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据（可视化）已经成为信息领域的一个重要发展趋势。
设置本课程的目的就在于让软硬件开发人员了解和掌握必要的图形学概念、方法和工具。
通过课程的学习：了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术。
了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法。
对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识。
具有一定实践体会和相关的编程能力。
教学目的要求和内容预备知识[目的要求]掌握Windows 编程和VC++6.0及绘图的基本知识，为课程准备工具。
[教学内容]C++基本（类的设置，对象，成员变量和成员函数的初始化及其调用，继承和派生，函数的重载，虚函数）Visual C++6.0 开发环境，MFC简介，消息及其处理图形设备的接口与绘图，菜单，对话框等控件第1章计算机图形学导论[目的要求]了解计算机图形学的研究内容及其应用领域，了解图形、图象、像素、分辨率等基本概念了解图形显示设备、图形输入设备以及图形软件等的发展状况了解阴极射线管的工作原理[教学内容]。
什么是图形，图象；。
计算机图形学的研究内容及其应用领域。
◦掌握计算机中图形的两种表示方法，要求了解有关概念◦了解图形显示设备、图形输入设备以及图形软件的发展状况；◦了解阴极射线管的结构及工作原理，彩色阴极射线管的工作原理像素、分辨率等概念；第2章二维线段图形的生成[目的要求]。
掌握直线的生成、圆的生成、自由曲线等二维线段图形的生成的基本方法[教学内容]包括：直线的生成、圆的生成、自由曲线的生成三部分1。
直线的生成部分：要求掌握直线段的DDA算法、Bresenham算法，以及它在哪些方面对DDA 算法做了改进；2。
圆的生成，圆的生成的基本方法，Bresenham算法，掌握圆弧的八对称性；3。
《计算机图形学》教学大纲
《计算机图形学》教学大纲一、课程的性质、目的与任务本课程旨在介绍计算机图形学的基本概念、理论、方法和系统，重视基本方法和经典理论的学习，确保学生能对计算机图形学这门学科有一个全面的了解。
针对计算机图形学发展快，实践性强，学科交叉内容多的特点，以及本科生培养中“厚基础，宽口径”的要求，在讲解图形学的核心内容的同时，也注意培养学生的实际动手能力，并介绍图形学近年来的最新进展。
通过这门课程的学习，使学生了解并掌握计算机图形学的基本概念、基本原理和基本算法。
培养学生开发与图形有关的软件的能力。
二、课程教学基本内容与要求（一）绪论1．内容计算机图形学的概念；计算机图形学与其它相关学科的关系；计算机图形学的应用与研究领域；计算机图形学的发展历史及发展动向；相关的开发技术。
计算机图形系统的组成；图形输入与输出设备；计算机图形系统标准。
2．要求理解记忆计算机图形学的概念；了解计算机图形学与其它学科的关系；了解计算机图形学的应用与研究领域；了解计算机图形学的发展历史及发展动向；了解相关的开发技术。
了解计算机图形系统的组成；了解常用的图形输入与输出设备；理解并掌握光栅显示系统(CRT、LCD)的原理及特点；了解计算机图形系统的相关标准。
3．重点计算机图形学的基本概念、应用领域。
光栅显示系统的原理及特点。
（二）光栅图形学1．内容直线的光栅化算法（DDA算法、Bresenham算法、中点算法）；圆、椭圆的光栅化算法（Bresenham算法、中点算法、中点整数算法、中点整数优化算法(二次差分法)）。
多边形的扫描转换（基础知识、扫描线算法、边缘填充法、栅栏填充法、边界标志法）；区域填充（基础知识、种子算法、扫描线种子算法）；*图像填充；字符的存储及显示；反走样；*图元属性（线型、线宽的处理）。
基础知识；直线裁剪（Cohen-Sutherland算法、中点算法、*参数法(Cyrus-Beck算法)、Liang －Barskey算法、*Nicholl-Lee-Nicholl算法）；*凹多边形窗口裁剪(凹多边形的判断，凹多边形的分割)；*内裁剪、外裁剪的基本概念；多边形裁剪（Sutherland-Hodgman算法、*Weiler-Atherton算法)；文本裁剪的基本概念。
计算机图形学教学大纲
《计算机图形学》（Computer Graphics）教学大纲一、课程代码：03080251二、课程类型：必修课三、课程性质：专业基础课四、学分：3 课时：48(36理论+12实验)五、考核方式：考试六、先修课程：C程序设计，数据结构，高等数学，线性代数，计算机组成原理七、适用专业：计算机科学与技术专业八、课程教学目标：通过学习达到下列基本要求：1．掌握计算机图形学及图形系统的基本概念，了解图形外围设备的工作原理和特性，了解计算机图形标准的基本知识；2．掌握基本图元及常用曲线的生成算法；3．熟练掌握投影变换、图形变换、裁剪、填充等图形处理的常用算法；4．熟练掌握三维形体及常用曲面的表示方法，能够处理三维图形的消隐问题；5．熟练掌握一种语言的图形函数和图形程序的设计技能，具有开发以图形为主的软件设计基本能力。
九、说明：计算机图形学是一门复杂的综合性新兴学科，是建立在传统的图学理论，现代数学和计算机科学基础上的一门边缘性学科，是面向二十一世纪计算机学科的主科目。
通过本课程的学习使学生系统掌握计算机图形学的基本理论，基本算法；能正确评价、完善、编程实现所学的算法，具备创造更高效算法的意识；具有编写计算机图形应用软件的能力。
具备将图形学的研究思想运用到其它领域以解决相关问题的能力；初步具备在图形学领域进行研究的能力。
1、使用教材及参考资料教材选用：《计算机图形学基础教程》孙家广编著，清华大学出版社参考教材：《计算机图兴学》，孙家广编著，清华大学出社, 2002《计算机图形学》，张全伙张剑达编著，机械工业出版社《计算机图形学教程》，唐荣锡、汪嘉业等编著，科学出版社2005十、基本教学内容及课时分配：（一）教学内容：第一章：绪论【教学目的与要求】理解计算机图形学的基本思想。
掌握下列概念：图像、图形、计算机辅助设计与制造、可视化、图形显示和图形绘制。
了解计算机图形学的研究内容及发展简史、计算机图形学的应用和图形设备的基本原理。
《计算机图形学》教学大纲
《计算机图形学》课程教学大纲英文名称：Computer Graphics适用专业：计算机科学与技术专业总学时：108学时其中：理论课54学时课程简介：计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科。
以图形的方式来表示抽象的概念或数据已经成为信息领域的一个重要发展趋势。
通过本课程的学习，使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，理解图形绘制的基本算法，学会初步图形程序设计。
一、课程的性质、目的和任务《计算机图形学》是计算机科学与技术专业的一门主要专业课。
通过本课程的学习，使学生掌握基本的图形的计算机绘制方法，理解光栅图形生成基本算法、几何造型技术、真实感图形生成、图形标准与图形变换等概念和知识。
学会图形程序设计的基本方法，为图形算法的设计、图形软件的开发打下基础。
二、课程教学内容与基本要求第一章概述1、教学内容(1)计算机图形学的概念(2)计算机图形学的发展过程(3)计算机图形学的应用2、教学基本要求(1)掌握计算机图形学的基本概念；(2)了解计算机图形学的发展、应用；第二章常用的图形输入/输出设备1、教学内容（1）常用图形输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等。
（2）常用图形输入设备：显示器的工作原理，显示器的接口标准。
2、教学基本要求(1)了解图形输入设备的现状的特点。
(2)掌握图形显示器设备的现状的特点。
(3)重点掌握图形显示器工作原理，显卡标准。
第三章图形元素生成常用算法1、教学内容(1)点的产生。
(2)生成直线的常用算法。
(3)生成圆、圆弧的常用算法。
(4)生成二次曲线的常用算法。
(5)填充算法2、教学基本要求(1)了解点的产生过程。
(2)掌握直线生成算法。
(3)掌握圆和圆弧生成算法。
(4)掌握抛物线生成算法。
(5)掌握种子填充和扫瞄线填充算法。
第四章自由曲线与曲面1、教学内容(1)抛物线样条曲线。
(2)Bezier曲线。
(3)B样条曲线。
(4)Bezier曲面的建立。
2、教学基本要求（1）掌握3种曲线的生成算法。
计算机图形学教学大纲
《计算机图形学》课程教学大纲课程编号：适用专业：机械工程自动化专业本科生总学时：32(讲课：16 上机：16 ) 学分：2执笔人：徐昌贵审核人：刘斌编写日期：2003年11月20日院（系、部）签章：一、课程的性质和目的本课程是机械工程自动化专业本科生的一门院内选修课。
通过本课程的学习使学生了解计算机图形信息处理的基本理论和方法，掌握基本图形屏幕显示的程序设计方法，二维和三维图形几何变换程序设计方法，二维交互式软件包的开发及简单动画的实现，为进一步学习计算机辅助设计方面知识打下基础。
二、课程内容和要求1．课程内容①概述：计算机图形学的发展及其应用，常用的图形输入输出设备，计算机图形系统的组成。
②二维图形、三维图形的生成。
③图形变换：视图及其坐标变换，二维图形的几何变换，三维图形的几何变换，三维图形的投影变换，三维图形的透视投影变换。
④曲线和曲面：曲线曲面参数表示的基本知识；B样条的引出，B样条曲线，二次B样条曲线的性质，Bezier样条曲线；B样条曲面，Bezier样条曲面。
⑤二维图形交互技术：菜单技术、光标技术、鼠标应用。
⑥简单动画技术的实现和图形区域填充。
2．课程要求采用多媒体教室课堂讲授及上机实验相结合的教学方法。
三、课程的基本要求1．了解计算机图形学的发展及其应用，常用的图形输入输出设备，计算机图形系统的组成。
2．掌握二维图形、三维图形的生成方法及实现程序。
3．掌握二维图形几何变换的基本理论和算法，能对二维图形进行平移、旋转、比例、对称等变换，并编写实现程序。
4．掌握三维图形几何变换的基本理论和算法，能编写简单的实现程序。
5．了解曲线曲面参数表示的基本知识；能编写B样条曲线，二次B样条曲线，Bezier样条曲线的实现程序；6．了解二维图形交互技术实现方法。
7．了解简单动画技术的实现方法。
四、本课程与其它课程的联系与分工本课程的先修课程是：C语言程序设计、线型代数、工程制图。
通过本课程的学习，为进一步学习计算机辅助设计方面的技术知识打下基础。
《计算机图形学》课程教学大纲
《计算机图形学》课程教学大纲《计算机图形学》课程教学大纲一、课程概述《计算机图形学》是一门研究计算机生成和操作图形的学科。
本课程旨在让学生掌握计算机图形学的基本原理和技术，包括图形处理流程、几何变换、光照模型、纹理映射、曲线和曲面构造等。
通过本课程的学习，学生将了解计算机图形学在游戏开发、电影制作、虚拟现实等领域的应用，并为进一步深入相关领域的研究和工作打下基础。
二、课程目标1、掌握计算机图形学的基本原理和流程，了解图形处理单元（GPU）的工作方式。
2、熟悉常用图形库和开发工具，能够使用它们进行基本的图形编程。
3、学习并掌握常见图形算法和数据结构，如凸包、BSP树、八叉树等。
4、理解并掌握光照模型、纹理映射、曲线和曲面构造等基本技术。
5、了解计算机图形学在各个领域的应用，并能够根据实际需求进行简单的应用开发。
三、课程内容1、计算机图形学概述：介绍计算机图形学的定义、发展历程和应用领域。
2、基本图形生成：讲述如何使用数学表达式生成基本图形，如直线、圆、多边形等。
3、图形变换：介绍几何变换的基本原理和方法，包括平移、旋转、缩放等。
4、光照模型：介绍光照的基本原理和常见光照模型，如Phong模型、Blinn-Phong模型等。
5、纹理映射：讲述如何将图像映射到几何表面上，实现表面的纹理效果。
6、曲线和曲面构造：介绍曲线和曲面的基本概念和构造方法，如Bezier曲线、B样条曲线等。
7、图形算法与数据结构：学习凸包、BSP树、八叉树等常见图形算法和数据结构。
8、图形软件和工具：介绍常用图形软件和开发工具，如OpenGL、Unity、Maya等。
9、计算机图形学应用：探讨计算机图形学在游戏开发、电影制作、虚拟现实等领域的应用。
四、教学方法1、理论教学：通过课堂讲解，让学生掌握计算机图形学的基本原理和技术。
2、实践教学：让学生在计算机上实践操作，使用编程语言和图形软件实现各种图形效果。
3、案例分析：通过分析实际案例，让学生了解计算机图形学的应用场景和技术要求。
计算机图形学实验教学大纲
《计算机图形学》实验教学大纲学时数：34学分数： 1适用专业：计算机科学与技术专业、数字媒体技术专业一、课程的性质和目的《计算机图形学》实验是计算机专业学生开设的一门计算机专业实践课，旨在激发学生的学习兴趣，引导学生主动学习、正确理解需要掌握的知识点，巩固课堂教学成果，培养学生实际分析问题、编程和动手能力，有利于他们更好地掌握和理解计算机图形学知识，实现理论与实际相联系，为参加项目开发及深入的学习做好准备。
二、课程教学基本要求通过实验使学生通过实习具有开发一个基本的图形软件包的能力；了解光栅图形显示器的工作原理和特点；掌握课本所介绍的图形算法的原理和实现，从而锻炼学生的实践技能。
本课程考核采取实验报告和实验成果等形式。
三、实验内容及学时分配大纲基本内容包括7个必做的实验，在规定的34个学时内完成。
实验一用java画图（程序设计实验，2学时）实验目的：通过该实验理解如何用Java语言为一个坐标为(x,y)的像素设置颜色。
为后面章节的算法编程实现和上机实习奠定基础。
实验内容：1、用Java小程序来实现对已知起点和终点的直线的绘制；2、用java应用程序来实现对已知起点和终点的直线的绘制。
实验二基于光栅图形显示器的直线、圆弧生成（程序设计实验 4学时）实验目的：直线与圆弧作为机器人轮廓的基本元素，在机器人的建模中起到至关重要的作用。
通过该实验熟悉如何将象素点亮，如何画一条直线、一段圆弧。
另外也通过该实验熟悉书本中光栅图形显示器的特点、充分理解光栅图形的基本元素（直线、圆弧）的生成算法。
实验内容：1、完成直线绘制程序。
2、选择一种绘圆弧程序，在其基础上，使其能绘整个圆。
实验三多边形的扫描转换和区域填充（程序设计实验 6学时）实验目的：机器人的轮廓以矩形为主，则多边形的着色或区域着色问题在绘制场景中的也是非常重要的。
通过该实验加深对多边形的扫描转换和区域填充的原理的理解，并掌握java中ImageProducer接口的用法。
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《计算机图形学》课程教学大纲
课程代码：030532009
课程英文名称：Computer Graphics
课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：
适用专业：计算机科学与技术
大纲编写（修订）时间：2010年7月
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
计算机图形学是介绍利用计算机研究图形的表示、生成、处理和显示的一门重要的计算机学科分支，它是计算机学科中最活跃的分支之一。
通过本课程的学习，学生应该掌握计算机图形学的基础知识和基本算法，对图形学的研究前沿有所了解。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
在知识方面主要掌握计算机图形学的基础知识和图形生成的基本算法。
能力方面要求能够分析和掌握图形生成算法，并能在基本算法基础上有所扩展，具备一定的自学和分析能力。
技能方面要求具备一定的编程能力，将所学到的知识进行综合的运用，用某种编程语言实现图形生成基本算法。
（三）实施说明
将课堂讲授、自学、研究讨论的方式相结合，使学生从被动吸收知识的状态转化到主动索取知识的状态中来，以提高学生的学习兴趣和学习效果。
课堂讲授以算法的基本思想为主，细节的理解可留给学生自学。
成立研究性学习小组，共同查资料完成研究性作业，可拓宽学生的视野，并对算法获得更深入的理解。
上机实验是加深理解的重要方式，应保证授课与上机的同步。
（四）对先修课的要求
本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。
本课程主要的先修课程为：线性代数。
（五）对习题课、实验环节的要求
1.根据课程进度安排2-3次习题课，通过习题课，使学生对基本算法有更深入的理解，并能灵活运用。
2.成立研究性学习小组，共同查资料完成研究性作业。
3.通过上机编程，体会和理解基本图形算法，掌握图形编程的基本技能和图形信息的应用，完成课后练习和实验任务。
对编程语言不作硬性规定，建议使用VC++。
（六）课程考核方式
1.考核方式：本课程考核采用考查方式，最终理论考试可采用开卷、笔试方式进行。
2.考核目标：主要考核学生对计算机图形学基本理论和算法的理解和掌握程度，以及对算法的扩展和应用的能力。
3.成绩构成：平时成绩占20%、实验成绩占20%、考试成绩占60%。
其中平时成绩包括期中考试、小作业、研究性学习作业、考勤、小测验等。
平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；实验成绩由实验老师参照相关规定按百分制给出，实验无成绩或实验不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。
（七）参考书目
《计算机图形学基础教程(第2版)》，孙家广编，清华大学出版社，2009.8
《计算机图形学(第3版)》，孙家广编，清华大学出版社，1998.9
《计算机图形学(第2版)》，何援军编，机械工业出版社，2009.2
《计算几何算法与应用(第3版)》，Mark de Berg编，邓俊辉译，清华大学出版社，2009.8
《计算机图形学原理及算法教程(Visual C++版)》，和青芳编，清华大学出版社，2006.1
二、中文摘要
计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理和显示的一门重要的计算机学科分支，它是计算机学科中最活跃的分支之一。
通过本课程的学习，学生可以掌握计算机图形学的实现原理，掌握扎实的基础知识，感受它的最新进展。
通过习题和上机操作，可以加深对所学内容的理解，以达到理论与实践相结合的目的。
课程内容主要包括光栅图形学、几何造型技术和真实感图形学等。
本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。
三、课程学时分配表
四、教学内容及基本要求
第1部分绪论
总学时：2 讲课：2 实验：0 上机：0
具体内容：
1)计算机图形学的研究内容；
2)计算机图形学发展的历史回顾；
3)计算机图形学的应用及研究前沿；
4)图形设备；
5)最新研究成果。
重点：计算机图形学的应用及研究前沿。
难点：计算机图形学的研究领域及与其他学科的关系。
第2部分光栅图形学
总学时：16 讲课：14 实验：2 上机：0
具体内容：
1)直线段的扫描转换算法；
2)圆弧的扫描转换算法；
3)多边形的扫描转换与区域填充；
4)字符；
5)裁剪；
6)反走样；
7)消隐。
重点：直线段的扫描转换算法、多边形的扫描转换与区域填充、裁剪。
难点：光栅图形学的特点及基于像素的扫描转换算法。
实验：编码裁剪算法的实现。
第3部分图形变换
总学时：6 讲课：4 实验：2 上机：0
具体内容：
1)计算机图形学的数学基础；
2)图形的几何变换；
3)形体的投影变换。
重点：二维、三维几何变换。
难点：理解齐次坐标的作用和复合变换的实现。
实验：图形几何变换的实现。
第4部分几何造型技术
总学时：14 讲课：10 实验：4 上机：0
具体内容：
1)参数曲线和曲面；
2)Bézier曲线和曲面；
3)B样条曲线与曲面；
4)形体在计算机内的表示；
5)实体造型系统简介；
6)三角网格。
重点：Bézier曲线、B样条曲线。
难点：各类曲线的性质和曲线生成的递推算法。
实验：三维轮胎面的绘制。
第5部分真实感图形学
总学时：2 讲课：2 实验：0 上机：0
具体内容：
1)颜色视觉；
2)简单光照明模型；
3)局部光照明模型。
重点：常用的颜色模型、Phong光照明模型。
难点：不同颜色模型的转换和光照明模型的原理。
编写人：祁燕刘丽萍杨大为
审核人：姜学军
批准人：张焕君。