计算机图形学教学大纲

《计算机图形学》课程教学大纲

课程代码：030732050

课程英文名称：Computer Graphics

课程总学时：32 讲课：24 实验：8 上机：0

适用专业：电子信息科学与技术

大纲编写（修订）时间：2017.5

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

无

（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（第四版）》，赫恩，蔡士杰，杨若瑜译，电子工业出版社，2014.11

《计算机图形学（VC++实现）（第2版）》，于万波、于硕编，清华大学出版社，2017.5 《计算机图形学——基于MFC三维图形开发》，孔令德编，译，清华大学出版社，2014.1

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：10 讲课：8 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：12 讲课：8 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；

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。