太原工业学院计算机工程系计算机图形学

太原工业学院《计算机图形学》教学大纲

英文名称：Computer Graphics

总学时数：40学时,其中讲授32学时，上机8学时

先修课程：线性代数、计算方法、数据结构、面向对象程序设计语言、

开课学期：第五学期开课院系：计算机工程系

一、课程的性质与设置目的要求

计算机图形学是计算机科学与技术专业的专业选修课，它是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的学科。由于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学生了解和掌握图形学的基本概念、方法和技术，使学生掌握计算机图形处理系统的组成及工作原理，并具备一定的图形应用系统开发能力。

二、教学内容和学时分配

总学时： 40学时，其中讲授32学时，上机实验8学时

第一章：概论（2学时）

第二章： Visual C++ 6.0 绘图基础（2学时）

第三章：基本图形的扫描转换（4学时）

第四章：多边形填充（4学时）

第五章：二维变换和裁剪（4学时）

第六章：三维变换和投影（4学时）

第七章：自由曲线和曲面（4学时）

第八章：分形几何（2学时）

第九章：动态消隐（4学时）

第十章：真实感图形（2学时）

三、教学内容与要求

第一章概论

学习目的和要求：了解计算机图形学的有关概念以及计算机图形学的产生、发展及应用。课程内容：

第1节：计算机图形学应用领域

第2节：的概念

第3节：图形显示器的发展及其工作原理

考核要求：了解阴极射线管（CRT）的结构及工作原理；掌握像素、刷新、分辨率、位面等概念；掌握光栅扫描显示器的工作原理。

第二章 Visual C++ 6.0 绘图基础

学习目的和要求：MFC上机操作步骤、Visual C++6.0基本绘图函数。

课程内容：

第1节MFC上机操作步骤

第2节基本绘图函数

考核要求：掌握SetPixel函数、RGB函数、画笔和画刷函数，掌握VC++绘制图形的几种方法。

第三章基本图形的扫描转换

学习目的和要求：理解和掌握Bresenham算法绘制直线、圆和椭圆的基本原理和算法，并了解常见的图形反走样技术。

课程内容：

第1节直线生成算法

第2节圆与椭圆的生成算法

第3节反走样

考核要求：掌握生成直线和圆、椭圆的的的中点Bresenham算法、基于距离加权的反走样技术。

第四章多边形填充

学习目的和要求：理解并掌握多边形填充的常用算法。

课程内容：

第1节有效边表填充算法

第2节边缘填充算法

第3节区域填充算法

考核要求：掌握有效边表算法的有效边表和边表结构；了解边原缘填充、栅栏填充和区域填充算法；掌握区域的4连通和8连通的概念。

第五章二维变换和裁剪

学习目的和要求：掌握齐次坐标的概念，掌握二维图形基本几何变换矩阵（平移、比例、旋转、反射和错切），了解二维复合变换原理；掌握窗口和视区的概念，了解如何进行窗口至视区的坐标变换；掌握基本直线裁剪算法。

课程内容：

第一节图形几何变换基础

第二节二维图形基本几何变换矩阵

第三节二维复合变换

第四节二维图形裁剪

考核要求：二维图形基本几何变换矩阵、Cohen-Sutherland直线裁剪算法、直线中点分割

裁剪算法、梁友栋－Barsky直线裁剪算法。

第六章三维变换和投影

学习目的和要求：掌握三维基本几何变换矩阵；投影变换的原理和变换矩阵。

课程内容：

第1节三维基本几何变换矩阵

第2节三维复合变换

第3节投影变换

考核要求: 三维图形基本几何变换矩阵；了解三视图，斜等侧图变换矩阵；掌握透视变换矩

阵，了解灭点与主灭点的定义，怎样产生一点透视、两点透视与三点透视。

第七章自由曲线和曲面

学习目的和要求：了解常用的自由曲线和自由曲面的构造方法。

课程内容：

第1节基本概念

第2节Bezier曲线

第3节Bezier曲面

第4节B样条曲线

第5节B样条曲面

考核要求：掌握曲线曲面的表示形式、曲线曲面的连续性条件、拟合和逼近的基本概念；掌

握Bezier、B样条曲线的生成方法和性质；了解Bezier曲面和B样条曲面的定义及性质。第八章分形几何

学习目的和要求：了解分形和分维的概念，掌握分形基本病态曲线递归模型的算法。

课程内容：

第1节分形和分维

第2节递归模型

考核要求：了解分形的基本特征，分维的计算方法；掌握Cantor集，Koch曲线、Peano-Hilbert 曲线、Sierpinski垫片、地毯和海绵的递归算法。

第九章动态消隐

学习目的和要求：了解图形的数据结构，隐线算法和隐面算法。

课程内容：

第1节图形的数据结构

第2节隐线算法

第3节隐面算法

考核要求：了解线框模型、表面模型和实体模型的定义；掌握图凸多面体隐线算法和曲面体隐线算法、重点掌握深度缓冲算法和画家算法。

第十章真实感图形

学习目的和要求：了解常见的消隐算法和简单光照明模型，并了解绘制真实感图形的流程。课程内容：

第1节颜色模型

第2节材质设置和光照模型

第3节纹理映射

考核要求：RGB颜色模型、Gouraud明暗处理方法、材质的设置和环境光、漫反射光、镜面反射光的光照模型；掌握纹理的定义和映射方法。