《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)大綱一、說 明適用專業(yè)地理信息科學(xué)先修課程C/C+高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)總 學(xué) 時(shí)64（32+32）總 學(xué) 分3（一）本課程的目的、要求計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程是一門理論、技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)應(yīng)用性課程，是計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)的主干課程。通過本門課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)圖形生成與處理技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)與圖形有關(guān)的軟件設(shè)計(jì)能力。通過學(xué)習(xí)達(dá)到下列基本要求：1掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及圖形系統(tǒng)的基本概念，了解圖形外圍設(shè)備的工作原理和特性，了解計(jì)算機(jī)圖形標(biāo)準(zhǔn)的基本知識(shí)；2掌握基本圖元及常用曲線的生成算法；3熟練掌握投影變換、圖形變換、裁剪、填充等圖形處理的常用算法；4

2、熟練掌握三維形體及常用曲面的表示方法，能夠處理三維圖形的消隱問題；5懂得真實(shí)感圖形的基本理論與算法；6熟練掌握一種語言的圖形函數(shù)和圖形程序的設(shè)計(jì)技能，具有開發(fā)以圖形為主的軟件設(shè)計(jì)基本能力。（二）內(nèi)容選取和實(shí)施中注意的問題1、本課程重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念，基本算法。2、在介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念，基本算法的基礎(chǔ)上,要求學(xué)生能夠熟練使用一門語言開發(fā)簡(jiǎn)單的圖形系統(tǒng)。3、該課程是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，除了課堂理論教學(xué)之外,上機(jī)實(shí)驗(yàn)也是非常重要的。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)和條件必須保證。4、除課內(nèi)安排的上機(jī)時(shí)數(shù)外，可以有計(jì)劃地安排一定時(shí)數(shù)的課外上機(jī)，以鞏固課內(nèi)所學(xué)的知識(shí)、技術(shù)和技能，進(jìn)一步提高圖形軟

3、件開發(fā)的能力。（三）教學(xué)方法以課堂講授為主要教學(xué)手段，理論課與上機(jī)練習(xí)交互進(jìn)行。理論課上注重理論理解及邏輯思維的訓(xùn)練，上機(jī)練習(xí)時(shí)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的應(yīng)用，并合理使用計(jì)算機(jī)多媒體輔助教學(xué)。（四）考核方式期末考核采用閉卷考試的方式進(jìn)行,學(xué)期總成績(jī)的評(píng)定：期末考試占80，平時(shí)占20。平時(shí)成績(jī)包含平時(shí)作業(yè)10分，出勤10分。（五）教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配教學(xué)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)安排備注1緒論（包括圖形設(shè)備簡(jiǎn)介）42交互技術(shù)及圖形的表示83基本圖形的生成124二維變換及二維觀察105三維變換及三維觀察106曲線和曲面107消隱及真實(shí)感圖形顯示10二、大 綱 內(nèi) 容第一章 緒論教學(xué)內(nèi)容：1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念2計(jì)算機(jī)

4、圖形學(xué)的發(fā)展3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用4計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成5圖形輸入與輸出設(shè)備6計(jì)算機(jī)圖形的標(biāo)準(zhǔn)化說明和要求:使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念，了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展、應(yīng)用。掌握?qǐng)D形系統(tǒng)的組成、圖形系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)備，以及了解常見標(biāo)準(zhǔn)。第二章 交互技術(shù)及圖形的表示教學(xué)內(nèi)容：1. 幾種基本交互繪圖技術(shù)2幾何元素及其拓?fù)潢P(guān)系3三維形體的表示說明和要求:簡(jiǎn)單介紹幾種基本交互繪圖技術(shù)，如：回顯、橡皮筋技術(shù)、拖動(dòng)、形變等。使學(xué)生理解幾何元素的概念，掌握點(diǎn)、線、面之間的九種拓?fù)潢P(guān)系。掌握三維形體的線框模型、表面模型和實(shí)體模型表示。了解三維形體的構(gòu)造實(shí)體幾何表示法和掃描表示法。第三章 基本圖形的生成算法教學(xué)內(nèi)容

5、：1生成直線的常用算法2生成圓弧的常用算法3區(qū)域的填充4點(diǎn)陣與矢量字符5反走樣說明和要求:使學(xué)生掌握生成直線、圓弧、橢圓的常用算法，了解直線的線型和線寬處理。掌握區(qū)域填充的種子填充算法、掃描線填充算法，了解區(qū)域填充屬性。理解矢量字符和點(diǎn)陣字符的存儲(chǔ)和顯示。理解反走樣的簡(jiǎn)單處理方法。第四章 二維變換及二維觀察教學(xué)內(nèi)容：1齊次坐標(biāo)2二維圖形的幾何變換3窗口視圖變換4二維圖形的裁剪說明和要求:使學(xué)生理解齊次坐標(biāo)方法，掌握二維圖形的平移變換、比例變換、旋轉(zhuǎn)變換、錯(cuò)切變換等簡(jiǎn)單幾何變換。理解由簡(jiǎn)單幾何變換組成的復(fù)合變換。了解窗口視圖變換，掌握二維線段和多邊形的裁剪方法，了解字符裁剪思路。第五章 三維變換

6、及三維觀察教學(xué)內(nèi)容：1 三維圖形的幾何變換2 平行投影3 透視投影4 三維裁剪說明和要求:使學(xué)生掌握三維圖形的平移變換、比例變換、旋轉(zhuǎn)變換、對(duì)稱變換等簡(jiǎn)單幾何變換。理解由簡(jiǎn)單幾何變換組成的復(fù)合變換。掌握形體的平行投影的正投影（包括三視圖）和斜投影的概念，掌握透視投影中的一點(diǎn)透視和二點(diǎn)透視圖的生成，了解三點(diǎn)透視圖的生成方法。掌握多面體在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示方法及三視圖、正（斜）投影圖和一點(diǎn)透視圖的程序設(shè)計(jì)方法。了解三維線段的裁剪。第六章 曲線和曲面教學(xué)內(nèi)容：1三次樣條曲線2Bezier曲線曲面3B樣條曲線曲面4有理樣條曲線曲面 說明和要求:使學(xué)生理解自然三次樣條曲線和三次Hermite曲線的生成方法,

7、掌握Bezier曲線曲面的性質(zhì)以及生成方法，掌握B樣條曲線和曲面的性質(zhì)，掌握B樣條曲線和曲面的生成方法，了解有理樣條曲線曲面的性質(zhì)和生成方法，了解曲面片的連接方法與條件。第七章 消隱及真實(shí)感圖形顯示教學(xué)內(nèi)容：1多種消隱方法2真實(shí)感圖形生成技術(shù)說明和要求:使學(xué)生掌握深度緩存算法，區(qū)間掃描線算法，深度排序算法，區(qū)域細(xì)分算法，光線投射算法，多邊形區(qū)域排序算法，掌握簡(jiǎn)單光反射模型進(jìn)行三維圖形的明暗處理。了解整體光照模型、光透射模型、光線跟蹤算法、紋理映射。實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浝肈DA與Bresenham算法實(shí)現(xiàn)直線利用中點(diǎn)Bresenham算法實(shí)現(xiàn)直線填充算法實(shí)現(xiàn)三維立方體的繪制交互式繪制自由曲線利用Opengl進(jìn)行簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)三、教材和主要參考書1. 陸楓，何云峰. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)