計算機圖形學(xué)教案

1、文檔編碼 : CJ6D10G1M7J7 HE6V9S8E10I1 ZZ1V4E8C8D2教案 20222022 學(xué)年 第 2 學(xué)期學(xué) 院 系 、 部 運算機學(xué)院教研室 試驗室 運算機科學(xué)與技術(shù)課程名稱運算機圖形學(xué)授課班級計 061 、062、063、064主講教師強贊霞職用教稱副教授運算機圖形學(xué)使材運算機圖形學(xué) 教案（首頁）課程名稱課型任課老師授課對象基 本 教 材和 主 要 參考資料運算機圖形學(xué)課程編號99080140131 總學(xué)時 44 學(xué)分?jǐn)?shù)3 必修課（）選修課（）講課： 38 學(xué)時 試驗： 6 學(xué)時理論課（）試驗課（）強贊霞職稱副教授上機：學(xué)時計 061 、052、053、064 運算

2、機圖形學(xué)張曦煌等北京郵電高校出版社運算機圖形學(xué)基礎(chǔ)陳傳波等電子工業(yè)出版社運算機圖形學(xué)基礎(chǔ)唐澤圣等清華高校出版社運算機圖形學(xué)孫家廣等清華高校出版社課 程 的 特 點 1本課程重點在各種圖形生成算法及程序設(shè)計 2對各種圖形的生成算法及程序設(shè)計要求并重；3試驗課程是最重要的學(xué)習(xí)與實踐環(huán)節(jié)；教 學(xué) 目 的 1、明白 CG的產(chǎn)生、進(jìn)展和目前在各領(lǐng)域的應(yīng)用情形及其爭論動態(tài)；和要求 2、明白圖形系統(tǒng)的功能、組成、特點和交互技術(shù)；3、懂得圖形表示、生成、變換和顯示等方面的基本原理及相關(guān)算法；4、通過上機試驗課,編程實現(xiàn)各種圖形和生成算法；運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間緒論課次1 授課方式理論課課時支配2 授課

3、題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第一章第 1、2、3、4 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：明白運算機圖形學(xué)及其進(jìn)展、應(yīng)用、爭論內(nèi)容及與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系；教學(xué)重點及難點：重點及難點：與圖象處理、模式識別的關(guān)系,CG 的應(yīng)用情形和爭論動態(tài)；教教學(xué)基本內(nèi)容15 分鐘）方法及手段第一章緒論1.1 運算機圖形學(xué)的進(jìn)展歷史（多媒體、講解學(xué)基本1.2 運算機圖形學(xué)的應(yīng)用及爭論前沿（多媒體、講解25 分鐘）注：用多媒體課件演示內(nèi)容1.3 運算機圖形學(xué)的爭論內(nèi)容（多媒體、講解25 分鐘）教學(xué)內(nèi)容, 使同學(xué)把握、運算機圖形學(xué)的基本方概念,明白運算機圖形法1.4 運算機圖形學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系（多媒體、講解

4、 25 分鐘）學(xué)的進(jìn)展和應(yīng)用；及手段擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)： 1.3 小結(jié)：明白圖形學(xué)的基本問題,把握圖形學(xué)的基本概念、方法與算法；對與圖形相關(guān)的應(yīng)用及當(dāng)前的研究熱點有一個初步熟識；運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間運算機圖形系統(tǒng)課次2 授課方式理論課課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：其次章第 1、2、3、4 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：把握運算機圖形學(xué)系統(tǒng)的組成； 熟識運算機圖形學(xué)常用輸入輸出設(shè)備；明白運算機圖形標(biāo)準(zhǔn)；教學(xué)重點及難點：重點：重點圖形設(shè)備的基本學(xué)問特別是圖形顯示系統(tǒng)；器的基本原理難點：彩色光柵掃描顯示器圖形系統(tǒng)硬件設(shè)備中的光柵掃描顯示教教學(xué)基本內(nèi)容方法

5、及手段學(xué)2.1 運算機圖形系統(tǒng)概述（多媒體、講解10 分鐘）基本內(nèi)2.2 圖形輸入設(shè)備（多媒體、講解15 分鐘）注：用多媒體課件演示容、2.3 圖形繪制設(shè)備（多媒體、講解15 分鐘）教學(xué)內(nèi)容, 使同學(xué)把握圖形系統(tǒng)的組成和圖方法2.4 圖形顯示系統(tǒng)（多媒體、講解50 分鐘）形系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)備；及手段擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)： 2.3 小結(jié)：第一概述了運算機圖形學(xué)的硬件設(shè)備、對圖形學(xué)的輸入和輸出設(shè)備作了簡潔地介紹,使同學(xué)對運算機圖形學(xué)的概貌有一些基本的明白；重點講解了圖形顯示設(shè)備； 引出第 3 章的 話題；運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間理論課課次3 授課方式課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）

6、 ：其次章 第 5,6,7 節(jié)運算機圖形系統(tǒng)教學(xué)目的、要求（分把握、 、明白三個層次）：把握用 VC+ 和 OpenGL 進(jìn)行圖形程序開發(fā)的方法；明白圖形標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展情形教學(xué)重點及難點：重點：把握用 VC+和 OpenGL 進(jìn)行圖形程序開發(fā)的方法；教2.5 運算機圖形標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)基本內(nèi)容方法及手段多媒體、講解20 分鐘學(xué)基本內(nèi)2.6 Visual C+的圖形程序開發(fā)方法多媒體、講解35 分鐘容、方法及2.7 OpenGL 程序設(shè)計基礎(chǔ)多媒體、講解 35 分鐘手段擬留作業(yè)和摸索題：小結(jié)：把握用 VC+和 OpenGL 進(jìn)行圖形程序開發(fā)的方法；為試驗課做預(yù)備；運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間理論課課次4

7、授課方式課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第三章 第 1 節(jié)二維圖形生成技術(shù)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：把握各種直線掃描轉(zhuǎn)換算法教學(xué)重點及難點：重點： DDA、中點、 Bresenham畫直線難點： 直線的 Besenham繪制方法及程序設(shè)計教教學(xué)基本內(nèi)容方法及手段3.1 直線掃描轉(zhuǎn)換算法（多媒體、講解5 分鐘）1. 用板書推導(dǎo)出三種學(xué)提問 ：算法效率如何表達(dá)？基3.1.1直線 DDA算法（板書推導(dǎo)為主,加多媒體講解25 分鐘）本算法的數(shù)學(xué)模型內(nèi)提問：此算法在運算速度的改進(jìn)表達(dá)在什么地方？仍有改進(jìn)的余地嗎？2. 用多媒體課件顯示容強調(diào)：為什么針對k 的大小,設(shè)計相應(yīng)

8、的算法程序設(shè)計方法、3.1.2中點畫線算法（板書推導(dǎo)為主,加多媒體講解30 分鐘）3. 用比較的方法引導(dǎo)方同學(xué)摸索提問：怎樣判定一點在直線的上方,下方？法及手3.1.3 Bresenham 畫線算法（板書推導(dǎo)為主,加多媒體講解30 分鐘）段擬留作業(yè)和摸索題：這些算法仍用改進(jìn)的必要和余地嗎？作業(yè)： 3.1 小結(jié)：所用學(xué)問點：直線的參數(shù)方程；懂得和把握各種算法的原理、主要思想和優(yōu)缺點；能夠編程實現(xiàn)各種算法；運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間理論課課次5 授課方式課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第 3 章二維圖形生成技術(shù) 第 2 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：把握圓的幾種生

9、成常用算法,能夠編程實現(xiàn) Bresenham 畫圓算法教學(xué)重點及難點：Bresenham 畫圓算法教學(xué)基本內(nèi)容 方法及手段教 學(xué) 基 本3.2 圓的掃描轉(zhuǎn)換算法3.2.1 圓的性質(zhì)（多媒體、講解25 分鐘）提問：需要繪制整個圓嗎？假如不是,要繪制多少？提示對稱性內(nèi)容3.2.2 中點畫圓算法（板書推導(dǎo)為主結(jié)合多媒體講解35 分鐘）1.用板書推導(dǎo)出兩種、種算法的數(shù)學(xué)模型方提問：怎樣判定一點在圓內(nèi)、外和圓上？2.用多媒體課件顯示法程序設(shè)計方法及手3.2.3Bresenham 畫圓算法（板書推導(dǎo)為主結(jié)合多媒體講解35 分鐘）段擬留作業(yè)和摸索題：摸索：有了直線、圓的生成算法,可不行以推導(dǎo)橢圓、拋物線、雙

10、曲線的生成算法？作業(yè)：小結(jié)：在直線生成算法的基礎(chǔ)上懂得圓的生成算法,編程看看成效 所用學(xué)問點：圓的參數(shù)方程及圓的代數(shù)方程運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間課次6 授課方式理論課課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第 3 章二維圖形生成技術(shù)第 3 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：把握用區(qū)域填充算法中的三種方法,懂得各種算法的優(yōu)缺點,并能編程實現(xiàn)；教學(xué)重點及難點：重點與 難點 ：掃描線種子填充算法教學(xué)基本內(nèi)容 方法及手段教3.3 填充技術(shù)（多媒體、講解30 分鐘）學(xué)基3.3.1填充概念60 分鐘）1.用課件動畫演示本填充的分類內(nèi)種子填充算法（多媒體、講解三種種子填充算法的容具體

11、過程；、2.用板書和課件結(jié)方簡潔的種子填充算法合講解改進(jìn)型的簡潔法四連通種子填充算法種子填充算法的程序及設(shè)計手八連通種子填充算法段掃描線種子填充算法擬留作業(yè)和摸索題：摸索題：怎樣選擇種子,怎樣判定種子在多邊形里面？作業(yè)：小結(jié)：把握用區(qū)域填充算法中的三種方法,懂得各種算法的優(yōu)缺點,并能編程實現(xiàn)；種子填充算法的速度如何？它適用于什么場合？仍有沒有更快的算法？引入下節(jié)課的內(nèi)容；所用學(xué)問點： 棧結(jié)構(gòu)運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間課次7 授課方式理論課課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第 3 章二維圖形生成技術(shù) 第 4,5,6 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：把握多邊形掃描線填

12、充算法 , 懂得矢量字符和點陣字符的儲備和顯示；明白反走樣的簡潔處 理方法；教學(xué)重點及難點：重點：多邊形域填充的簡潔算法 難點：有效邊表掃描線填充算法教教學(xué)基本內(nèi)容50 分鐘）方法及手段3.3.2多邊形掃描線填充算法（多媒體、講解學(xué)（1）求交點的簡潔算法1. 用課件動畫演示基多邊形域填充算本（2）有效邊表掃描線填充算法法的具體過程；內(nèi)2. 用板書和課件結(jié)舉例用板書推導(dǎo)有效邊表掃描線填充過程容合講解多邊形域、3.4 字符處理（多媒體、講解15 分鐘）填充的簡潔算法方的程序設(shè)計點陣字符法矢量字符及3.5 屬性處理（多媒體、講解10 分鐘）手段3.6 反走樣（多媒體、講解15 分鐘）擬留作業(yè)和摸索題

13、：作業(yè)： 3.3 小結(jié)：總結(jié)多邊形掃描線填充算法和種子填充算法的異同點,強調(diào)頂點的運算方法； 懂得矢量字符和點陣字符的儲備和顯示；明白反走樣的簡潔處理方法；所用學(xué)問點：鏈表結(jié)構(gòu)運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間課次8 授課方式理論課圖形變換課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第四章第 1 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：使同學(xué)懂得齊次坐標(biāo)方法,把握二維圖形的平移變換、比例變換、旋轉(zhuǎn)變換、錯切變換等簡潔幾何 變換；懂得由簡潔幾何變換組成的復(fù)合變換；教學(xué)重點及難點：重點：齊次坐標(biāo)方法難點：復(fù)合變換；教教學(xué)基本內(nèi)容方法及手段4.1 基本幾何變換學(xué)4.1.1二維圖形幾何變換（多媒體

14、、講解10 分鐘）1. 用課件演示各種基變換的公式；本內(nèi)4.1.2變換的矩陣表示（多媒體、講解35 分鐘）2. 用課件動畫演示4.1.3復(fù)合變換（多媒體、講解30 分鐘）復(fù)合變換的推導(dǎo)過容程；、3. 用 Vc 演示各種方變換應(yīng)用程序設(shè)計法所形成的幾何圖形；及 手段4.1.4二維幾何變換的函數(shù)（多媒體、講解15 分鐘）擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)： 3.2 小結(jié)：把握二維圖形的平移變換、比例變換、旋轉(zhuǎn)變換、錯切變換等簡潔幾何變換；并能編程試驗所用學(xué)問點：矩陣的乘法運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間課次9 授課方式理論課圖形變換課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第四章第 2 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把

15、握、熟識、明白三個層次）：使同學(xué)把握三維圖形的平移變換、比例變換、旋轉(zhuǎn)變換、對稱變換等簡潔幾何變換；懂得由簡潔幾 何變換組成的復(fù)合變換；教學(xué)重點及難點：重點：由二維向三維過渡教學(xué)基本內(nèi)容 方法及手段教4.2 三維圖形幾何變換1. 用課件顯示三維4.2.1基本變換學(xué)基本4.2.2三維幾何變換的函數(shù)圖形的幾何變換矩陣內(nèi)容2. 用 Vc 演示各種、編程示例,包括演示變換應(yīng)用程序設(shè)計方所形成的幾何圖形；法及 手 段擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)：小結(jié)：由二維變換多渡到三維變換,留意變換矩陣的變化 所用學(xué)問點：向量、矩陣運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間課次10 授課方式理論課圖形變換課時支配2 授課題目（教學(xué)章、

16、節(jié)或主題） ：第四章第 3,4 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：明白參數(shù)圖形幾何變換及常用的坐標(biāo)系統(tǒng)教學(xué)重點及難點：本節(jié)課作為明白學(xué)問教學(xué)基本內(nèi)容 方法及手段教4.3 參數(shù)圖形幾何變換注：用多媒體課件演示學(xué)4.3.1圓錐曲線的幾何變換基本4.3.2參數(shù)曲線、曲面的幾何變換內(nèi)44 坐標(biāo)系統(tǒng)容教學(xué)內(nèi)容,、方 法 及 手 段擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)：小結(jié)：運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間課次11 授課方式理論課圖形變換課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第四章第 5 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：把握形體的平行投影的正投影（包括三視圖）和斜投影的概念,把握透視投

17、影中的一點透視和二點透視圖的生成,明白三點透視圖的生成方法；教學(xué)重點及難點：1. 平行投影的正投影、斜投影、一點透視是本節(jié)重點；2. 透視投影是本節(jié)難點；教教學(xué)基本內(nèi)容方法及手段4.5 投影變換1. 用課件動畫演示三4.5.1基本概念（多媒體、講解10 分鐘）維物體的三視圖及學(xué)4.5.2平行投影變換（多媒體、講解40 分鐘）正軸測投影的形成基過程及變換矩陣；本2. 用課件動畫演示三內(nèi)（1）正投影維物體的斜投影的容（2）斜投影形成過程及變換矩、陣的推導(dǎo)過程；方4.5.3透視投影變換（多媒體、講解40 分鐘）3. 用板書和課件結(jié)合法講解兩種平行投影的及程序設(shè)計手4 用 VB演示兩種平行段投影程序的

18、運行的結(jié)果；擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)：小結(jié)：所用學(xué)問點：向量、矩陣運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間圖形變換課次12 授課方式理論課課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第四章第 7 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：掌據(jù)二維線段和多邊形的裁剪方法,教學(xué)重點及難點：1. 二維線段的編碼法裁剪,多邊形的逐邊裁剪法是本節(jié)重點；2. 多邊形的裁剪是本節(jié)難點；教教學(xué)基本內(nèi)容方法及手段4.7 圖形剪裁（多媒體、講解10 分鐘）1. 用課件動畫演示學(xué)4.7.1直線的剪裁（多媒體、講解35 分鐘）編碼法裁剪直線與多邊形的逐邊基4.7.2多邊形的剪裁（多媒體、講解45 分鐘）裁剪法裁剪多邊本的過

19、程；特別要內(nèi)多舉實例；容2. 用板書和課件結(jié)、合講解兩種裁剪法方的程序設(shè)計法3. 用 Vc 演示兩種及裁剪法程序的運行手的結(jié)果段擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)：小結(jié)：所用學(xué)問點：二進(jìn)制的位運算運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間曲線與曲面課次13 授課方式理論課課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第五章第一節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：明白曲線曲面的表示方法,熟識樣條的描述方法教學(xué)重點及難點：重點： 樣條描述難點：三次樣條教5.1 曲線曲面基礎(chǔ)教學(xué)基本內(nèi)容方法及手段學(xué)5.1.1曲線曲面的參數(shù)表示基本5.1.2插值與靠近內(nèi)容5.1.3連續(xù)性、方5.1.4樣條描述法5.1.3三次樣條及

20、 手 段擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)：小結(jié)：運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間曲線與曲面課次14 授課方式理論課課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第五章第 2 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：曲線、 n 次 Bzier 曲線應(yīng)用及變型；懂得 Bzier曲線的定義和性質(zhì)、把握二、三次Bzier教學(xué)重點及難點：重點： n 次 Besize 曲線的繪制； Bezier 曲線的遞推算法 難點： n 次 Besize 曲線的程序設(shè)計教5.2 Beaier教學(xué)基本內(nèi)容方法及手段曲線1. 用課件顯示Besize5.2.1 Beaier曲線的定義曲線的定義公式；2. 用板書和課件結(jié)合學(xué)5.2.

21、2 Beaier曲線的性質(zhì)講解 Besize 曲線的基性質(zhì)及 Besize 曲線本5.2.3 Beaier曲線的拼接程序設(shè)計；內(nèi)3. 用板書和課件結(jié)合容講解Besize 曲線的遞、5.2.4 Beaier曲線的離散生成推算法及程序設(shè)計方4用課件顯示Bezier法曲 線 的 拼 接 、及Bezier曲線的升階手與降階公式、反算Bezier曲線把握點段公式；5. 用VC 演 示 繪 制Besize 曲線程序的運行的結(jié)果；擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)：小結(jié)：所用學(xué)問點：參數(shù)方程、切線、權(quán)函數(shù)運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間曲線與曲面課次15 授課方式理論課課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第五章第

22、 3 節(jié)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：懂得 B 樣條曲線定義與性質(zhì)、 明白二次和三次 B樣條曲線及其應(yīng)用、 非均勻 B 樣條曲線、 參 數(shù)曲線段的一般遞推式；教學(xué)重點及難點：重點：二、三次均勻周期B 樣條曲線方法及手段 1. 用課件顯示 B 樣條曲線 的定義公式；2. 用板書和課件結(jié)合講難點：二、三次均勻周期B 樣條曲線的公式推導(dǎo)教學(xué)基本內(nèi)容教5.3 B樣條曲線學(xué)5.3.1 B樣條曲線的定義基本解二、三次均勻周期B內(nèi)5.3.2 B樣條曲線的分類樣條曲線的運算公式 及曲線程序設(shè)計；3. 用板書和課件結(jié)合講容、5.3.3 B樣條曲線的性質(zhì)方解準(zhǔn)均勻非周期的B 樣條曲線的運算方法法及

23、5.3.4 非均勻有理B樣條曲線4用課件動畫演示B 樣條手 段曲線的性質(zhì)；5. 用 VC演示繪制二、三次均勻周期B 樣條曲線程序的運行結(jié)果；擬留作業(yè)和摸索題：作業(yè)：小結(jié)：所用學(xué)問點： 分段參數(shù)方程、切線、權(quán)函數(shù)運算機圖形學(xué) 課程教案授課時間理論課課次16 授課方式課時支配2 授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題） ：第六章 第 1 節(jié)三維真實感物體顯示技術(shù)教學(xué)目的、要求（分把握、熟識、明白三個層次）：使同學(xué)把握凸多面體的 Roberts 消隱法, 把握三維圖形的深度緩存算法消隱技術(shù),明白多邊形區(qū)域的排序算法的消隱技術(shù)；教學(xué)重點及難點：1. 凸多面體的 Roberts 消隱法,深度緩存算法、簡潔光反射模型進(jìn)行三維圖形的明暗處理是本章重點；2. 整體光照模型