計算機圖形學教學大綱（軟件專業(yè)）

《計算機圖形學》教學大綱 ComputerGraphics【課程編號】XZ25127【課程類別】軟件專業(yè)【學分數(shù)】 【先修課程】C/C++程序設(shè)計，解析幾何，線性代數(shù)?！緦W時數(shù)】30【適用專業(yè)】軟件工程。一.教學目的、任務(wù)使學生了解計算機圖形學的發(fā)展，掌握圖形學的基本原理、算法和實現(xiàn)技術(shù)。重點學習各種基本圖形的生成算法，參數(shù)曲線曲面的描述及其生成算法，幾何變換，投影變換，以及裁剪等。了解消隱、明暗處理和真實感圖形生成等算法。了解紋理映射、陰影生成和反走樣等技術(shù)。二．課程教學的基本要求1.了解計算機圖形學基本原理；2.理解掌握基本圖形生成算法；

3.理解掌握圖形幾何變換技術(shù)；三、教學內(nèi)容和學時分配（一）第一章緒論1學時主要內(nèi)容：計算機圖形學的概念；計算機圖形學與其它相關(guān)學科的關(guān)系；計算機圖形學的應(yīng)用與研究領(lǐng)域；計算機圖形學的發(fā)展歷史及研究動態(tài)；計算機圖形系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)。教學要求：理解記憶計算機圖形學的概念；了解計算機圖形學與其它學科的關(guān)系；了解計算機圖形學的應(yīng)用與研究領(lǐng)域；了解計算機圖形學的發(fā)展歷史及研究動態(tài)；了解計算機圖形系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)。（二）第二章計算機圖形設(shè)備與系統(tǒng)1學時主要內(nèi)容：計算機圖形系統(tǒng)的組成；圖形輸入與輸出設(shè)備；計算機圖形系統(tǒng)標準。教學要求：了解計算機圖形系統(tǒng)的組成；了解常用的圖形輸入與輸出設(shè)備；了解光柵顯示系統(tǒng)(CRT、LCD)的原理及特點；了解計算機圖形系統(tǒng)的相關(guān)標準;了解像素、分辨率等概念；（三）第三章用戶接口及交互技術(shù)1學時主要內(nèi)容：圖形軟件的用戶接口設(shè)計，邏輯輸入設(shè)備與輸入處理，交互式繪圖技術(shù)；教學要求：了解圖形軟件的用戶接口設(shè)計方法。（四）第四章圖形的表示與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1學時主要內(nèi)容：基本概念；三維形體的表示；非規(guī)則對象的表示；圖形的層次結(jié)構(gòu)。教學要求：了解規(guī)則對象的描述方法及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；了解非規(guī)則對象的表示方法。（五）第五章基本圖形生成算法3學時主要內(nèi)容：直線的光柵化算法（DDA算法、Bresenham算法）；圓、橢圓的光柵化算法（Bresenham算法）。教學要求：理解光柵顯示系統(tǒng)成像特點(最優(yōu)像素逼近)；理解并掌握常用的基本圖形生成算法。（六）第六章多邊形的掃描轉(zhuǎn)換及區(qū)域填充3學時主要內(nèi)容：多邊形的掃描轉(zhuǎn)換（基礎(chǔ)知識、掃描線算法、邊緣填充算法、柵欄填充算法、邊界標志算法）；區(qū)域填充（基礎(chǔ)知識、種子填充算法、掃描線種子填充算法）；字符的存儲及顯示；反走樣；圖元屬性（線型、線寬的處理）。教學要求：掌握基本概念；了解常用算法；掌握掃描線算法、邊緣填充算法和種子填充算法；了解字符的存儲及顯示技術(shù)；了解走樣的產(chǎn)生原因及常用的反走樣技術(shù)。（七）第七章二維裁剪2學時主要內(nèi)容：基礎(chǔ)知識；直線裁剪（Cohen-Sutherland算法、中點算法、參數(shù)法(Cyrus-Beck算法)、Liang－Barskey算法、Nicholl-Lee-Nicholl算法）；多邊形裁剪（Sutherland-Hodgman算法、Weiler-Atherton算法)；文字裁剪的基本概念。教學要求：了解基礎(chǔ)知識和常用算法；掌握基本概念；掌握Cohen-Sutherland算法、Liang－Barskey算法；掌握Weiler-Atherton算法。（八）第八章曲線和曲面3學時主要內(nèi)容：曲線和曲面的基礎(chǔ)知識；Hermite曲線與曲面；貝塞爾曲線與曲面；B樣條曲線與曲面；有理樣條曲線和曲面；曲線曲面的轉(zhuǎn)換和計算。教學要求：掌握曲線和曲面的基礎(chǔ)知識；掌握常用的參數(shù)曲線（Hermite曲線、貝塞爾曲線、B樣條曲線）的表示形式及生成算法以及曲線的性質(zhì)和圖形特點；了解常用的參數(shù)曲面（Hermite曲面、貝塞爾曲面、B樣條曲面）的表示形式及曲面性質(zhì)和圖形特點。了解有理樣條曲線和曲面。了解不同表達形式的曲線曲面轉(zhuǎn)換方法。（九）第九章圖形變換及觀察10學時主要內(nèi)容：數(shù)學基礎(chǔ)（齊次坐標）；基本概念（窗口與視區(qū)、坐標系）；二維圖形的幾何變換；三維圖形的幾何變換；復(fù)合變換（含光柵變換）；投影變換（含透視變換）；觀察坐標系及觀察空間；三維圖形的顯示流程；三維裁剪。教學要求：掌握基本概念；掌握二維圖形和三維圖形的幾何變換；掌握坐標系變換及常用的投影變換；熟練掌握透視投影變換；了解三維圖形的顯示流程；理解三維裁剪的原理。（十）第十章消隱技術(shù)2學時主要內(nèi)容：深度緩存器算法；區(qū)間掃描線算法；深度排序算法；區(qū)域細分算法；光線投射算法；BSP樹算法；多邊形區(qū)域排序算法。教學要求：了解基礎(chǔ)知識；初步掌握常用消隱技術(shù)的基本原理及算法；熟練掌握深度緩存器算法，光線投射算法。（十一）第十一章真實感圖形3學時主要內(nèi)容：簡單光照模型（Phong模型、Gouraud明暗處理、Phong明暗處理）；紋理、陰影、透明；整體光照模型與光線跟蹤；輻射度方法。教學要求：掌握簡單光照模型；了解紋理、陰影、透明等相關(guān)知識；了解整體光照模型與光線跟蹤。了解輻射度方法。四、教學重點、難點及教學方法重點：基本圖形生成算法；曲線和曲面；圖形變換；教學方法：教師講授為主，學生實驗驗證，教師總結(jié)。難點：圖形變換。教學方法：教師講授，課堂討論，實驗驗證。五、考核方式及成績評定方式：