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1、计算机图形学教学大纲 一、课程基本信息 中文名称 计算机图形学 英文名称 Computer Graphics 适用专业 计算机科学与技术 先修课程 线性代数、高级语言、数据结构 课程类别 专业拓展课程 修读性质 必修 学分/学时 2.5 学分/28 学时（14 学时）考核方式 考试 二、教学目标 计算机图形学 是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要的专业课，是计算机绘图领域的基础课程。在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要地位和作用，其主要特点是理论与实践结合性强，是许多后续课程(如图像处理，模式识别，多媒体技术，虚拟现实，计算机视觉等)的基础课程，在 CAD/CAM、（汽车、船舶、飞
2、机的）外形设计、计算机动画、计算机艺术、过程控制、系统环境模拟、地理信息系统、科学计算的可视化等领域都有重要的应用。本课程教学目标：使学生掌握基本图形生成算法、图形变换与裁剪、简单的真实感图形生成算法、计算机动画技术的基本原理。掌握 OpenGL 的基本知识并能够应用于图形生成。在此基础上，通过编写算法实现程序加深对图形学基本内容的理解，提高用理论指导实践的能力，为学生今后学习其他相关课程和从事计算机图形学及其应用方面的研究打下坚实基础，为学生就业提供一定的基础知识和技能训练。三、教学内容及基本要求 第一章 概述（2 学时）（一）教学目标：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
3、、应用及当前的研究动态。（二）重点、难点 重点：计算机图形学的应用领域及研究动态。难点：使学生建立起对计算机图形学的初步认识，以及与生活中所见所闻的事物的联系。（三）教学内容 1.计算机图形学的概念与研究内容 2.计算机图形学发展概况 3.计算机图形学的特点和应用 4.计算机图形生成和输出的流水线 第二章 计算机图形系统（2 学时）（一）教学目标：掌握图形系统的组成、图形系统的硬、软件设备。了解各种视频设备的工作原理。（二）重点、难点 重点：光栅显示设备的工作原理。难点：常见的图形输入输出设备的构造及工作原理。（三）教学内容 1.计算机图形系统的组成 2.计算机图形显示器 3.计算机图形输入/
4、输出设备 4.图形核心系统简介 5.通用图形简介 第三章 C 语言图形程序设计基础（理论 4 学时/实验 2 学时）（一）教学目标：了解 C 语言图形操作的原理；掌握基本的画图函数；掌握基本作图方法。（二）重点、难点 重点：用 turbo C 进行图形程序设计的基本方法和 Turbo C 的图形功能。难点：turbo C 的绘图环境及图形模式，绘图函数的正确应用。（三）教学内容 1.屏幕设置 2.图形颜色设置 3.线的特性设定和填充 4.图形模式下的文本处理 5.图形存取处理 6.常用画图函数简介 7.绘图程序实例 8.C+语言环境下绘图 第四章 二维图形生成和变换技术（理论 10 学时/实验
5、 8 学时）（一）教学目标 1.使学生理解齐次坐标方法，掌握二维图形的平移变换、比例变换、旋转变换、错切变换等简单几何变换。理解由简单几何变换组成的复合变换。2.理解和掌握直线段、圆、椭圆的生成算法，理解并掌握多边形填充的常用算法，理解字符是如何显示的，及常见的图元属性是如何控制的，了解常见的图形反走样技术。（二）重点、难点 重点：DDA 算法；Bresenham 画直线及画圆算法；有序边表算法及边标志算法；种子填充算法；扫描线种子填充算法；字符显示裁剪直线段的算法；裁剪多边形的算法；字符的裁剪。难点：Bresenham 画直线及画圆算法，有序边表算法，扫描线种子填充算法，字符显示的基本原理，
6、裁剪直线段的算法；裁剪多边形的算法；字符的裁剪。（三）教学内容 1.基本绘图元素 2.直线段的生成 3.曲线的生成 4.区域填充 5.二维图形变换 6.二维图像裁剪 7.反走样技术 第五章 三维图形生成和变换技术（理论 6 学时/实验 4 学时）（一）教学目标 1.使学生掌握三维图形的平移变换、比例变换、旋转变换、对称变换等简单几何变换。2.理解由简单几何变换组成的复合变换。掌握形体的平行投影的正投影（包括三视图）和斜投影的概念，掌握透视投影中的一点透视和二点透视图的生成，3.掌握 Bezier 曲线的性质以及生成方法，理解均匀周期 B 样条曲线和均匀非周期 B 样条曲线的性质。（二）重点、难
7、点 重点：三维图形的变换，透视投影，Bezier 曲线的性质以及生成方法。难点：对任意物体作三维的变换，透视投影中的一点透视和二点透视图的生成 Bezier曲线的生成方法。（三）教学内容 1.三维图形的概念 2.自由曲面的生成 3.三维图形变换 4.三维图形裁剪和消隐技术 第六章 真实感图形生成技术（4 学时）（一）教学目标 了解常简单光照明模型，了解如何产生透明效果；了解如何产生阴影；了解物体的纹理如何显示。（二）重点、难点 重点：简单的光照明模型；基于简单光照明模型的多边形绘制。难点：透明和阴影；物体的纹理的理解。（三）教学内容 1.简单光照模型 2.明暗处理方法 3.阴影生成方法 4.整
8、体光明模型 5.纹理处理方法 6.图形颜色和颜色模型 四、考核形式及成绩评定（黑体小四号）（一）考核形式：期末考试为闭卷考试。（二）成绩评定：成绩采用 100 分制记分，期末考试占 70%，平时成绩(考勤+作业)占30%五、教材与参考书 教 材：王汝传等.计算机图形教程.（第二版）.北京：人民邮电出版社，2009.8 参考书：1David F.Rogers.计算机图形学的算法基础.(第二版).北京:机械工业出版社,2002 2孙家广.计算机图形学(第三版).北京:清华大学出版社,2000 3张义宽.计算机图形学.西安:西安电子科技大学出版社,2004 4张全伙等.计算机图形学.北京:机械工业出版社,2004 六、课程学时分配表 序号 教学内容（章、节或篇名）学时分配 作业、考查 理论 实践 1 第一章 概述 2 学时 2 第二章 计算机图形系统 2 学时 3 第三章 C 语言图形程序设计基础 4 学时 2 学时 4 第四章 二维图形生成和变换技术 10 学时 8 学时 5 第五章 三维图形生成和变换技术 6 学时 4 学时 6 第六章 真实感图形生成技术 4 学时