《计算机图形学》教学大纲
Computer Graphics
以下部分标题填写用黑体五号字体，具体填写内容字体为宋体五号）
【课程编号】XZ25127
【学分数】2 【课程类别】专业限选课 【先修课程】C/C++程序设计，解析几何，
线性代数。
【学时数】40（20+16（实验）+4） 【编写日期】2014-5-5
【适用专业】软件工程、信息与计算科学。
一. 教学目的、任务
使学生了解计算机图形学的发展，掌握图形学的基本原理、算法和实现技术。重点学习各种基本图形的生成算法，参数曲线曲面的描述及其生成算法，实体几何造型技术，几何变换，投影变换，以及裁剪、消隐、明暗处理和真实感图形生成等算法。了解纹理映射、阴影生成和反走样等技术。学会基本的图形软件开发技术。
二．课程教学的基本要求
1. 掌握计算机图形学基本原理；
2. 熟悉计算机图形学算法设计和实现技术；
3. 能够根据所学的图形算法和实现技术，实现三维几何造型, 生成参数曲线曲面, 生成真实感图形。
三、教学内容和学时分配
（一）第一章 绪论 1 学时（自学为主）
主要内容：计算机图形学的概念；计算机图形学与其它相关学科的关系；计算机图形学的应用与研究领域；计算机图形学的发展历史及研究动态；计算机图形系统的功能和结构。
教学要求：理解记忆计算机图形学的概念 ；了解计算机图形学与其它学科的关系 ；了解计算机图形学的应用与研究领域；了解计算机图形学的发展历史及研究动态；了解计算机图形系统的功能和结构。 其它教学环节：
（二）第二章 计算机图形设备与系统 1学时（自学为主）
主要内容：计算机图形系统的组成；图形输入与输出设备；计算机图形系统标准。
教学要求：了解计算机图形系统的组成；了解常用的图形输入与输出设备；了解光栅显示系统(CRT、LCD) 的原理及特点；了解计算机图形系统的相关标准; 了解像素、分辨率等概念；
其它教学环节：
（三）第三章 用户接口及交互技术 1学时（自学为主）
主要内容：图形软件的用户接口设计，逻辑输入设备与输入处理，交互式绘图技术；
教学要求：了解图形软件的用户接口设计方法。
其它教学环节：
（四）第四章 图形的表示与数据结构 1学时（自学为主）
主要内容：基本概念；三维形体的表示；非规则对象的表示；图形的层次结构。
教学要求：了解规则对象的描述方法及数据结构；了解非规则对象的表示方法。
其它教学环节：
（五）第五章 基本图形生成算法 1 学时（自学为主）
主要内容：直线的光栅化算法（DDA 算法、Bresenham 算法）；圆、椭圆的光栅化算法（Bresenham 算法）。
教学要求：理解光栅显示系统成像特点(最优像素逼近) ；理解并掌握常用的基本图形生成算法。 其它教学环节：
（六）第六章 多边形的扫描转换及区域填充 1 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：多边形的扫描转换（基础知识、扫描线算法、边缘填充算法、栅栏填充算法、边界标志算法）；区域填充（基础知识、种子填充算法、扫描线种子填充算法）；字符的存储及显示；反走样；图元属性（线型、线宽的处理）。
教学要求：掌握基本概念；了解常用算法；掌握扫描线算法、边缘填充算法和种子填充算法；了解字符的存储及显示技术；了解走样的产生原因及常用的反走样技术。
其它教学环节：
（七）第七章 二维裁剪 1+1 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：基础知识；直线裁剪（Cohen-Sutherland 算法、中点算法、参数法(Cyrus-Beck算法) 、Liang －Barskey 算法、Nicholl-Lee-Nicholl 算法）；多边形裁剪（Sutherland-Hodgman 算法、Weiler-Atherton 算法) ；文字裁剪的基本概念。
教学要求：了解基础知识和常用算法；掌握基本概念；掌握Cohen-Sutherland 算法、Liang －Barskey 算法；掌握Weiler-Atherton 算法。
其它教学环节：
（八）第八章 曲线和曲面 3+3 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：曲线和曲面的基础知识；Hermite 曲线与曲面；贝塞尔曲线与曲面；B 样条曲线与曲面；有理样条曲线和曲面；曲线曲面的转换和计算。
教学要求：掌握曲线和曲面的基础知识；掌握常用的参数曲线（Hermite 曲线、贝塞尔曲线、B 样条曲线）的表示形式及生成算法以及曲线的性质和图形特点；了解常用的参数曲面（Hermite 曲面、贝塞尔曲面、B 样条曲面）的表示形式及曲面性质和图形特点。了解有理样条曲线和曲面。了解不同表达形式的曲线曲面转换方法。
其它教学环节：
（九）第九章 图形变换及观察 6+6学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：数学基础（齐次坐标）；基本概念（窗口与视区、坐标系）；二维图形的几何变换；三维图形的几何变换；复合变换（含光栅变换）；投影变换（含透视变换）；观察坐标系及观察空间；三维图形的显示流程；三维裁剪。
教学要求：掌握基本概念；掌握二维图形和三维图形的几何变换；掌握坐标系变换及常用的投影变换；
熟练掌握透视投影变换；了解三维图形的显示流程；理解三维裁剪的原理。
其它教学环节：
（十）第十章 消隐技术 3+3 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：深度缓存器算法；区间扫描线算法；深度排序算法；区域细分算法；光线投射算法；BSP 树算法；多边形区域排序算法。
教学要求：了解基础知识；初步掌握常用消隐技术的基本原理及算法；熟练掌握深度缓存器算法，光线投射算法。
其它教学环节：
（十一）第十一章 真实感图形 4+4 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：简单光照模型（Phong 模型、Gouraud 明暗处理、Phong 明暗处理）；纹理、阴影、透明；整体光照模型与光线跟踪；辐射度方法。
教学要求：掌握简单光照模型；了解纹理、阴影、透明等相关知识；了解整体光照模型与光线跟踪。了解辐射度方法。
其它教学环节：
四、教学重点、难点及教学方法
重点：基本图形生成算法；多边形的扫描转换及区域填充；曲线和曲面；图形变换；消隐技术；真实感图形。
教学方法：教师讲授为主，学生实验验证，教师总结。
难点：消隐技术；真实感图形。
教学方法：教师讲授，课堂讨论，实验验证。
五、考核方式及成绩评定方式：笔试+机试 ，成绩评定方式：平时成绩10%，段考30%，期末考试60%。
六、教材及参考书目：
教材：计算机图形学基础，陈传波 陆枫 编著，电子工业出版社。
参考书：计算机图形学教程，唐荣锡 汪嘉业 彭群生 汪国昭 等编著，科学出版社。
修（制）订人：曹敦虔 审核人：潭福锦
2014年5 月 5日
《计算机图形学》教学大纲
Computer Graphics
以下部分标题填写用黑体五号字体，具体填写内容字体为宋体五号）
【课程编号】XZ25127
【学分数】2 【课程类别】专业限选课 【先修课程】C/C++程序设计，解析几何，
线性代数。
【学时数】40（20+16（实验）+4） 【编写日期】2014-5-5
【适用专业】软件工程、信息与计算科学。
一. 教学目的、任务
使学生了解计算机图形学的发展，掌握图形学的基本原理、算法和实现技术。重点学习各种基本图形的生成算法，参数曲线曲面的描述及其生成算法，实体几何造型技术，几何变换，投影变换，以及裁剪、消隐、明暗处理和真实感图形生成等算法。了解纹理映射、阴影生成和反走样等技术。学会基本的图形软件开发技术。
二．课程教学的基本要求
1. 掌握计算机图形学基本原理；
2. 熟悉计算机图形学算法设计和实现技术；
3. 能够根据所学的图形算法和实现技术，实现三维几何造型, 生成参数曲线曲面, 生成真实感图形。
三、教学内容和学时分配
（一）第一章 绪论 1 学时（自学为主）
主要内容：计算机图形学的概念；计算机图形学与其它相关学科的关系；计算机图形学的应用与研究领域；计算机图形学的发展历史及研究动态；计算机图形系统的功能和结构。
教学要求：理解记忆计算机图形学的概念 ；了解计算机图形学与其它学科的关系 ；了解计算机图形学的应用与研究领域；了解计算机图形学的发展历史及研究动态；了解计算机图形系统的功能和结构。 其它教学环节：
（二）第二章 计算机图形设备与系统 1学时（自学为主）
主要内容：计算机图形系统的组成；图形输入与输出设备；计算机图形系统标准。
教学要求：了解计算机图形系统的组成；了解常用的图形输入与输出设备；了解光栅显示系统(CRT、LCD) 的原理及特点；了解计算机图形系统的相关标准; 了解像素、分辨率等概念；
其它教学环节：
（三）第三章 用户接口及交互技术 1学时（自学为主）
主要内容：图形软件的用户接口设计，逻辑输入设备与输入处理，交互式绘图技术；
教学要求：了解图形软件的用户接口设计方法。
其它教学环节：
（四）第四章 图形的表示与数据结构 1学时（自学为主）
主要内容：基本概念；三维形体的表示；非规则对象的表示；图形的层次结构。
教学要求：了解规则对象的描述方法及数据结构；了解非规则对象的表示方法。
其它教学环节：
（五）第五章 基本图形生成算法 1 学时（自学为主）
主要内容：直线的光栅化算法（DDA 算法、Bresenham 算法）；圆、椭圆的光栅化算法（Bresenham 算法）。
教学要求：理解光栅显示系统成像特点(最优像素逼近) ；理解并掌握常用的基本图形生成算法。 其它教学环节：
（六）第六章 多边形的扫描转换及区域填充 1 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：多边形的扫描转换（基础知识、扫描线算法、边缘填充算法、栅栏填充算法、边界标志算法）；区域填充（基础知识、种子填充算法、扫描线种子填充算法）；字符的存储及显示；反走样；图元属性（线型、线宽的处理）。
教学要求：掌握基本概念；了解常用算法；掌握扫描线算法、边缘填充算法和种子填充算法；了解字符的存储及显示技术；了解走样的产生原因及常用的反走样技术。
其它教学环节：
（七）第七章 二维裁剪 1+1 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：基础知识；直线裁剪（Cohen-Sutherland 算法、中点算法、参数法(Cyrus-Beck算法) 、Liang －Barskey 算法、Nicholl-Lee-Nicholl 算法）；多边形裁剪（Sutherland-Hodgman 算法、Weiler-Atherton 算法) ；文字裁剪的基本概念。
教学要求：了解基础知识和常用算法；掌握基本概念；掌握Cohen-Sutherland 算法、Liang －Barskey 算法；掌握Weiler-Atherton 算法。
其它教学环节：
（八）第八章 曲线和曲面 3+3 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：曲线和曲面的基础知识；Hermite 曲线与曲面；贝塞尔曲线与曲面；B 样条曲线与曲面；有理样条曲线和曲面；曲线曲面的转换和计算。
教学要求：掌握曲线和曲面的基础知识；掌握常用的参数曲线（Hermite 曲线、贝塞尔曲线、B 样条曲线）的表示形式及生成算法以及曲线的性质和图形特点；了解常用的参数曲面（Hermite 曲面、贝塞尔曲面、B 样条曲面）的表示形式及曲面性质和图形特点。了解有理样条曲线和曲面。了解不同表达形式的曲线曲面转换方法。
其它教学环节：
（九）第九章 图形变换及观察 6+6学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：数学基础（齐次坐标）；基本概念（窗口与视区、坐标系）；二维图形的几何变换；三维图形的几何变换；复合变换（含光栅变换）；投影变换（含透视变换）；观察坐标系及观察空间；三维图形的显示流程；三维裁剪。
教学要求：掌握基本概念；掌握二维图形和三维图形的几何变换；掌握坐标系变换及常用的投影变换；
熟练掌握透视投影变换；了解三维图形的显示流程；理解三维裁剪的原理。
其它教学环节：
（十）第十章 消隐技术 3+3 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：深度缓存器算法；区间扫描线算法；深度排序算法；区域细分算法；光线投射算法；BSP 树算法；多边形区域排序算法。
教学要求：了解基础知识；初步掌握常用消隐技术的基本原理及算法；熟练掌握深度缓存器算法，光线投射算法。
其它教学环节：
（十一）第十一章 真实感图形 4+4 学时（课堂讲授学时+课程实验学时）
主要内容：简单光照模型（Phong 模型、Gouraud 明暗处理、Phong 明暗处理）；纹理、阴影、透明；整体光照模型与光线跟踪；辐射度方法。
教学要求：掌握简单光照模型；了解纹理、阴影、透明等相关知识；了解整体光照模型与光线跟踪。了解辐射度方法。
其它教学环节：
四、教学重点、难点及教学方法
重点：基本图形生成算法；多边形的扫描转换及区域填充；曲线和曲面；图形变换；消隐技术；真实感图形。
教学方法：教师讲授为主，学生实验验证，教师总结。
难点：消隐技术；真实感图形。
教学方法：教师讲授，课堂讨论，实验验证。
五、考核方式及成绩评定方式：笔试+机试 ，成绩评定方式：平时成绩10%，段考30%，期末考试60%。
六、教材及参考书目：
教材：计算机图形学基础，陈传波 陆枫 编著，电子工业出版社。
参考书：计算机图形学教程，唐荣锡 汪嘉业 彭群生 汪国昭 等编著，科学出版社。
修（制）订人：曹敦虔 审核人：潭福锦
2014年5 月 5日