《计算机图形学》教学大纲
课程编码：1512103603 课程名称：计算机图形学 学时/学分：48/3
《高级语言程序设计》、《数据结构》、《高等代数》 先修课程：
适用专业：信息与计算科学
开课教研室：信息与计算科学教研室
一、课程性质与任务
1．课程性质：本课程是是信息与计算科学专业的一门专业选修课。
2．课程任务：通过本课程的学习，使学生掌握基本的二、三维的图形的计算机绘制方法，理解光栅图形生成基本算法、几何造型技术、真实感图形生成、图形标准与图形变换等概念和知识。学会图形程序设计的基本方法，为图形算法的设计、图形软件的开发打下基础。
二、课程教学基本要求
《计算机图形学》是研究计算机生成、处理和显示图形的学科，通过本课程的学习，使学生掌握计算机图形学基本原理；熟悉计算机图形学算法设计和实现技术；能够根据所学的图形算法和实现技术，进行图形交互技术、三维几何造型、参数曲线曲面、真实感图形的应用系统设计。
成绩考核形式：末考成绩（闭卷考查）（70%）＋平时成绩（平时测验、作业、课堂提问、课堂讨论等）（30％)。成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容
第一章 计算机图形学概述
1.教学基本要求
让学生掌握计算机图形学的基本概念，了解计算机图形学的发展、应用，掌握图形系统的组成。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章教学使学生了解计算机图形学的应用,理解计算机图形学的基本概念、图形硬件及软件系统。
3.教学重点和难点
教学重点：计算机图形学的基本概念及其应用。 教学难点：图形硬件及软件系统。
4.教学内容
（1）计算机图形学和图像处理 （2）计算机图形学的产生和发展 （3）计算机图形学的应用 （4）图形硬件及软件系统
第二章 基本图形的生成算法
1.教学基本要求
掌握基本图形的生成算法。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章学习，使学生掌握直线的生成算法：DDA算法和Bresenham画线算法；理解圆的中点圆生成算法。
3.教学重点和难点
教学重点：直线的生成算法。 教学难点：直线的生成算法。
4.教学内容
（1）生成直线的DDA方法 （2）生成直线的Bresenham算法
第三章 二维几何变换与二维观察
1.教学基本要求
理解二维几何变换的变换矩阵和投影变换的变换方法。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章学习，使学生理解二维几何变换（如：平移、放缩、旋转）的变换矩阵，掌握线段剪裁算法（Cohen-Sutherland）；理解投影变换（透视投影、平行投影）的变换方法，掌握梁友栋-Barsky线段剪裁算法。
3.教学重点和难点
教学重点：二维几何变换的变换矩阵和投影变换的变换方法。 教学难点：线段剪裁算法。
4.教学内容
（1）二维几何变换 （2）二维观察
第四章 交互技术
1.教学基本要求
掌握交互技术的概念和交互式构图技术。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章学习，使学生掌握交互技术的概念，理解用户对话的工具与设计方法；理解用户对话的工具与设计方法；掌握输入设备的逻辑分类、输入模式；掌握交互式构图技术：约束、网格、引力场、橡皮条方法等。。
3.教学重点和难点
教学重点：交互技术的概念和交互式构图技术。 教学难点：交互式构图技术。
4.教学内容
（1）交互技术的概念 （2）交互式构图技术
第五章 光栅图形的扫描转换与区域填充
1.教学基本要求
掌握光栅图形的扫描转换方法与区域填充方法。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章学习，使学生掌握多边形边界扫描算法、扫描多边形填充算法、域的边界填充算法及泛滥填充算法；理解光栅图形产生走样的原因，掌握反走样的方法。
3.教学重点和难点
教学重点：扫描算法、填充算法。 教学难点：填充算法。
4.教学内容
（1）多边形的扫描转换 （2）区域填充
（3）多边形的扫描转换与区域填充的比较
第六章 曲线曲面的表示
1.教学基本要求
理解和掌握Bezier曲线性质及特点，理解B样条曲线、Coons曲面的性质及特点。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章学习，使学生理解并掌握Bezier曲线性质及特点，理解Bezier曲面的特点；理解B样条曲线的性质及特点，了解B样条曲面的特点；理解Coons曲面的性质及特点，了解Coons曲面的特点。
3.教学重点和难点
教学重点：Bézier曲线曲面、B样条曲线曲面、Coons曲面。
教学难点：Bézier曲线曲面、B样条曲线曲面、Coons曲面的性质、特点及表示。
4.教学内容
（1）Bézier曲线曲面 （2）B样条曲线曲面 （3）Coons曲面
第七章 三维实体造型
1.教学基本要求
了解三维实体造型的基本概念及原理，理解体素构造表示方法、边界表示方法和八叉树表示方法。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章学习，使学生了解三维实体造型的基本概念及原理；理解实体的CSG树表示方法；理解边界表示；理解并掌握八叉树表示方法，粒子系统、分形方法表示。
3.教学重点和难点
教学重点：体素构造表示方法、边界表示方法和八叉树表示方法。
教学难点：实体的CSG树表示方法、八叉树表示方法，粒子系统、分形方法表示。
4.教学内容
（1）概述 （2）体素构造表示 （3）边界表示法 （4）八叉树表示
第八章 真实感图形的基本理论与算法
1.教学基本要求
理解和掌握真实感图形的基本理论与生成算法。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章学习，使学生掌握多边形表示物体的光滑明暗处理；理解计算机真实感图形的简单光照明模型；掌握真实感图形显示的光线跟踪算法。
3.教学重点和难点
教学重点：真实感图形的基本理论与算法。 教学难点：真实感图形显示的光线跟踪算法。
4.教学内容
（1）阴影生成
（2）整体光照模型 （3）物体表面细节的模拟
第九章 计算机动画与科学计算可视化
1.教学基本要求
了解计算机动画的原理及相关技术；了解科学计算可视化相关的概念。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章学习，使学生了解计算机动画的原理及相关技术；了解科学计算可视化相关的概念。
3.教学重点和难点
教学重点：计算机动画的原理及相关技术、科学计算可视化相关的概念
4.教学内容
（1）计算机动画简介 （2）科学计算可视化简介
四、学时分配
1.讲授内容及学时分配
章序 一 二 三 四 五 六 七 八 九 合计
2.实践内容及学时分配 序号
项目 名称 Bresenham算法的应用
内容提要
实现绘制各种情况直线的Bresenham算法，并将实现的算法应用于任意多边形的绘制。
4
必做
学时
必/选开
内容 计算机图形学概述 基本图形的生成算法 二维几何变换与二维观察
交互技术
光栅图形的扫描转换与区域填充
曲线曲面的表示 三维实体造型
真实感图形的基本理论与算法 计算机动画与科学计算可视化
课时 2 4 4 4 4 4 4 3 3 32
备注
1
《计算机图形学》教学大纲
