计算机图形学课程教学大纲Word下载.docx
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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。
四、教学内容及要求
第一章绪论
(一)目的与要求
1.掌握计算机图形学的基本概念;
2.了解计算机图形学的发展、应用;
3.掌握图形系统的组成。
(二)教学内容
第一节计算机图形学的概念
1.主要内容
计算机图形学的概念及其与其它学科之间的关系。
2.基本概念和知识点
计算机图形学的概念。
3.问题与应用(能力要求)
理解计算机图形学的概念。
第二节计算机图形学的发展
计算机图形学的发展过程。
了解计算机图形学的发展过程。
第三节计算机图形学的应用
计算机图形学的应用。
了解计算机图形学的应用。
第四节常用的图形输入/输出设备
常用的图形输入/输出设备。
了解常用的图形输入/输出设备。
第五节计算机图形系统
计算机图形系统。
了解计算机图形系统。
(三)实践环节与课后练习
无。
(四)教学方法与手段
课堂板书结合PowerPoint电子教案讲授。
第二章光栅图形学
1.理解三个常用直线生成算法;
2.理解圆的特征、掌握中点画圆法;
3.理解和掌握多边形的扫描转换、区域填充算法;
4.了解点阵字符、矢量字符、字符属性;
5.理解直线段裁剪、多边形裁剪、字符裁剪;
6.了解提高分辨率、区域采样、加权区域采样技术;
7.了解消隐的分类、消除隐藏线、消除隐藏面算法。
第一节直线段的扫描转换算法(3学时)
三个常用直线生成算法。
2.基本概念和知识点
三个常用算法:
数值微分法(DDA(Digitaldifferentialanalyzer))、中点画线法、Bresenham算法。
3.问题与应用(能力要求)
理解三个常用直线生成算法。
第二节圆弧的扫描转换算法
圆的特征、中点画圆法。
圆的特征、中点画圆法。
理解圆的特征、掌握中点画圆法。
第三节多边形的扫描转换算法与区域填充
多边形的扫描转换、区域填充算法。
理解和掌握多边形的扫描转换、区域填充算法。
第四节字符
点阵字符、矢量字符、字符属性。
3.问题与应用(能力要求)
了解点阵字符、矢量字符、字符属性。
第五节裁剪
直线段裁剪、多边形裁剪、字符裁剪。
理解直线段裁剪、多边形裁剪、字符裁剪。
第六节反走样
提高分辨率、区域采样、加权区域采样。
了解提高分辨率、区域采样、加权区域采样技术。
第七节消隐
消隐的分类、消除隐藏线、消除隐藏面。
2.基本概念和知识点
了解消隐的分类、消除隐藏线、消除隐藏面算法。
(三)课后练习
此部分应布置一至两次至少四道题的课后习题,内容可覆盖直线和圆弧DDA算法、直线段裁剪、多边形裁剪。
第三章几何造型技术
1.理解Bé
zier曲线的定义和性质、掌握二、三次Bé
zier曲线、n次Bé
zier曲线应用及变型;
2.理解和掌握数据拟合与最小二乘法、多项式插值及参数化;
3.了解参数连续和几何连续概念、二次参数样条曲线、三次参数样条曲线;
4.理解B样条曲线定义与性质、了解二次和三次B样条曲线及其应用、非均匀B样条曲线、参数曲线段的一般递推式;
5.了解矩阵域上的Bé
zier曲面、三角域上的Bé
zier曲面、Bé
zier曲面拼接应用;
6.了解双三次Coons曲面、布尔和形式的Coons曲面;
7.了解B样条曲面一般形式、三种双三次参数曲面片等价表示。
第一节Bé
zier曲线
Bé
zier曲线的定义和性质、二、三次Bé
zier曲线应用及变型。
理解Bé
第二节拟合、插值与样条概念
数据拟合与最小二乘法、多项式插值及参数化。
理解和掌握数据拟合与最小二乘法、多项式插值及参数化。
第三节二、三次参数样条曲线
参数连续和几何连续概念、二次参数样条曲线、三次参数样条曲线。
了解参数连续和几何连续概念、二次参数样条曲线、三次参数样条曲线。
第四节B样条曲线
B样条曲线定义与性质、二次和三次B样条曲线及其应用、非均匀B样条曲线、参数曲线段的一般递推式。
定义与性质、二次和三次B样条曲线及其应用、非均匀B样条曲线、参数曲线段的一般递推式。
理解B样条曲线定义与性质、了解二次和三次B样条曲线及其应用、非均匀B样条曲线、参数曲线段的一般递推式。
*第五节Bé
zier曲面及其拼接(自学)
矩阵域上的Bé
zier曲面拼接应用。
了解矩阵域上的Bé
*第六节Coons曲面(自学)
双三次Coons曲面、布尔和形式的Coons曲面。
了解双三次Coons曲面、布尔和形式的Coons曲面。
*第七节B样条曲面(自学)
B样条曲面一般形式、三种双三次参数曲面片等价表示,NURBS曲线与曲面。
B样条曲面一般形式、三种双三次参数曲面片等价表示。
了解B样条曲面一般形式、三种双三次参数曲面片等价表示。
此部分应布置一至两次至少四道题的课后习题,内容可覆盖Bé
zier曲线、B样条曲线、Bé
zier曲面、B样条曲面等。
第四章真实感图形学
1.理解颜色的基本概念、三色学说、CIE色度图、掌握常用的颜色模型;
2.掌握光照相关知识、Phong光照明模型、增量式光照明模型、阴影的生成;
3.了解局部光照明的理论基础、局部光照明模型;
4.了解纹理相关概念、二维纹理域的映射、三维纹理域的映射、几何纹理;
5.了解透明效果的简单模拟、Whitted光透射模型、Hall光透射模型、简单光反射透射模型;
6.了解光线跟踪算法,辐射度方法、实时真实感图形学技术。
第一节颜色视觉
颜色的基本概念、三色学说、CIE色度图、常用的颜色模型。
基本概念、三色学说、CIE色度图、常用的颜色模型。
理解颜色的基本概念、三色学说、CIE色度图、掌握常用的颜色模型。
第二节简单光照明模型
光照相关知识、Phong光照明模型、增量式光照明模型、阴影的生成。
掌握光照相关知识、Phong光照明模型、增量式光照明模型、阴影的生成。
第三节局部光照明模型
局部光照明的理论基础、局部光照明模型。
了解局部光照明的理论基础、局部光照明模型。
第四节纹理及纹理映射
纹理相关概念、二维纹理域的映射、三维纹理域的映射、几何纹理。
纹理概述、二维纹理域的映射、三维纹理域的映射、几何纹理。
了解纹理相关概念、二维纹理域的映射、三维纹理域的映射、几何纹理。
*第五节光透射模型(自学)
透明效果的简单模拟、Whitted光透射模型、Hall光透射模型、简单光反射透射模型。
了解透明效果的简单模拟、Whitted光透射模型、Hall光透射模型、简单光反射透射模型。
*第六节整体光照明模型(自学)
光线跟踪算法,辐射度方法、实时真实感图形学技术。
了解光线跟踪算法,辐射度方法、实时真实感图形学技术。
此部分应布置至少二道题的课后习题,内容至少覆盖纹理映射以及光线跟踪。
第五章图形标准
熟悉OpenGL程序结构、基本几何元素、坐标变换和光照处理;
了解VRML。
第一节OpenGL
OpenGL概述、OpenGL程序结构、基本几何元素、坐标变换和光照处理、VRML。
(三)实践环节
VC下OpenGL运行框架的搭建,光源和材质的设定。
第六章图形变换
1.掌握图形变换中的数学方法;
2.理解平移变换、比例变换、旋转变换、对称变换、错切变换、基本图形元素变换;
3.理解三维图形的几何变换。
平行投影、透视投影、透视投影技巧。
第一节图形变换中的数学方法
1.主要内容
图形变换中的数学方法。
图形变换中的数学方法。
掌握图形变换中的数学方法。
第二节二维图形的几何变换
平移变换、比例变换、旋转变换、对称变换、错切变换、基本图形元素变换。
平移变换、比例变换、旋转变换、对称变换、错切变换、基本图形元素变换。
理解平移变换、比例变换、旋转变换、对称变换、错切变换、基本图形元素变换。
第三节三维图形的几何变换
三维图形的几何变换。
三维图形的几何变换。
理解三维图形的几何变换。
第四节投影变换
平行投影、透视投影、透视投影技巧。
用矩阵实现基本图形的对称、平移、旋转等变换。
第七章图形计算与图形的数据结构
1.掌握求二直线段的交点、直线段与曲线段的交点、曲线与曲线的交点、直线与平面的交点、直线与曲面的交点算法;
2.掌握平面与曲面的交线、曲面与曲面的交线计算方法;
3.理解包含与重叠相关概念;
4.理解凸包的计算;
5.理解轮廓线概念;
6.了解等值线与网格的边相交的条件,等值线的起点、终点于分枝;
7.了解图形数学表示的若干方法、其它表示方法;
8.理解图形的数据结构;
9.了解图形数据库。
第一节交点的计算方法
二直线段的交点、直线段与曲线段的交点、曲线与曲线的交点、直线与平面的交点、直线与曲面的交点。
掌握求二直线段的交点、直线段与曲线段的交点、曲线与曲线的交点、直线与平面的交点、直线与曲面的交点算法。
第二节交线的计算方法
平面与曲面的交线、曲面与曲面的交线。
掌握平面与曲面的交线、曲面与曲面的交线计算方法。
第三节包含与重叠
包含与重叠相关概念。
包含与重叠。
理解包含与重叠相关概念。
第四节凸包的计算
凸包的计算。
理解凸包的计算。
第五节轮廓线
轮廓线概念。
轮廓线。
理解轮廓线概念。
*第六节等值线(自学)
等值线与网格的边相交的条件,等值线的起点、终点于分枝。
3.问题与应用(能力要求)
了解等值线与网格的边相交的条件,等值线的起点、终点于分枝。
第七节图形的表示法
图形数学表示的若干方法、其它表示方法。
数学表示的若干方法、其它表示方法。
了解图形数学表示的若干方法、其它表示方法。
第八节图形的数据结构
图形的数据结构。
理解图形的数据结构。
*第九节图形数据库(自学)
图形数据库。
了解图形数据库。
编程实现凸包的计算算法。
*第八章图形系统的总体设计(选学)
1.掌握图形系统设计原则;
2.理解图形系统设计的基本问题;
3.了解图形系统软、硬件配置;
4.掌握图形要素及图形运算;
5.理解用户接口形式、用户接口的设计、基本交互任务组合、用户接口软件。
第一节图形系统设计原则
图形系统设计原则。
掌握图形系统设计原则。
第二节图形系统设计的基本问题
图形系统设计的基本问题。
理解图形系统设计的基本问题。
第三节图形系统软、硬件配置
图形系统软、硬件配置。
了解图形系统软、硬件配置。
第四节图形要素及图形运算
图形要素及图形运算。
掌握图形要素及图形运算。
第五节人机交互功能
用户接口形式、用户接口的设计、基本交互任务组合、用户接口软件。
理解用户接口形式、用户接口的设计、基本交互任务组合、用户接口软件。
设计一个Windows下GUI的图形系统,实现绘制,删除,保存线,圆弧等图元功能。
课堂板书结合PowerPoint电子教案讲授
五、各教学环节学时分配
教学环节
教学时数
课程内容
讲
课
习
题
讨
论
实验
其他教学环节
小
计
第一章
2
第二章
12
5(综合性实验)
17
第三章
9
4
13
第四章
第五章
3
15
第六章
8
11
第七章
第八章
课程设计一周
合计
54
18
六、推荐教材和教学参考资源
推荐教材:
1、罗笑南、王若梅,计算机图形学(第三版),广州:
中山大学出版社,2004.7。
2、李东、孙长嵩、苏小红,计算机图形学实用教程,北京:
人民邮电出版社,2004.10。
教学参考资源:
1、孙家广、胡事民,计算机图形学基础教程,北京:
清华大学出版社,2005.2。
2、唐荣锡、汪嘉业、彭群生等,计算机图形学教程(修订版),北京:
科学出版社,2000。
3、杨钦、徐永安、翟红英,计算机图形学,北京:
清华大学出版社,2005。
七、其他说明
大纲修订人:
吴东庆修订日期:
2007.4.8
大纲审定人:
胡小健审定日期:
2007.5.28