《计算机图形学》课程教学大纲文档格式.docx
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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
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