計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)課程教學(xué)大綱(ComputerGraphicsTechnologies)學(xué)時(shí)數(shù)：32其中：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0課外學(xué)時(shí)：0學(xué)分?jǐn)?shù)：2適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)執(zhí)筆者：李曉東審核人：王東編寫日期：2010年9月一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)《計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)選修課程，主要研究計(jì)算機(jī)圖形生成、處理和顯示等技術(shù)。其基本目的是使學(xué)生通過學(xué)習(xí)本課程，掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本原理和基本方法，掌握?qǐng)D形建模、圖形生成、圖形變換、圖形裁剪、消隱、真實(shí)感圖形顯示等技術(shù)，為今后從事計(jì)算機(jī)多媒體設(shè)計(jì)、科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)圖形處理等方面的工作打下良好的基礎(chǔ)。主要任務(wù)是培養(yǎng)能熟練掌握?qǐng)D形技術(shù)理論，能熟練應(yīng)用圖形學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題能力的合格人才，培養(yǎng)具有良好的進(jìn)一步學(xué)習(xí)能力和扎實(shí)理論基礎(chǔ)的優(yōu)秀人才。二、課程教學(xué)的基本要求了解圖形系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，輸入與輸出設(shè)備，圖形技術(shù)的應(yīng)用，圖形學(xué)的發(fā)展歷史及當(dāng)前的研究動(dòng)態(tài)。理解圖形光柵化技術(shù)，掌握基本圖形生成算法。掌握二維圖形的生成與裁剪算法，二維圖形變換；理解三維圖形顯示，三維圖形變換技術(shù)。掌握常見曲線與曲面的表示及生成技術(shù)。掌握三維實(shí)體造型技術(shù)；理解常用光照模型；掌握真實(shí)感圖形的基本原理與過程。了解圖形系統(tǒng)中常用的顏色模型及顏色處理技術(shù)。三、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)第一章緒論（2學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容介紹計(jì)算機(jī)圖形的基本概念；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與數(shù)字圖象處理、計(jì)算機(jī)視覺的關(guān)系；圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究動(dòng)態(tài)等。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的對(duì)象計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究動(dòng)態(tài)二、基本要求了解計(jì)算機(jī)圖形的概念，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究對(duì)象、研究?jī)?nèi)容，以及它的應(yīng)用領(lǐng)域；了解有關(guān)圖形標(biāo)準(zhǔn)，了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的最新研究動(dòng)態(tài)。重點(diǎn)重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)圖形的概念，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究對(duì)象、研究?jī)?nèi)容，以及它的應(yīng)用領(lǐng)域。難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的最新研究動(dòng)態(tài)。第二章計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備（2學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容主要介紹有關(guān)圖形輸入設(shè)備，圖形顯示設(shè)備，圖形繪制設(shè)備等圖形設(shè)備；簡(jiǎn)單介紹OpenGL圖形軟件包等。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)圖形輸入設(shè)備圖形顯示設(shè)備顯示子系統(tǒng)圖形硬拷貝設(shè)備OpenGL圖形軟件包二、基本要求了解計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的基本概念及常用圖形設(shè)備；了解OpenGL圖形軟件開發(fā)包。重點(diǎn)：重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的概念，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)常用圖形設(shè)備。難點(diǎn)：OpenGL圖形軟件包。第三章用戶接口與交互技術(shù)（2學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容主要介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中用戶接口設(shè)計(jì)等內(nèi)容，邏輯輸入設(shè)備和輸入處理，交互繪圖技術(shù)等。用戶接口設(shè)計(jì)邏輯輸入設(shè)備與輸入處理交互式繪圖技術(shù)OpenGL實(shí)現(xiàn)橡皮筋技術(shù)OpenGL實(shí)現(xiàn)拾取操作OpenGL中的菜單功能二、基本要求理解計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)中用戶接口設(shè)計(jì)技術(shù)，邏輯輸入設(shè)備與輸入處理，交互式繪圖技術(shù)；能應(yīng)用用戶接口有關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖形操作。重點(diǎn)：重點(diǎn)：用戶接口設(shè)計(jì)，交互式繪圖技術(shù)。難點(diǎn)：交互式繪圖技術(shù)，OpenGL開發(fā)包的用戶接口實(shí)現(xiàn)技術(shù)。第四章圖形表示與數(shù)據(jù)（2學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容主要包括圖形信息在計(jì)算機(jī)中的常用表示方法，三維形體的常用表示方法等。圖形表示基本概念三維形體的表示非規(guī)則對(duì)象的表示層次建模二、基本要求了解計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)中圖形表示方法，了解基本圖形元素，理解三維實(shí)體，三維造型等概念，了解三維形體的常用表示方法及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能初步了解三維建模工作。重點(diǎn)重點(diǎn)：三維形體線框模型與實(shí)體模型，多邊形表面模型，八叉樹，CSG樹等。難點(diǎn)：三維形體的表示。第五章基本圖形生成算法（8學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容主要介紹直線和圓的掃描轉(zhuǎn)換，多邊形的掃描轉(zhuǎn)換，區(qū)域填充，內(nèi)外測(cè)試，圖形的屬性處理，反走樣技術(shù)等。圖形生成的概念直線段的掃描轉(zhuǎn)換圓的掃描轉(zhuǎn)換多邊形的掃描轉(zhuǎn)換與區(qū)域填充屬性處理反走樣技術(shù)在OpenGL中繪制圖形二、基本要求理解圖形掃描轉(zhuǎn)換的概念，掌握直線、圓及多邊形的掃描轉(zhuǎn)換算法，區(qū)域填充算法以及反走樣技術(shù)。理解字符生成技術(shù)，并能運(yùn)用有關(guān)算法解決實(shí)際問題。重點(diǎn)：重點(diǎn)：直線、圓及多邊形的掃描轉(zhuǎn)換算法，區(qū)域填充算法以及反走樣技術(shù)。難點(diǎn)：多邊形的掃描轉(zhuǎn)換算法，區(qū)域填充算法以及反走樣技術(shù)。第六章二維變換與二維觀察（4學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容主要介紹二維圖形的幾何變換方法，二維觀察流程，直線段的裁剪算法，多邊形的裁剪算法等?；編缀巫儞Q與基本概念二維圖形幾何變換的計(jì)算復(fù)合變換變換的性質(zhì)二維裁剪二、基本要求理解二維圖形的幾何變換的概念；掌握二維圖形的幾何變換的方法和二維裁剪算法。重點(diǎn)：重點(diǎn)：二維圖形的幾何變換矩陣，Cohen-Sutherland算法，中點(diǎn)分割算法，Liang-Barsky算法，Sutherland-Hodgeman多邊形裁剪算法。難點(diǎn)：Cohen-Sutherland算，Liang-Barsky算法，Sutherland-Hodgeman多邊形裁剪算法。第七章三維變換與三維觀察（2學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容主要介紹三維幾何變換與三維裁剪的基本概念，三維基本幾何變換，三維齊次坐標(biāo)變換矩陣，投影變換，透視投影，三維觀察流程，三維裁剪算法等。三維齊次坐標(biāo)變換矩陣三維基本幾何變換三維復(fù)合變換透視投影觀察坐標(biāo)系及觀察空間三維觀察流程三維裁剪二、基本要求理解三維幾何變換與三維裁剪的基本概念，理解三維基本幾何變換，投影變換。掌握三維齊次坐標(biāo)變換矩陣，透視投影和三維裁剪算法。重點(diǎn)：重點(diǎn)：三維基本幾何變換，三維齊次坐標(biāo)變換矩陣，三維裁剪算法。難點(diǎn)：透視投影，三維裁剪算法。第八章曲線與曲面（4學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容主要介紹曲線與曲面的基本概念，三次樣條曲線，bezier曲線與曲面，b樣條曲線曲面的性質(zhì)和生成算法等。曲線與曲面的基本概念三次樣條Bezier曲線曲面B樣條曲線曲面有理樣條曲線曲面曲線曲面的離散生成二、基本要求理解曲線與曲面的基本概念，三次樣條曲線，bezier曲線與曲面，b樣條曲線曲面的性質(zhì)，掌握bezier曲線與曲面，b樣條曲線曲面的生成算法。重點(diǎn)重點(diǎn)：三次樣條曲線、bezier曲線與曲面、b樣條曲線曲面及生成算法。難點(diǎn)：bezier曲線與曲面、b樣條曲線曲面及生成算法。第九章消隱（2學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容主要介紹幾種常用的消隱算法。消隱基本概念深度緩存器算法區(qū)間掃描線算法深度排序算法區(qū)域細(xì)分算法光線投射算法BSP樹算法多邊形區(qū)域排序算法OpenGL中的消隱二、基本要求理解消隱的概念及意義；掌握常見的幾種消隱算法：深度緩存器算法，區(qū)間掃描線算法，深度排序算法，深度排序算法和光線投射算法等。重點(diǎn)：重點(diǎn)：深度緩存器算法，區(qū)間掃描線算法，深度排序算法，深度排序算法和光線投射算法。難點(diǎn)：區(qū)間掃描線算法和光線投射算法。第十章真實(shí)感顯示（4學(xué)時(shí)）一、基本內(nèi)容主要介紹真實(shí)感圖形顯示的基本原理和過程，包括幾種常見光照模型，紋理生成，透明與陰影等。真實(shí)感圖形的基本概念簡(jiǎn)單光照模型基于簡(jiǎn)單光照模型的多邊形繪制透明與陰影模擬景物表面細(xì)節(jié)OpenGL中的光照處理二、基本要求理解真實(shí)感圖形的基本概念及意義，理解透明、陰影及紋理等概念，理解簡(jiǎn)單光照模型，整體光照模型，掌握紋理映射和光線跟蹤算法。重點(diǎn)：重點(diǎn)：簡(jiǎn)單光照模型，整體光照模型，紋理映射和光線跟蹤算法。難點(diǎn)：整體光照模型，紋理映射和光線跟蹤算法。四、課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求教學(xué)本課程是一門理論性比較強(qiáng)的課程，內(nèi)容豐富、涉及面廣，為了更好地掌握所學(xué)知識(shí)與理論，教學(xué)中需要做到理論性和實(shí)踐性相結(jié)合，教學(xué)環(huán)節(jié)以課堂講授為主，以幾種核心算法為中心，并通過課外編程實(shí)踐和課外討論課，彌補(bǔ)課堂教學(xué)課時(shí)不足，使學(xué)生能進(jìn)一步理解本課程的基本概念、基本方法，鞏固和加深計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的有關(guān)基本算法、技術(shù)、理論的理解和掌握，達(dá)到本課程的教學(xué)要求?？己吮菊n程考核采用平時(shí)作業(yè)與筆試結(jié)合的方式，其中平時(shí)成績(jī)占30%，筆試成績(jī)占70%。五、學(xué)時(shí)分配章節(jié)主要內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)作業(yè)題量備注講授實(shí)驗(yàn)習(xí)題其他小計(jì)一緒論222二計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備222三用戶接口與交互技術(shù)222四圖形表示與數(shù)據(jù)222五基本圖形生成算法886六二維變換與二維觀察444七三維變換與三維觀察222八曲線與曲面442九消隱222十真實(shí)感顯示44合計(jì)323226六、課程與其他課程的聯(lián)系先修課程是《程序設(shè)計(jì)語言》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等。七、教材與教學(xué)參考書（一）教材陸楓．《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)》（第2版）．北京：電子工業(yè)出版社，2007年。（二）教學(xué)參考書孫家