《计算机图形学》课程教学大纲一、课程信息课程名称：计算机图形学ComputerGraphics课程代码：06E7113B课程类别：专业核心课/必修课适用专业：数字媒体技术课程学时：45学时课程学分：2.5学分修读学期：第3学期先修课程：高等数学、线性代数、程序设计基础二、课程目标《计算机图形学》是数字媒体技术专业一门重要的专业核心课程，其主要特点是理论与实践结合性强，是许多后续课程的基础课程。本课程主要介绍图形显示及图形表示的方法和原理，重点学习各种光栅图形的生成、参数曲线及曲面和实体的几何造型，以及几何变换、裁剪等算法，使学生掌握图形学的基本原理、算法和实现技术，具备基本的图形软件开发能力，为以后的课程学习做好理论铺垫，同时为以后从事图形学相关领域的研究和开发工作打好坚实基础。（一）具体目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：1.了解计算机图形学的应用领域，掌握图形、图像、走样、扫描转换、几何变换、投影、Beizer曲线、B样条曲线等基本概念。【支撑毕业要求指标点1.2】2.对于经典的图形学算法，如直线的扫描转换、圆的扫描转换、有效边表填充算法、二维及三维图形的基本变换、C-S直线段裁剪算法等，能够理解其算法原理，分析其包含的关键处理步骤，并能够进行计算与实现。【支撑毕业要求指标点2.2】3.能够利用相关的程序设计语言对图形学中的算法进行编程实现，能够自主调试运行程序，并对出现的问题根据错误提示信息进行解决，某些情况下可以对
《计算机图形学》课程教学大纲 一、课程信息 课程名称：计算机图形学 Computer Graphics 课程代码：06E7113B 课程类别：专业核心课/必修课 适用专业：数字媒体技术 课程学时：45学时 课程学分：2.5学分 修读学期：第 3 学期 先修课程：高等数学、线性代数、程序设计基础 二、课程目标 《计算机图形学》是数字媒体技术专业一门重要的专业核心课程，其主要特 点是理论与实践结合性强，是许多后续课程的基础课程。本课程主要介绍图形显 示及图形表示的方法和原理，重点学习各种光栅图形的生成、参数曲线及曲面和 实体的几何造型，以及几何变换、裁剪等算法，使学生掌握图形学的基本原理、 算法和实现技术，具备基本的图形软件开发能力，为以后的课程学习做好理论铺 垫，同时为以后从事图形学相关领域的研究和开发工作打好坚实基础。 （一）具体目标 通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1.了解计算机图形学的应用领域，掌握图形、图像、走样、扫描转换、几何 变换、投影、Beizer 曲线、B 样条曲线等基本概念。【支撑毕业要求指标点 1.2】 2.对于经典的图形学算法，如直线的扫描转换、圆的扫描转换、有效边表填 充算法、二维及三维图形的基本变换、C-S 直线段裁剪算法等，能够理解其算法 原理，分析其包含的关键处理步骤，并能够进行计算与实现。【支撑毕业要求指 标点 2.2】 3.能够利用相关的程序设计语言对图形学中的算法进行编程实现，能够自主 调试运行程序，并对出现的问题根据错误提示信息进行解决，某些情况下可以对
程序进行改进。【支撑毕业要求指标点4.2、5.3】（二）课程目标与毕业要求的对应关系表1课程目标与毕业要求的对应关系课程目标支撑的毕业要求支撑的毕业要求指标点【1.2】掌握数字媒体技术基础知识，并能够对数字媒体技术应用1.工程知识课程目标 1领域的工程问题建立适当的描述模型并求解。【2.2】能够针对数字媒体领域中具体的复杂工程问题，选择合适课程目标22.间题分析的数学模型，并达到适当的正确性和可用性要求。【4.2】能够运用数字媒体学科相关原理和专业知识设计实验方案，4.科学研究并按照合理步骤实施实验以支持复杂工程问题的解决。课程目标35.现代工具运用【5.3】能够使用恰当的数字媒体工程工具进行数字媒体系统模拟、仿真和构建，并有效理解其局限性。三、课程内容（一）课程内容与课程目标的关系表2课程内容与课程目标的关系课程内容教学方法学时安排支撑的课程目标2第1章导论案例式教学、讲解+实践课程目标110第3章基本图形的扫描转换案例式教学、讲解+实践课程目标1、2、36第4章多边形填充案例式教学、讲解+实践课程目标1、2、310第5章二维变换与裁剪案例式教学、讲解+实践课程目标1、2、36第6章三维变换与投影案例式教学、讲解+实践课程目标1、2、37第7章自由曲线与曲面案例式教学、讲解+实践课程目标1、2、32第9章建模与消隐案例式教学、讲解+实践课程目标1、22第10章真实感图形案例式教学、讲解+实践课程目标1、2合计45学时（二）具体内容第一章 导论（2学时)【教学目标与要求】
程序进行改进。【支撑毕业要求指标点 4.2、5.3】 （二）课程目标与毕业要求的对应关系 表1 课程目标与毕业要求的对应关系 课程目标 支撑的毕业要求 支撑的毕业要求指标点 课程目标 1 1.工程知识 【1.2】掌握数字媒体技术基础知识，并能够对数字媒体技术应用 领域的工程问题建立适当的描述模型并求解。 课程目标 2 2.问题分析 【2.2】能够针对数字媒体领域中具体的复杂工程问题，选择合适 的数学模型，并达到适当的正确性和可用性要求。 课程目标 3 4.科学研究 5.现代工具运用 【4.2】能够运用数字媒体学科相关原理和专业知识设计实验方案， 并按照合理步骤实施实验以支持复杂工程问题的解决。 【5.3】能够使用恰当的数字媒体工程工具进行数字媒体系统模拟、 仿真和构建，并有效理解其局限性。 三、课程内容 （一）课程内容与课程目标的关系 表2 课程内容与课程目标的关系 课程内容 教学方法 支撑的课程目标 学时安排 第 1 章 导论 案例式教学、讲解+实践 课程目标 1 2 第 3 章 基本图形的扫描转换 案例式教学、讲解+实践 课程目标 1、2、3 10 第 4 章 多边形填充 案例式教学、讲解+实践 课程目标 1、2、3 6 第 5 章 二维变换与裁剪 案例式教学、讲解+实践 课程目标 1、2、3 10 第 6 章 三维变换与投影 案例式教学、讲解+实践 课程目标 1、2、3 6 第 7 章 自由曲线与曲面 案例式教学、讲解+实践 课程目标 1、2、3 7 第 9 章 建模与消隐 案例式教学、讲解+实践 课程目标 1、2 2 第 10 章 真实感图形 案例式教学、讲解+实践 课程目标 1、2 2 合计 45 学时 （二）具体内容 第一章 导论（2 学时） 【教学目标与要求】
1、教学目标：理解计算机图形学的研究内容，了解其应用领域及发展简史。2、教学要求：（1）理解图像、图形、计算机辅助设计与制造、可视化、图形显示和图形绘制等概念（2）了解图形学发展简史及应用领域，以及目前的研究现状。【教学重点与难点】1、教学重点：计算机图形学的研究内容及发展简史，应用领域，主要输入输出设备的工作原理。2、教学难点：无。【学习内容】1.1计算机图形学的应用领域1.2计算机图形学的概念1.3计算机图形学的相关学科1.4计算机图形学的确立与发展【思政元素融入点】在讲解计算机图形学的核心任务（图像生成、处理和显示）时，结合数据结构、线性代数等数学知识，介绍这些算法背后的科学原理，同时强调科学家（如苏步青、梁友栋等）的创新精神，激励学生树立科学探索和创新意识。介绍计算机图形学在2D和3D动画制作中的应用，如电影、电视节目中的特效制作，让学生了解动画制作背后的艰辛与努力，培养工匠精神和敬业精神。第三章基本图形的扫描转换（10学时）【教学目标与要求】1、教学目标：理解并掌握基本图像的生成技术，包括直线、圆的典型生成算法，了解字符生成方法，理解并掌握直线裁剪及区域填充算法。2、教学要求：（1）熟练掌握直线Bresenham算法、圆的生成算法，以及这些算法的程序的实现方法
1、教学目标： 理解计算机图形学的研究内容，了解其应用领域及发展简史。 2、教学要求： （1）理解图像、图形、计算机辅助设计与制造、可视化、图形显示和图形 绘制等概念 （2）了解图形学发展简史及应用领域，以及目前的研究现状。 【教学重点与难点】 1、教学重点：计算机图形学的研究内容及发展简史，应用领域，主要输入 输出设备的工作原理。 2、教学难点：无。 【学习内容】 1.1 计算机图形学的应用领域 1.2 计算机图形学的概念 1.3 计算机图形学的相关学科 1.4 计算机图形学的确立与发展 【思政元素融入点】 在讲解计算机图形学的核心任务（图像生成、处理和显示）时，结合数据结 构、线性代数等数学知识，介绍这些算法背后的科学原理，同时强调科学家（如 苏步青、梁友栋等）的创新精神，激励学生树立科学探索和创新意识。介绍计算 机图形学在 2D 和 3D 动画制作中的应用，如电影、电视节目中的特效制作，让学 生了解动画制作背后的艰辛与努力，培养工匠精神和敬业精神。 第三章 基本图形的扫描转换（10 学时） 【教学目标与要求】 1、教学目标： 理解并掌握基本图像的生成技术，包括直线、圆的典型生成算法，了解字符 生成方法，理解并掌握直线裁剪及区域填充算法。 2、教学要求： （1）熟练掌握直线 Bresenham 算法、圆的生成算法，以及这些算法的程序 的实现方法
（2）通过对几种算法的编程实现，理解在计算机中一般图形的生成过程。【教学重点与难点】1、教学重点：直线的Bresenham算法，圆的Bresenham算法，直线的反走样技术。2、教学难点：直线的Bresenham算法，及圆的Bresenham算法。【学习内容】3.1直线的扫描转换3.2圆的扫描转换3.4反走样技术3.5直线反走样Wu算法【思政元素融入点】在讲解算法实现时，注重细节的处理，如初始值的设定、循环条件的判断、像素点的绘制等。这些细节的处理直接关系到算法的效果和效率，体现了工匠精神的精髓。引导学生关注算法实现的每一个细节，培养其精益求精、追求卓越的工作态度。第4章多边形填充（6学时）【教学目标与要求】1、教学目标：理解并熟练掌握多边形有效边表填充算法，掌握多边形边缘填充算法，理解区域四邻接点和八邻接点区域填充算法。2、教学要求：（1）了解扫描转换的基本概念。（2）熟练掌握多边形有效边表填充算法。（3）掌握多边形边缘填充算法。【教学重点与难点】1、教学重点：多边形有效边表填充算法。2、教学难点：多边形有效边表填充算法。【学习内容】4.1多边形的扫描转换
（2）通过对几种算法的编程实现，理解在计算机中一般图形的生成过程。 【教学重点与难点】 1、教学重点：直线的 Bresenham 算法，圆的 Bresenham 算法，直线的反走 样技术。 2、教学难点：直线的 Bresenham 算法，及圆的 Bresenham 算法。 【学习内容】 3.1 直线的扫描转换 3.2 圆的扫描转换 3.4 反走样技术 3.5 直线反走样 Wu 算法 【思政元素融入点】 在讲解算法实现时，注重细节的处理，如初始值的设定、循环条件的判断、 像素点的绘制等。这些细节的处理直接关系到算法的效果和效率，体现了工匠精 神的精髓。引导学生关注算法实现的每一个细节，培养其精益求精、追求卓越的 工作态度。 第 4 章 多边形填充（6 学时） 【教学目标与要求】 1、教学目标： 理解并熟练掌握多边形有效边表填充算法，掌握多边形边缘填充算法，理解 区域四邻接点和八邻接点区域填充算法。 2、教学要求： （1）了解扫描转换的基本概念。 （2）熟练掌握多边形有效边表填充算法。 （3）掌握多边形边缘填充算法。 【教学重点与难点】 1、教学重点：多边形有效边表填充算法。 2、教学难点：多边形有效边表填充算法。 【学习内容】 4.1 多边形的扫描转换
4.2有效边表填充算法4.4区域填充算法【思政元素融入点】详细介绍有效边表填充算法的原理，包括其如何通过维护有效边表来记录扫描线与多边形边的交点情况，并确定填充区域。通过这一过程，引导学生理解算法背后的科学原理，培养其科学探索精神。强调算法在解决实际问题中的应用价值，如提高图形染效率、优化图形处理性能等，激发学生对科学技术的兴趣和热爱。第5章二维变换与裁剪（10学时）【教学自标与要求】1、教学目标：理解图形几何变换基础；掌握二维图形的基本几何变换方法：掌握二维图形的复合变换方法以及二维图形的裁剪算法。2、教学要求：（1）掌握二维图形的基本几何变换方法（2）掌握二维图形的复合变换方法（3）掌握Cohen-Sutherland直线段裁剪算法【教学重点与难点】1、教学重点：掌握二维图形的基本几何变换方法；掌握二维图形的复合变换方法以及二维图形的裁剪算法。2、教学难点：二维图形的复合变换、Cohen-Sutherland直线段裁剪算法。【学习内容】5.1图形几何变换基础5.2二维图形基本几何变换5.3二维图形复合变换5.4二维图形裁剪5.5Cohen-Sutherland直线段裁剪算法【思政元素融入点】
4.2 有效边表填充算法 4.4 区域填充算法 【思政元素融入点】 详细介绍有效边表填充算法的原理，包括其如何通过维护有效边表来记录扫 描线与多边形边的交点情况，并确定填充区域。通过这一过程，引导学生理解算 法背后的科学原理，培养其科学探索精神。强调算法在解决实际问题中的应用价 值，如提高图形渲染效率、优化图形处理性能等，激发学生对科学技术的兴趣和 热爱。 第 5 章 二维变换与裁剪（10 学时） 【教学目标与要求】 1、教学目标： 理解图形几何变换基础；掌握二维图形的基本几何变换方法；掌握二维图形 的复合变换方法以及二维图形的裁剪算法。 2、教学要求： （1）掌握二维图形的基本几何变换方法 （2）掌握二维图形的复合变换方法 （3）掌握 Cohen-Sutherland 直线段裁剪算法 【教学重点与难点】 1、教学重点：掌握二维图形的基本几何变换方法；掌握二维图形的复合变 换方法以及二维图形的裁剪算法。 2、教学难点：二维图形的复合变换、Cohen-Sutherland 直线段裁剪算法。 【学习内容】 5.1 图形几何变换基础 5.2 二维图形基本几何变换 5.3 二维图形复合变换 5.4 二维图形裁剪 5.5 Cohen-Sutherland 直线段裁剪算法 【思政元素融入点】