《计算机图形学》课程大纲一、课程名称：计算机图形学二、课程性质：选修、理论课三、学时与学分：32学时，2学分四、课程先导课：C语言程序设计、数据结构。五、课程简介计算机图形学课程是图形图像学科的入门课程之一，是一门理论性和实践性非常强的课程，课程内容以计算机图形系统处理流水线为主线，涵盖了计算机图形系统的基本概念和基本功能，造型技术，基本图形生成算法，二、三维变换与观察，曲线与曲面、真实感图形显示等主要内容。详细讨论了光栅图形学部分的图形表示、图形生成、图形变换的基本概念、原理和方法，同时介绍了消隐技术、光照处理以及OpenGL程序设计等高级话题。课程通过将图形算法理论与OpenGL程序设计相结合的方式，帮助学生理解图形的相关概念和算法，了解图形程序的设计和实现，有效增强学生的图形程序设计能力，吸引学生从事图形图像学科的研究。六、课程目标通过相关的教学活动，帮助学生了解和掌握计算机图形学的基本内容和概念以及计算机处理图形的原理、方法和技术，理解图形系统染流水线的工作原理，理解计算机图形处理中最基本和最广泛应用的数学原理、算法和软件设计方法。培养学生能够具有一定的使用计算机对图形进行处理的能力。课程的具体目标包括：目标1：了解计算机图形学的主要研究内容和应用领域；了解图形技术的最新发展趋势；目标2：深刻理解计算机图形学的基本内容和概念，包括图形、图形系统、几何模型、染等，掌握图形系统的谊染流水线的一般流程，包括模型与视图变换、光照处理、投影变换、光栅裁剪和屏幕映射等；具备深入学习计算机图形相关技术的能力：目标3：了解使用图形程序设计工具（OpenGL）设计图形系统的一般方法，能够运用OpenGL设计具备建模、图形变换、纹理和光照处理的简单图形系统具备一定的图形设计和开发能力。七、课程目标对毕业要求的支撑关系
《计算机图形学》课程大纲 一、课程名称：计算机图形学 二、课程性质：选修、理论课 三、学时与学分：32 学时，2 学分 四、课程先导课：C 语言程序设计、数据结构。 五、课程简介 计算机图形学课程是图形图像学科的入门课程之一，是一门理论性和实践性 非常强的课程，课程内容以计算机图形系统处理流水线为主线，涵盖了计算机图 形系统的基本概念和基本功能，造型技术，基本图形生成算法，二、三维变换与 观察，曲线与曲面、真实感图形显示等主要内容。详细讨论了光栅图形学部分的 图形表示、图形生成、图形变换的基本概念、原理和方法，同时介绍了消隐技术、 光照处理以及 OpenGL 程序设计等高级话题。课程通过将图形算法理论与 OpenGL 程序设计相结合的方式，帮助学生理解图形的相关概念和算法，了解图 形程序的设计和实现，有效增强学生的图形程序设计能力，吸引学生从事图形图 像学科的研究。 六、课程目标 通过相关的教学活动，帮助学生了解和掌握计算机图形学的基本内容和概念 以及计算机处理图形的原理、方法和技术，理解图形系统渲染流水线的工作原理， 理解计算机图形处理中最基本和最广泛应用的数学原理、算法和软件设计方法。 培养学生能够具有一定的使用计算机对图形进行处理的能力。 课程的具体目标包括： 目标 1：了解计算机图形学的主要研究内容和应用领域；了解图形技术的最 新发展趋势； 目标 2：深刻理解计算机图形学的基本内容和概念，包括图形、图形系统、 几何模型、渲染等，掌握图形系统的渲染流水线的一般流程，包括模型与视图变 换、光照处理、投影变换、光栅裁剪和屏幕映射等；具备深入学习计算机图形相 关技术的能力； 目标 3：了解使用图形程序设计工具（OpenGL）设计图形系统的一般方法， 能够运用 OpenGL 设计具备建模、图形变换、纹理和光照处理的简单图形系统， 具备一定的图形设计和开发能力。 七、课程目标对毕业要求的支撑关系
对应课程目标支撑的毕业要求二级指标点3.1掌握与计算机复杂工程问题有关的工程设计和软硬件产品开发全周期、全流程的基本设计/开发方法和技术，了解影响设计目标目标3和技术方案的多种因素12.1能认识到计算机技术日新月异的发展特点，认同自主学习和终目标1身学习的必要性12.2具备自主学习能力，能通过多种途径拓展自己已的知识和能力目标2包括理解能力、归纳总结能力和提出问题的能力等八、教学设计及对课程目标的支持第一章绪论1.教学目标1）了解计算机图形学是怎样的一门学科：2）了解基本概念图形、图像；3）了解计算机图形学、图形技术的发展以及当前的应用和研究领域，包括计算机动画、游戏引擎、虚拟/增强现实等技术；。本章教学支持课程目标1。2.教学重点1）图形和图像图形用参数法描述，而图像用点阵法描述：图像适合于存储而图像适合于显示。2）计算机图形学的任务了解计算机图形学的主要任务，就是将适合于存储的图形通过一系列的处理得到适合于显示的图像，并在计算机屏幕上以特定的颜色和纹理显示出来，即图形谊染。3.教学难点理解图形和图像的主要区别。4.教学环节设计围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讲授与讨论、课外阅读等教学形式。1）讨论主要围绕计算机图形学的应用领域展开。2）课外阅读阅读关于中国计算机图形技术发展的相关文献。第二章图形系统1.教学目标
支撑的毕业要求二级指标点 对应课程目标 3.1 掌握与计算机复杂工程问题有关的工程设计和软硬件产品开发 全周期、全流程的基本设计/开发方法和技术，了解影响设计目标 和技术方案的多种因素 目标 3 12.1 能认识到计算机技术日新月异的发展特点，认同自主学习和终 身学习的必要性 目标 1 12.2 具备自主学习能力，能通过多种途径拓展自己的知识和能力， 包括理解能力、归纳总结能力和提出问题的能力等 目标 2 八、教学设计及对课程目标的支持 第一章 绪论 1.教学目标 1）了解计算机图形学是怎样的一门学科； 2）了解基本概念图形、图像； 3）了解计算机图形学、图形技术的发展以及当前的应用和研究领域，包括计 算机动画、游戏引擎、虚拟/增强现实等技术；。 本章教学支持课程目标 1。 2.教学重点 1）图形和图像 图形用参数法描述，而图像用点阵法描述；图像适合于存储而图像适合于显 示。 2）计算机图形学的任务 了解计算机图形学的主要任务，就是将适合于存储的图形通过一系列的处理 得到适合于显示的图像，并在计算机屏幕上以特定的颜色和纹理显示出来，即图 形渲染。 3.教学难点 理解图形和图像的主要区别。 4.教学环节设计 围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讲授与讨论、课外阅读等教学形式。 1）讨论 主要围绕计算机图形学的应用领域展开。 2）课外阅读 阅读关于中国计算机图形技术发展的相关文献。 第二章 图形系统 1.教学目标
1）了解图形系统的基本功能、结构和组成：2）了解光栅图形显示器的工作原理与相关概念；3）理解光栅扫描图形显示子系统的结构以及各个部分的功能；4）了解图形绘制流程线。本章教学支持的课程目标为目标2。2.教学重点1）光栅扫描图形显示子系统让学生了解计算机系统中，图形子系统的组成以及各个部分的主要功能。2）图形绘制流水线让学生理解图形绘制流水线，理解应用程序阶段，几何阶段和光栅阶段，图形子系统的主要工作任务。3.教学难点1）理解和掌握分辨率的概念让学生正确理解光栅分辨率、显示分辨率和存储分辨率的概念，能够正确解释显示分辨率变化时，显示图形大小发生变化的原因。2）图形绘制流水线正确理解采用图形流水线工作的原因以及图形流水线各个阶段的任务。4.教学环节设计围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讨论、课外阅读等教学形式。1）课堂讨论图形显示子系统的各个组成部分，功能以及系统瓶颈；2）课外阅读图形流水线相关文献。第三章图形的表示与数据结构1.教学目标1）掌握正则形体与实体的概念；2）掌握三维形体的常用表示方法3）掌握非规则对象的常用表示方法。本章教学支持的课程目标为目标1和目标3。2.教学重点1）正则形体与实体的概念正确理解正则形体与实体的概念，在图形系统中如何判断实体。2）常用建模方法
1）了解图形系统的基本功能、结构和组成； 2）了解光栅图形显示器的工作原理与相关概念； 3）理解光栅扫描图形显示子系统的结构以及各个部分的功能； 4）了解图形绘制流程线。 本章教学支持的课程目标为目标 2。 2.教学重点 1）光栅扫描图形显示子系统 让学生了解计算机系统中，图形子系统的组成以及各个部分的主要功能。 2）图形绘制流水线 让学生理解图形绘制流水线，理解应用程序阶段，几何阶段和光栅阶段，图 形子系统的主要工作任务。 3.教学难点 1）理解和掌握分辨率的概念 让学生正确理解光栅分辨率、显示分辨率和存储分辨率的概念，能够正确解 释显示分辨率变化时，显示图形大小发生变化的原因。 2）图形绘制流水线 正确理解采用图形流水线工作的原因以及图形流水线各个阶段的任务。 4.教学环节设计 围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讨论、课外阅读等教学形式。 1）课堂讨论 图形显示子系统的各个组成部分，功能以及系统瓶颈； 2）课外阅读 图形流水线相关文献。 第三章 图形的表示与数据结构 1.教学目标 1）掌握正则形体与实体的概念； 2）掌握三维形体的常用表示方法； 3）掌握非规则对象的常用表示方法。 本章教学支持的课程目标为目标 1 和目标 3。 2.教学重点 1）正则形体与实体的概念 正确理解正则形体与实体的概念，在图形系统中如何判断实体。 2）常用建模方法
了解三维对象的常用表示方法，了解这些建模方法的优劣。3.教学难点1）实体的概念为了防止数学方法表示客观不存在的图形对象，通过正则形体和二维流形性质进行检测，得到的就是实体。2）常用建模方法让学生了解有哪些方法可以实现常用三维对象的计算机建模，并了解这些方法的特点和局限性。4.教学环节设计围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讲授与讨论、课外阅读。1）讨论本章课堂讨论主要围绕建模方法进行展开：2）课外阅读阅读与计算机图形建模相关的文献，主要是建模的方法第四章基本图形生成算法1.教学目标1）理解直线段的生成算法；2）理解八分法画圆算法；3）理解多边形的扫描转换算法；4）理解区域填充算法；5）了解图形属性处理的方法；6）了解反走样技术；7）利用OpenGL程序设计框架，实现简单的属性图元绘制。本章教学支持课程目标3。2.教学重点1）多边形扫描转换和区域填充深刻理解多边形扫描转换和区域填充的相关算法以及二者的区别。2）反走样技术掌握走样现象出现的原因，常用的反走样方法及其代价。3.教学难点1）反走样技术
了解三维对象的常用表示方法，了解这些建模方法的优劣。 3.教学难点 1）实体的概念 为了防止数学方法表示客观不存在的图形对象，通过正则形体和二维流形性 质进行检测，得到的就是实体。 2）常用建模方法 让学生了解有哪些方法可以实现常用三维对象的计算机建模，并了解这些方 法的特点和局限性。 4.教学环节设计 围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讲授与讨论、课外阅读。 1）讨论 本章课堂讨论主要围绕建模方法进行展开； 2）课外阅读 阅读与计算机图形建模相关的文献，主要是建模的方法。 第四章 基本图形生成算法 1.教学目标 1）理解直线段的生成算法； 2）理解八分法画圆算法； 3）理解多边形的扫描转换算法； 4）理解区域填充算法； 5）了解图形属性处理的方法； 6）了解反走样技术； 7）利用 OpenGL 程序设计框架，实现简单的属性图元绘制。 本章教学支持课程目标 3。 2.教学重点 1）多边形扫描转换和区域填充 深刻理解多边形扫描转换和区域填充的相关算法以及二者的区别。 2）反走样技术 掌握走样现象出现的原因，常用的反走样方法及其代价。 3.教学难点 1）反走样技术
实现反走样的常用方法，包括过取样和区域曲线，这些方法实现后的效果和代价。4.教学环节设计围绕教学重点和教学难点，综合应用课外实践、课外阅读方法。1）课外实践了解OpenGL程序设计的基本框架，绘制带有颜色属性的线条和平面；2）课外阅读OpenGL程序设计相关的内容。第五章图形变换1.教学目标1）掌握二、三维图形变换的方法；2）掌握二、三维图像观察流程；3）理解图形裁剪的相关算法。本章教学支持课程目标3。2.教学重点1）二、三维几何变换深刻理解利用矩阵实现图形变换的优点；2）三维旋转的表示了解三维旋转常用的表示方法：矩阵表示，轴角表示，欧拉角，四元数。3）三维投影变换理解利用矩阵实现三维投影变换的方法，理解常用投影方式的特点；4）图形裁剪了解二维图形裁剪经典算法：区域编码，梁-Barsky算法以及逐边裁剪算法等。3.教学难点1）矩阵实现二、三维变换引入规范化齐次坐标概念，将各种变换的统一使用矩阵表示。2）四元数表示三维旋转理解四元数的概念及其在表示三维旋转中的应用。3）二维裁剪二维裁剪的基本过程和方法。4.教学环节设计
实现反走样的常用方法，包括过取样和区域曲线，这些方法实现后的效果和 代价。 4.教学环节设计 围绕教学重点和教学难点，综合应用课外实践、课外阅读方法。 1）课外实践 了解 OpenGL 程序设计的基本框架，绘制带有颜色属性的线条和平面； 2）课外阅读 OpenGL 程序设计相关的内容。 第五章 图形变换 1.教学目标 1）掌握二、三维图形变换的方法； 2）掌握二、三维图像观察流程； 3）理解图形裁剪的相关算法。 本章教学支持课程目标 3。 2.教学重点 1）二、三维几何变换 深刻理解利用矩阵实现图形变换的优点； 2）三维旋转的表示 了解三维旋转常用的表示方法：矩阵表示，轴角表示，欧拉角，四元数。 3）三维投影变换 理解利用矩阵实现三维投影变换的方法，理解常用投影方式的特点； 4）图形裁剪 了解二维图形裁剪经典算法：区域编码，梁-Barsky 算法以及逐边裁剪算法等。 3.教学难点 1）矩阵实现二、三维变换 引入规范化齐次坐标概念，将各种变换的统一使用矩阵表示。 2）四元数表示三维旋转 理解四元数的概念及其在表示三维旋转中的应用。 3）二维裁剪 二维裁剪的基本过程和方法。 4.教学环节设计