中国科学技术大学《计算机图形学前沿》课程

中国科学技术大学《计算机图形学前沿》课程

  • 分类名称:大学课程
  • 更新时间:2021-10-07
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《计算机图形学》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要的专业课。在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要地位和作用,其主要特点是理论与实践结合性强。本课程目的是使学生掌握基本图形生成算法、图形变换与裁剪、真实感图形生成算法、计算机动画技术的基本原理。课程任务是通过编写算法实现程序加深对图形学基本内容的理解,提高用理论指导实践的能力,为学生今后学习其他相关课程和从事计算机图形学及其应用方面的研究打下坚实基础。

计算机图形学是信息与计算科学专业本科生的一门重要课程,计算机图形学是计算机学科中最活跃的一个分支之一,是虚拟现实、计算机动画、可视化、几何造型等课程的基础。通过本课程的学习,从理论知识学习与实践能力培养两个方面训练学生,使学生一方面可以了解所学数学知识如何应用于实际问题中,对于数学理论有一个更直观的理解;另一方面可以通过编写本课程中的算法程序进一步锻炼编程能力。充分利用计算机图形学中的可视化效果,调动学生的学习积极性。

课程的基本要求

1、使学生掌握基本图形生成算法、图形变换与裁剪、真实感图形生成算法、计算机动画技术的基本原理。在此基础上,通过编写算法实现程序加深对图形学基本内容的理解,让学生掌握建模和绘制的基本概念、基本理论和基本方法,了解目前图形学的最新进展、关键问题以及应用案例。

2、学完本课程后,学生应具备用理论指导实践的能力,为学生今后学习其他相关课程和从事计算机图形学和虚拟现实方面的研究打下坚实基础。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议(含课内实验)

第一章 计算机图形学概述 建议学时:4

[教学目的与要求]掌握图形学的基本概念,了解图形学的发展史,了解图形学的应用和前沿技术,掌握图形的显示原理。

[教学重点与难点]图形的概念和图形学的研究内容

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 计算机图形学的概念和研究内容

一.图形的概念

二.图形学的研究内容

第二节 图形学的发展史和应用

一.计算机图形系统

二.计算机图形学的应用

第三节 图形显示原理

一. CRT显示器

二.液晶显示器

三.显卡

第二章基本光栅图形算法 建议学时:8

[教学目的与要求]理解和掌握直线、圆和椭圆扫描转换的原理并掌握算法描述,掌握多边形的扫描转换和区域填充原理及算法,理解光栅图形的反走样算法。

[教学重点与难点]多边形的扫描转换和区域填充算法

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 直线、圆和椭圆的生成算法

一.直线的生成算法

二.圆的生成算法

三.椭圆的生成算法

第二节 多边形的扫描转换

一.多边形的表示

二.多边形的扫描转换

第三节 区域填充和反走样

一.区域填充的概念

二.扫描线种子填充算法

三.反走样的概念

四.反走样的算法

上机实验1:多边形的扫描转换实验

第三章二维变换和二维观察 建议学时:6

[教学目的与要求]理解齐次坐标、几何坐标等概念掌握各种几何变换,掌握复合变换的概念和算法,掌握二维裁剪的基本算法。

[教学重点与难点]复合变换的概念和算法。

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 二维变换

一.齐次坐标

二.二维变换的概念和公式

三.复合变换

第二节 二维观察和裁剪

一.二维观察

二.直线的裁剪

三.多边形的裁剪

上机实验2:二维变换实验

第四章三维变换 建议学时:8

[教学目的与要求]理解三维变换的基本概念,掌握三维几何投影和平行投影的概念和算法,理解透视投影的概念。

[教学重点与难点]三维几何投影和平行投影的概念和算法。

[授 课 方 法]以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 三维变换的基本概念

一.三维齐次坐标变换矩阵

二.几何变换

三.平面几何投影