《计算机图形学》教学大纲
前 言
计算机图形学是计算机与应用专业的专业主干课，它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据（可视化）已经成为信息领域的一个重要发展趋势。
设置本课程的目的就在于让软硬件开发人员了解和掌握必要的图形学概念、方法和工具。
通过课程的学习：
了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术。
了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法。
对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识。
具有一定实践体会和相关的编程能力。
教学目的要求和内容
预备知识
[目的要求]
掌握Windows 编程和VC++6.0及绘图的基本知识，为课程准备工具。
[教学内容]
C++基本（类的设置，对象，成员变量和成员函数的初始化及其调用，继承和派生，函数的重载，虚函数）
Visual C++6.0 开发环境，MFC简介，消息及其处理
图形设备的接口与绘图，菜单，对话框等控件
第1章 计算机图形学导论
[目的要求]
了解计算机图形学的研究内容及其应用领域，
了解图形、图象、像素、分辨率等基本概念
了解图形显示设备、图形输入设备以及图形软件等的发展状况
了解阴极射线管的工作原理
[教学内容]。
什么是图形，图象；。
计算机图形学的研究内容及其应用领域。
◦ 掌握计算机中图形的两种表示方法，要求了解有关概念
◦ 了解图形显示设备、图形输入设备以及图形软件的发展状况；
◦ 了解阴极射线管的结构及工作原理，彩色阴极射线管的工作原理
像素、分辨率等概念；
第2章二维线段图形的生成
[目的要求]。
掌握直线的生成、圆的生成、自由曲线等二维线段图形的生成的基本方法
[教学内容]
包括：直线的生成、圆的生成、自由曲线的生成三部分
1。
直线的生成部分：
要求掌握直线段的DDA算法、Bresenham算法，以及它在哪些方面对DDA算法做了改进；
2。
圆的生成，圆的生成的基本方法，Bresenham算法，掌握圆弧的八对称性；
3。
自由曲线
（1）掌握三次样条曲线和三次参数样条曲线的数学表达式及性质；
（2）Bezier曲线的数学表达式及性质，三次Bezier曲线的生成；
（3）B样条曲线的数学表达式及性质，二次、三次B样条曲线，三次B样条曲线的边界条件及生成。
第3章 区域填充
[目的要求]
要求掌握多边形的两种表示方法：顶点表示与点阵表示
掌握多边形的填充的基本算法：有序边填充算法、种子算法[教学内容]
1．多边形的两种表示方法：顶点表示与点阵表示（实多边形）
2．多边形的点线结构和多边形生成
3．扫描转换多边形的逐点判断算法
4．种子算法、
5．有序边扫描转换多边形填充算法
6．掌握逐点判断算法、扫描线算法，它们采用的数据结构，了解各自的优缺点；
第4章 图形的2-D几何变换
[目的要求]
掌握齐次坐标的概念；
掌握二维变换和二维组合等基本变换
[教学内容]
几何变换的方法
二维基本变换：.平移、比例、反射、旋转、错切、逆变换等齐次坐标变换矩阵
掌握二维：任意点的旋转放大、任意轴的反射及坐标系的变换。
第五章图形的显示（视区变换、裁剪） 6
掌握坐标系的概念
掌握窗口、视区和窗视坐标系的变换
二维图形的裁剪
课程要求：
掌握用户坐标系、设备（屏幕）坐标系的区别相互之间的变换：世界坐标系、用户坐标系、设备（屏幕）坐标系与局部坐标系；掌握直线的编码裁剪和实面积多边形裁剪
了解中点对分裁剪
第6章 三维几何图形的几何变换、投影
[目的要求]
掌握三维图形的平移变换、放缩变换、旋转变换等变换；
了解三维图形投影的种类和一些基本概念和具体投影的方法
[教学内容]
了解概念：观察坐标系、观察平面、观察参考点、观察正向，以及观察坐标系的建立；
投影中心、投影平面、投影线、平面几何投影、透视投影与平行投影；。
三维基本变换：平移、比例、反射、旋转、错切、逆变换，坐标变换
三维组合变换
透视投影变换及其矩阵表示，灭点与主灭点，一点透视、两点透视与三点透视；。
三维图形投影：正投影中心、投影平面、投影线、平面几何投影、透视投影与平行投影
第 7章 平面物体的几何构造、显示和绘制
[目的要求]。
掌握并理解图形的表示，图形的拓扑信息和几何信息及图形的层次结构。
掌握描述平面物体的数据结构及欧拉公式；
掌握什么是（为什么要）消除隐藏面（消除隐藏线），了解提高消除隐藏
面算法效率的一般方法（如采用包围合技术、背面剔除等）；
掌握消除隐藏面的：画家算法、Z缓冲器算法、扫描线Z缓冲器算法、
了解简单光投射模型，光线投射绘制技术
[教学内容]
图形数据结构简述
三维物体的描述与数据结构
欧拉公式
消除隐藏面与消除隐藏线，包围盒技术，背面剔除，画家算法，Z缓冲器算法，扫描线Z缓冲器算法，扫描线算法
简单光照明模型，环境光，漫反射，镜面反射，Phong模型，光的衰减，整体光照明模型，光线跟踪算法，绘制真实感图形的流程图。
实践性教学内容安排
在c++环境中画，几根粗细不同的直线，和圆，(学会使用c++) 2
实现DDA 和Bresenham画线算法 3
实现裁剪多边形的Sutherland-Hodgman算法 4
实现三维图形的显示和旋转 3
用z_buffer方法实现消除隐藏面算法4
使用说明
1．本大纲提供计算机专业本科生使用。
2．本大纲所列内容，尤其是掌握和理解的内容，任课教师必须通过各种教学方法使学生达到掌握和理解。
3．本课程为理论课+实验,请注重实验环节。
4．考核：
期末考核60%+平时和实验40%
教材
计算机图形学魏海涛电子工业出版社
参考书
计算机图形学潘云鹤高等教育出版社
计算机图形学教程唐荣锡等科学出版社
Computer Graphics principles and practice
Donald Hearn, M. Pauline Baker ,“Computer Graphics (C Version)”,
Prentice Hall , 1997.
课时分配
章 节
课时分配合 计理论课实验
预备知识图形设计软件8210计算机图形学导论112二维线段图形的生成10515图形的填充606图形的几何变换404图形的显示（视区变换、投影,
与裁剪）
6410三维几何图形的几何变换、投
影
8311平面物体的几何构造、显示和
绘制
9615合 计541872。