课程详细信息

课程代码 :
E032510
课程名称 :
计算机图形学
课程英文名称 :
Computer Graphics
课程简称:
类型 :
院系
开课学期:
春季
学科/院系:
(032)电子信息与电气工程学院(自动化系)
课程学分:
3
是否跨学期 :
总学时:
54
实验课学时 :
讨论学时 :
周学时 :
课程性质 :
专业课
课程层次 :
专业学位课程
课程分类 :
课程类型 :
专业学位非学位课
考试方式:
上课方式:
课程教材语种类型:
中、英文教材皆有
授课语言类型:
中文、英文分班授课
成绩等级 :
通过不通过
是否绩点统计 :
开课状态 :
开课
任课老师:
课程简介 :
计算机图形学是最令人振奋且发展最快的计算机领域之一,现已成为人机交互界面、数据可视化、虚拟现实、工业制造、辅助诊断和手术导航、广告和特效、动画和游戏等许许多多应用中交叉的公共组成部分。随着软件算法和硬件设备的飞速发展,计算机图形学正展现着一个广阔的发展前景:更逼真地模拟、更真实感地显示、以及更高效率地压缩和传输高度复杂照明环境下现实世界中的各种物体和各类现象;更赋人性地人机交互;更生动地虚拟人类的头发、皮肤、衣服、情感、行为和动作等。 本课程基本授课内容包括:计算机图形学综述、图形显示系统、过程式建模、基本图元生成、裁剪算法、可见面判别、样条曲线与曲面、观察流水线及坐标变换、颜色模型、光照模型和面绘制算法、纹理与阴影生成、基本动画生成等。
课程英文简介:
Computer Graphics (CG) remains one of the most exciting and rapidly growing computer fields and has now become a common element in human-computer interfaces, data visualization, virtual reality, aided designing and manufacturing, aided diagnoses and surgery navigation, advertisement and special effects, animations and games, and many, many other applications. With the rapid development of the software algorithms and hardware devices, it is exhibiting a wide, deep and exciting prospect: better simulate, more realistically render, and more effectively compress and transmit a variety of physical objects and natural phenomena under the complex lighting environment; more intelligent and agile interfaces; and more vivid digitize the human’s hair, skins, clothes, expressions, behaviors, and actions. In the course, lectures include: Introduction of Computer Graphics, Graphics Display Systems, Procedural Modeling, Output Primitive, Clipping Algorithms, Visible Surface Detection, Spline Curves and Surfaces, View Pipeline and Coordinate Transformation, Color Models, Illumination Models and Shading, Texture and Shades, and Computer Animation, etc.
教学大纲:
基本教学内容 第一章 计算机图形学综述 第二章 过程式建模 第三章 图形显示系统 第四章 输出图元及其属性 第五章 裁剪算法 第六章 颜色模型和机理 第七章 可见面判别 第八章 光照模型和面绘制算法 第九章 曲线与曲面 第十章 观察变换及透视投影 第十一章 纹理和阴影生成 第十二章 计算机动画简介 基本要求 了解并基本掌握:图形显示设备的基本工作原理、常见输出图元生成、几何变换、三维显示流程、常用裁剪、可见面判别和面绘制算法、常用光照模型和颜色模型、纹理产生和阴影生成等技术。
教学进度:
第一周讲解计算机图形学综述及过程式建模。学生需掌握计算机图形学基本研究内容和应用领域,了解过程式建模与欧式几何建模的区别,并掌握自相似分形、自平方分形、形状语法、分形布朗运动等,掌握树木、地形、山脉等自然界不规则物体的建模。 第二周讲解图形显示系统及基本图元生成。学生需了解阴极显像管、等离子平板显示、液晶平板显示等基本原理,掌握DDA和Bresenham画线算法、以及中点画圆和椭圆算法。 第三周讲解二维观察和裁剪算法。学生需掌握CS、LB、NLN等线段裁剪算法、以及SH、WA等多边形裁剪算法。 第四周讲解颜色模型和机理。学生需掌握光的基本物理属性、人类视觉系统特点和机理、以及RGB、CMYK、YIQ、YUV、HSV、HLS等颜色模型以及相互转换。 第五周讲解可见面判别。学生需掌握后向面判别、深度缓存算法、A缓存算法、深度排序算法、BSP算法、八叉树算法以及光线投射算法等。 第六周讲解光照模型以及面绘制算法。学生需掌握环境光、漫反射、镜面反射以及Phong光照模型,了解Flat shading、Gouround shading、以及Phong shading等面绘制算法,并着重掌握光线跟踪(Ray Tracing)算法。 第七周讲解曲线与曲面生成。学生需了解几何连续、参数连续,掌握Hermite曲线、Bezier曲线、B-样条曲线等表示、生成和快速显示方法以及相互转化,Bezier曲面以及B样条曲面生成。 第八周讲解坐标变换以及透视投影。学生需掌握三维观察流水线、各种几何坐标变换,理解正平行投影、斜平行投影、以及透视投影。 第九周讲解纹理产生和阴影生成。学生需掌握bump mapping、displacement mapping、 environment mapping,以及常用阴影生成技术。 第十和十一周安排学生开展计算机图形学编程实践。学生需独立完成至少一种常用图形算法实现。 第十二和第十三周安排学生交流。学生需展示完成的图形算法并演示其效果,交流编程经验和对算法的体会。 第十四周安排考试。
考试大纲:
课程参与率 20%:参加每一次课程,遵守课堂纪律。 实践和交流 50%:独立完成至少一种常用图形算法实现,并积极开展交流讨论。 期末考试 30%。