计算机图形学 课程教学大纲
Course Outline
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课程基本信息（Course Information）
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课程代码
（Course Code）
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SE344
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*学时
（Credit Hours）
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48
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*学分
（Credits）
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3
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*课程名称
（Course Title）
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（中文）计算机图形学
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（英文）Computer Graphics
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*课程性质
（Course Type）
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软件工程的专业基础课程
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授课对象
（Target Audience）
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本课程针对数字媒体专业方向的学生开设。
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*授课语言
(Language
of Instruction)
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中文
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*开课院系
（School）
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电子信息与电气工程学院 软件学院
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先修课程
（Prerequisite）
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高等数学，线性代数 ，程序设计与数据结构，算法基础
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授课教师
（Instructor）
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肖双九
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课程网址
(Course
Webpage)
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*课程简介（Description）
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本课程是软件工程的专业基础课程。本课程针对数字媒体专业方向的学生开设。计算机图形学作为一门迅速发展的学科，被广泛应用于工业、商业、娱乐、医疗、农业、军事、生命科学等各个领域。本课程主要涉及计算机图形学基本原理、算法和最新技术，覆盖三维计算机图形学处理管线的所有重要环节，结合基于标准图形库OpenGL的编程作业，帮助学生掌握基本的三维图形编程技能，并对当前图形学领域的新技术有深入的了解，为今后深入图形相关的应用开发与研究奠定基础。
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*课程简介（Description）
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The course is an elective course for student majoring in software
engineering. It is mainly offered for the students who chose Digital Media
subject direction. As a fast developed subjects, Computer Graphics has been
widely used in lots of fields such as industrial, commercial, entertaining,
medical, agricultural, martial and life science fields. The topics of the
course include the main concepts, theories, algorithms and new techniques
about CG, covering all important stages in graphics processing pipeline. With
the programming assignments based on OpenGL (a standard graphics API), the
students are helped to gain the capabilities of applied graphic programming
and to know about the new techniques in CG field. The course will lay the
foundation for the students on intensive application developing and research.
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课程教学大纲（course syllabus）
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*学习目标(Learning
Outcomes)
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计算机图形学作为一门迅速发展的新兴学科，被广泛应用于工业、商业、娱乐、医疗、农业、军事、生命科学等各个领域。本课程主要涉及计算机图形学基本原理、算法和最新技术，覆盖三维计算机图形学处理管线的所有重要环节，结合基于标准图形库OpenGL的编程作业，帮助学生掌握基本的三维图形编程技能，并对当前图形学领域的新技术有深入的了解，为今后深入图形相关的应用开发与研究奠定基础。
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*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule
&Requirements)
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教学内容
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学时
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教学方式
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作业及要求
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基本要求
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考查方式
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第一章 计算机图形学入门
1.1计算机图形学基础
1.1.1计算机图形学的发展及应用
1.1.2图形处理管线
1.1.3图形处理设备
1.1.4图形API
1.1.5高级图形渲染器
1.2
OpenGL基础
1.2.1 OpenGL简介
1.2.2 OpenGL工作流程
1.2.3 OpenGL编程基础
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授课
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熟悉图形API,以及图形编程环境，能够熟练地进行编程实现;
理解并掌握课堂所学图形学的基础原理和方法;
根据课堂老师提出的问题或介绍的研究点,查找学习资料,进行知识点的深入.
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第二章 光栅化图形学
2.1 基本图元绘制
2.1.1
OpenGL的基本图元绘制
2.1.2 基本图元光栅化算法及OpenGL实现
2.2 颜色填充
2.2.1 多边形的扫描转换
2.2.2 简单的奇偶扫描转换算法
2.2.3有序边表多边形扫描转换算法
2.2.4 边填充算法
2.2.5 边标志算法
2.2.6 种子填充算法
2.2.7 泛滥填充算法
2.2.8
OpenGL中多边形的填充
2.3 反走样技术
2.3.1
DSP数字信号处理基础
2.3.2 反走样技术AA
2.3.3 全屏反走样FSAA
2.3.4 纹理反走样技术
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授课
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。
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第三章 三维建模及变换
3.1三维建模方法
3.1.1 三维几何元素
3.1.2三维形体建模方法
表面多边形法
曲面建模方法
柔性物体的建模
扫描表示
结构实体几何法CSG
八叉树 Octree
BSP树
分形几何法
粒子系统
3.2 坐标变换及动画基础
3.2.1 几何变换
3.2.2 观察变换
3.2.3 投影变换
3.3 参数曲线曲面
3.3.1 参数表示的优势
3.3.2 常用参数曲线表示方法及绘制
3.3.3 常用参数曲面表示方法及绘制
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授课
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布置课外编程作业:图形几何变换及动画实现.
要求学生掌握3D图形空间中的几何变换及实现方法,并能根据物理原理建立运动模型实现图形动画
提交代码及作业报告
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第四章 光照计算
4.1简单光照模型
4.1.1 基本概念
4.1.2 环境光
4.1.3 漫反射
4.1.4 镜面反射
4.1.5多光源
4.1.6光强衰减
4.1.7颜色
4.1.8透明度
4.2面绘制
4.2.1 平面明暗处理
4.2.2
Gouraud明暗处理
4.2.3 Phong明暗处理
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授课
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第五章 图形的细节渲染
5.1光影处理
5.1.1 光影的意义
5.1.2 反光效果
5.1.3 阴影计算
5.2 纹理映射
5.2.1 纹理映射基本原理
5.2.2 环境映射
5.2.3 凹凸映射
5.2.4 位移映射
5.2.5 法矢映射
5.2.6 过程纹理
5.2.7 OpenGL中的纹理映射
5.3 特殊效果处理.
5.3.1帧缓存
5.3.2透明效果的实现
5.3.3雾化效果的实现
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授课
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布置课外编程作业:场景特效
要求学生掌握图形融合及雾化效果的实现技巧，并能创建粒子系统实现图形特效动画效果。
提交源代码和作业报告
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第六章 高级着色
6.1双向反射率分布函数 BRDF
6.2 BRDF 光照模型
6.3 BRDF 测量设备
6.4 各种BRDF 数学模型
6.5 BSSRDF
6.6 BRDF实施
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授课
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第七章 管线优化
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授课
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考试大作业
提交源代码、作业报告及答辩
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答辩及审查
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*考核方式
(Grading)
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最终成绩由平时作业、课堂表现、上机考试和期末书面考试成绩组合而成。各部分所占比例如下：
1）平时作业和上课参与程度：50%。主要考核对各关键知识点的掌握程度。
2）大作业及报告讨论：50%。主要考核运用本课程所学主要知识点解决一个综合问题的能力。
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*教材或参考资料
(Textbooks
& Other Materials)
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教材：
1. 《计算机图形学（第三版）Computer
Graphics》 Donald Hearn著 蔡士杰等译 电子工业出版社
参考书目：
1. 《计算机图形学原理及实践 C语言描述》James
D. Foley 机械工业出版社
2. 《OPENGL技术应用实例精粹》李颖等编著 国防工业出版社
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其它
（More）
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备注
（Notes）
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备注说明：
1．带*内容为必填项。
2．课程简介字数为300-500字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。
