计算机图形学教案

1、文档编码 : CJ6D10G1M7J7 HE6V9S8E10I1 ZZ1V4E8C8D2教案 20222022 学年 第 2 学期学 院 系 、 部 运算机学院教研室 试验室 运算机科学与技术课程名称运算机图形学授课班级计 061 、062、063、064主讲教师强赞霞职用教称副教授运算机图形学使材运算机图形学 教案（首页）课程名称课型任课老师授课对象基 本 教 材和 主 要 参考资料运算机图形学课程编号99080140131 总学时 44 学分数3 必修课（）选修课（）讲课： 38 学时 试验： 6 学时理论课（）试验课（）强赞霞职称副教授上机：学时计 061 、052、053、064 运算

2、机图形学张曦煌等北京邮电高校出版社运算机图形学基础陈传波等电子工业出版社运算机图形学基础唐泽圣等清华高校出版社运算机图形学孙家广等清华高校出版社课 程 的 特 点 1本课程重点在各种图形生成算法及程序设计 2对各种图形的生成算法及程序设计要求并重；3试验课程是最重要的学习与实践环节；教 学 目 的 1、明白 CG的产生、进展和目前在各领域的应用情形及其争论动态；和要求 2、明白图形系统的功能、组成、特点和交互技术；3、懂得图形表示、生成、变换和显示等方面的基本原理及相关算法；4、通过上机试验课,编程实现各种图形和生成算法；运算机图形学 课程教案授课时间绪论课次1 授课方式理论课课时支配2 授课

3、题目（教学章、节或主题） ：第一章第 1、2、3、4 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：明白运算机图形学及其进展、应用、争论内容及与相关学科的关系；教学重点及难点：重点及难点：与图象处理、模式识别的关系,CG 的应用情形和争论动态；教教学基本内容15 分钟）方法及手段第一章绪论1.1 运算机图形学的进展历史（多媒体、讲解学基本1.2 运算机图形学的应用及争论前沿（多媒体、讲解25 分钟）注：用多媒体课件演示内容1.3 运算机图形学的争论内容（多媒体、讲解25 分钟）教学内容, 使同学把握、运算机图形学的基本方概念,明白运算机图形法1.4 运算机图形学与相关学科的关系（多媒体、讲解

4、 25 分钟）学的进展和应用；及手段拟留作业和摸索题：作业： 1.3 小结：明白图形学的基本问题,把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熟识；运算机图形学 课程教案授课时间运算机图形系统课次2 授课方式理论课课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：其次章第 1、2、3、4 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：把握运算机图形学系统的组成； 熟识运算机图形学常用输入输出设备；明白运算机图形标准；教学重点及难点：重点：重点图形设备的基本学问特别是图形显示系统；器的基本原理难点：彩色光栅扫描显示器图形系统硬件设备中的光栅扫描显示教教学基本内容方法

5、及手段学2.1 运算机图形系统概述（多媒体、讲解10 分钟）基本内2.2 图形输入设备（多媒体、讲解15 分钟）注：用多媒体课件演示容、2.3 图形绘制设备（多媒体、讲解15 分钟）教学内容, 使同学把握图形系统的组成和图方法2.4 图形显示系统（多媒体、讲解50 分钟）形系统的硬、软件设备；及手段拟留作业和摸索题：作业： 2.3 小结：第一概述了运算机图形学的硬件设备、对图形学的输入和输出设备作了简洁地介绍,使同学对运算机图形学的概貌有一些基本的明白；重点讲解了图形显示设备； 引出第 3 章的 话题；运算机图形学 课程教案授课时间理论课课次3 授课方式课时支配2 授课题目（教学章、节或主题）

6、 ：其次章 第 5,6,7 节运算机图形系统教学目的、要求（分把握、 、明白三个层次）：把握用 VC+ 和 OpenGL 进行图形程序开发的方法；明白图形标准的进展情形教学重点及难点：重点：把握用 VC+和 OpenGL 进行图形程序开发的方法；教2.5 运算机图形标准教学基本内容方法及手段多媒体、讲解20 分钟学基本内2.6 Visual C+的图形程序开发方法多媒体、讲解35 分钟容、方法及2.7 OpenGL 程序设计基础多媒体、讲解 35 分钟手段拟留作业和摸索题：小结：把握用 VC+和 OpenGL 进行图形程序开发的方法；为试验课做预备；运算机图形学 课程教案授课时间理论课课次4

7、授课方式课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第三章 第 1 节二维图形生成技术教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：把握各种直线扫描转换算法教学重点及难点：重点： DDA、中点、 Bresenham画直线难点： 直线的 Besenham绘制方法及程序设计教教学基本内容方法及手段3.1 直线扫描转换算法（多媒体、讲解5 分钟）1. 用板书推导出三种学提问 ：算法效率如何表达？基3.1.1直线 DDA算法（板书推导为主,加多媒体讲解25 分钟）本算法的数学模型内提问：此算法在运算速度的改进表达在什么地方？仍有改进的余地吗？2. 用多媒体课件显示容强调：为什么针对k 的大小,设计相应

8、的算法程序设计方法、3.1.2中点画线算法（板书推导为主,加多媒体讲解30 分钟）3. 用比较的方法引导方同学摸索提问：怎样判定一点在直线的上方,下方？法及手3.1.3 Bresenham 画线算法（板书推导为主,加多媒体讲解30 分钟）段拟留作业和摸索题：这些算法仍用改进的必要和余地吗？作业： 3.1 小结：所用学问点：直线的参数方程；懂得和把握各种算法的原理、主要思想和优缺点；能够编程实现各种算法；运算机图形学 课程教案授课时间理论课课次5 授课方式课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第 3 章二维图形生成技术 第 2 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：把握圆的几种生

9、成常用算法,能够编程实现 Bresenham 画圆算法教学重点及难点：Bresenham 画圆算法教学基本内容 方法及手段教 学 基 本3.2 圆的扫描转换算法3.2.1 圆的性质（多媒体、讲解25 分钟）提问：需要绘制整个圆吗？假如不是,要绘制多少？提示对称性内容3.2.2 中点画圆算法（板书推导为主结合多媒体讲解35 分钟）1.用板书推导出两种、种算法的数学模型方提问：怎样判定一点在圆内、外和圆上？2.用多媒体课件显示法程序设计方法及手3.2.3Bresenham 画圆算法（板书推导为主结合多媒体讲解35 分钟）段拟留作业和摸索题：摸索：有了直线、圆的生成算法,可不行以推导椭圆、抛物线、双

10、曲线的生成算法？作业：小结：在直线生成算法的基础上懂得圆的生成算法,编程看看成效 所用学问点：圆的参数方程及圆的代数方程运算机图形学 课程教案授课时间课次6 授课方式理论课课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第 3 章二维图形生成技术第 3 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：把握用区域填充算法中的三种方法,懂得各种算法的优缺点,并能编程实现；教学重点及难点：重点与 难点 ：扫描线种子填充算法教学基本内容 方法及手段教3.3 填充技术（多媒体、讲解30 分钟）学基3.3.1填充概念60 分钟）1.用课件动画演示本填充的分类内种子填充算法（多媒体、讲解三种种子填充算法的容具体

11、过程；、2.用板书和课件结方简洁的种子填充算法合讲解改进型的简洁法四连通种子填充算法种子填充算法的程序及设计手八连通种子填充算法段扫描线种子填充算法拟留作业和摸索题：摸索题：怎样选择种子,怎样判定种子在多边形里面？作业：小结：把握用区域填充算法中的三种方法,懂得各种算法的优缺点,并能编程实现；种子填充算法的速度如何？它适用于什么场合？仍有没有更快的算法？引入下节课的内容；所用学问点： 栈结构运算机图形学 课程教案授课时间课次7 授课方式理论课课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第 3 章二维图形生成技术 第 4,5,6 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：把握多边形扫描线填

12、充算法 , 懂得矢量字符和点阵字符的储备和显示；明白反走样的简洁处 理方法；教学重点及难点：重点：多边形域填充的简洁算法 难点：有效边表扫描线填充算法教教学基本内容50 分钟）方法及手段3.3.2多边形扫描线填充算法（多媒体、讲解学（1）求交点的简洁算法1. 用课件动画演示基多边形域填充算本（2）有效边表扫描线填充算法法的具体过程；内2. 用板书和课件结举例用板书推导有效边表扫描线填充过程容合讲解多边形域、3.4 字符处理（多媒体、讲解15 分钟）填充的简洁算法方的程序设计点阵字符法矢量字符及3.5 属性处理（多媒体、讲解10 分钟）手段3.6 反走样（多媒体、讲解15 分钟）拟留作业和摸索题

13、：作业： 3.3 小结：总结多边形扫描线填充算法和种子填充算法的异同点,强调顶点的运算方法； 懂得矢量字符和点阵字符的储备和显示；明白反走样的简洁处理方法；所用学问点：链表结构运算机图形学 课程教案授课时间课次8 授课方式理论课图形变换课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第四章第 1 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：使同学懂得齐次坐标方法,把握二维图形的平移变换、比例变换、旋转变换、错切变换等简洁几何 变换；懂得由简洁几何变换组成的复合变换；教学重点及难点：重点：齐次坐标方法难点：复合变换；教教学基本内容方法及手段4.1 基本几何变换学4.1.1二维图形几何变换（多媒体

14、、讲解10 分钟）1. 用课件演示各种基变换的公式；本内4.1.2变换的矩阵表示（多媒体、讲解35 分钟）2. 用课件动画演示4.1.3复合变换（多媒体、讲解30 分钟）复合变换的推导过容程；、3. 用 Vc 演示各种方变换应用程序设计法所形成的几何图形；及 手段4.1.4二维几何变换的函数（多媒体、讲解15 分钟）拟留作业和摸索题：作业： 3.2 小结：把握二维图形的平移变换、比例变换、旋转变换、错切变换等简洁几何变换；并能编程试验所用学问点：矩阵的乘法运算机图形学 课程教案授课时间课次9 授课方式理论课图形变换课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第四章第 2 节教学目的、要求（分把

15、握、熟识、明白三个层次）：使同学把握三维图形的平移变换、比例变换、旋转变换、对称变换等简洁几何变换；懂得由简洁几 何变换组成的复合变换；教学重点及难点：重点：由二维向三维过渡教学基本内容 方法及手段教4.2 三维图形几何变换1. 用课件显示三维4.2.1基本变换学基本4.2.2三维几何变换的函数图形的几何变换矩阵内容2. 用 Vc 演示各种、编程示例,包括演示变换应用程序设计方所形成的几何图形；法及 手 段拟留作业和摸索题：作业：小结：由二维变换多渡到三维变换,留意变换矩阵的变化 所用学问点：向量、矩阵运算机图形学 课程教案授课时间课次10 授课方式理论课图形变换课时支配2 授课题目（教学章、

16、节或主题） ：第四章第 3,4 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：明白参数图形几何变换及常用的坐标系统教学重点及难点：本节课作为明白学问教学基本内容 方法及手段教4.3 参数图形几何变换注：用多媒体课件演示学4.3.1圆锥曲线的几何变换基本4.3.2参数曲线、曲面的几何变换内44 坐标系统容教学内容,、方 法 及 手 段拟留作业和摸索题：作业：小结：运算机图形学 课程教案授课时间课次11 授课方式理论课图形变换课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第四章第 5 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：把握形体的平行投影的正投影（包括三视图）和斜投影的概念,把握透视投

17、影中的一点透视和二点透视图的生成,明白三点透视图的生成方法；教学重点及难点：1. 平行投影的正投影、斜投影、一点透视是本节重点；2. 透视投影是本节难点；教教学基本内容方法及手段4.5 投影变换1. 用课件动画演示三4.5.1基本概念（多媒体、讲解10 分钟）维物体的三视图及学4.5.2平行投影变换（多媒体、讲解40 分钟）正轴测投影的形成基过程及变换矩阵；本2. 用课件动画演示三内（1）正投影维物体的斜投影的容（2）斜投影形成过程及变换矩、阵的推导过程；方4.5.3透视投影变换（多媒体、讲解40 分钟）3. 用板书和课件结合法讲解两种平行投影的及程序设计手4 用 VB演示两种平行段投影程序的

18、运行的结果；拟留作业和摸索题：作业：小结：所用学问点：向量、矩阵运算机图形学 课程教案授课时间图形变换课次12 授课方式理论课课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第四章第 7 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：掌据二维线段和多边形的裁剪方法,教学重点及难点：1. 二维线段的编码法裁剪,多边形的逐边裁剪法是本节重点；2. 多边形的裁剪是本节难点；教教学基本内容方法及手段4.7 图形剪裁（多媒体、讲解10 分钟）1. 用课件动画演示学4.7.1直线的剪裁（多媒体、讲解35 分钟）编码法裁剪直线与多边形的逐边基4.7.2多边形的剪裁（多媒体、讲解45 分钟）裁剪法裁剪多边本的过

19、程；特别要内多举实例；容2. 用板书和课件结、合讲解两种裁剪法方的程序设计法3. 用 Vc 演示两种及裁剪法程序的运行手的结果段拟留作业和摸索题：作业：小结：所用学问点：二进制的位运算运算机图形学 课程教案授课时间曲线与曲面课次13 授课方式理论课课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第五章第一节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：明白曲线曲面的表示方法,熟识样条的描述方法教学重点及难点：重点： 样条描述难点：三次样条教5.1 曲线曲面基础教学基本内容方法及手段学5.1.1曲线曲面的参数表示基本5.1.2插值与靠近内容5.1.3连续性、方5.1.4样条描述法5.1.3三次样条及

20、 手 段拟留作业和摸索题：作业：小结：运算机图形学 课程教案授课时间曲线与曲面课次14 授课方式理论课课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第五章第 2 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：曲线、 n 次 Bzier 曲线应用及变型；懂得 Bzier曲线的定义和性质、把握二、三次Bzier教学重点及难点：重点： n 次 Besize 曲线的绘制； Bezier 曲线的递推算法 难点： n 次 Besize 曲线的程序设计教5.2 Beaier教学基本内容方法及手段曲线1. 用课件显示Besize5.2.1 Beaier曲线的定义曲线的定义公式；2. 用板书和课件结合学5.2.

21、2 Beaier曲线的性质讲解 Besize 曲线的基性质及 Besize 曲线本5.2.3 Beaier曲线的拼接程序设计；内3. 用板书和课件结合容讲解Besize 曲线的递、5.2.4 Beaier曲线的离散生成推算法及程序设计方4用课件显示Bezier法曲 线 的 拼 接 、及Bezier曲线的升阶手与降阶公式、反算Bezier曲线把握点段公式；5. 用VC 演 示 绘 制Besize 曲线程序的运行的结果；拟留作业和摸索题：作业：小结：所用学问点：参数方程、切线、权函数运算机图形学 课程教案授课时间曲线与曲面课次15 授课方式理论课课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第五章第

22、 3 节教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：懂得 B 样条曲线定义与性质、 明白二次和三次 B样条曲线及其应用、 非均匀 B 样条曲线、 参 数曲线段的一般递推式；教学重点及难点：重点：二、三次均匀周期B 样条曲线方法及手段 1. 用课件显示 B 样条曲线 的定义公式；2. 用板书和课件结合讲难点：二、三次均匀周期B 样条曲线的公式推导教学基本内容教5.3 B样条曲线学5.3.1 B样条曲线的定义基本解二、三次均匀周期B内5.3.2 B样条曲线的分类样条曲线的运算公式 及曲线程序设计；3. 用板书和课件结合讲容、5.3.3 B样条曲线的性质方解准均匀非周期的B 样条曲线的运算方法法及

23、5.3.4 非均匀有理B样条曲线4用课件动画演示B 样条手 段曲线的性质；5. 用 VC演示绘制二、三次均匀周期B 样条曲线程序的运行结果；拟留作业和摸索题：作业：小结：所用学问点： 分段参数方程、切线、权函数运算机图形学 课程教案授课时间理论课课次16 授课方式课时支配2 授课题目（教学章、节或主题） ：第六章 第 1 节三维真实感物体显示技术教学目的、要求（分把握、熟识、明白三个层次）：使同学把握凸多面体的 Roberts 消隐法, 把握三维图形的深度缓存算法消隐技术,明白多边形区域的排序算法的消隐技术；教学重点及难点：1. 凸多面体的 Roberts 消隐法,深度缓存算法、简洁光反射模型进行三维图形的明暗处理是本章重点；2. 整体光照模型