《计算机图形学》教学大纲

《计算机图形学》教学大纲课程编号：13220509英文名称：ComputerGraphics学分：3学时：总学时64学时，其中理论32学时，实践32学时先修课程：、高级语言、数据结构课程类别：专业拓展课授课对象：计算机科学与技术专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第6学期一、课程描述和目标计算机图形学是计算机科学与技术的一门的专业拓展课。本课程学习计算机图形学导论、图形的描述与生成、图形的基本运算、图形的观察运算、图形的数据结构以及照相机模型、灯光模型的建立与图形显示等内容，正确认识图形数学模型的构建与显示规律、掌握计算机程序设计的基本方法。培养学生综合运用物理、数学与计算机解决实际应用问题的能力。课程目标1：掌握图形的生成、存储及照相机显示模型等。课程目标2：培养学生综合运用物理、数学与计算机解决实际应用问题的能力。课程目标3：培养学生系统分析、设计、开发方面的能力。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点4-2：能够根据计算机相关领域的复杂工程问题的研究对象及其特征，制定研究方法和技术路线，设计实验方案。课程目标1H指标点8-3：理解工程师对公众的安全、健康和福祉，以及环境保护的社会责任，并能够在计算机相关领域的工程实践中自觉履行责任。课程目标2M指标点5-3：能够针对具体系统模块，开发或选用满足特定需求的现代工具，模拟、预测计算机软硬件系统在设计与实施等过程中的专业问题，并能够分析其局限性。课程目标3M三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1计算机图形学导论了解图形学的系统理论及多种开发工具了解图形学的当前研究热点和发展方向2讲授式启发式课程目标1课程目标22线段图形的描述与生成掌握直线的简单微分和整数算法、圆及椭圆的角度微分法、自由曲线的描述以及矢量字符的描述与生成方法。重点：线段生成难点：样条曲线及矢量字符德育：积极向上、自主学习4讲授式启发式课程目标1课程目标23实面积图形的描述与生成掌握多边形的描述与填充方法以及反走样显示技术重点：填充原理难点：反走样生成算法德育：积极向上、自主学习4讲授式启发式课程目标1课程目标24图形的基本运算图形的几何变换及布尔运算重点：齐次坐标变换矩阵难点：图形建模方法德育：积极向上、自主学习4讲授式启发式课程目标1课程目标25图形的观察算法图形的开窗显示以及图形的裁剪算法重点：窗口、视区及图形的坐标变换难点：曲线的裁剪德育：积极向上、自主学习4讲授式启发式课程目标1课程目标26图形数据输入及存储结构图形定位、拾取等交互输入技术以及复合图形的数据结构重点：图形的基本编辑功能难点：图形系统的构建原理德育：积极向上、自主学习2讲授式启发式课程目标1课程目标27照相机模型及图形显示三维图形几何模型的几何变换常用坐标系平行投影和正透视投影的基本原理及描述方法重点：照相机模型功能的描述方法难点：照相机模型显示三维图形的原理德育：积极向上、自主学习4讲授式启发式课程目标1课程目标2课程目标38曲面物体几何模型机线框模型三维物体几何模型方法：八叉树、扫描、边界、元球表示曲面物体的几何造型及显示重点：曲面数学描述函数难点：几何造型相交计算问题德育：积极向上、自主学习4讲授式启发式课程目标1课程目标2课程目标39灯光模型及真实感图形显示光源及颜色模型简单光照模型及透明体的透明模型重点：光照模型难点：纹理及阴影德育：积极向上、自主学习4讲授式启发式课程目标1课程目标2课程目标3合计32序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1扫描转换算法使用扫描转换算法绘制直线、圆及椭圆4设计课程目标1、2、32裁剪算法直线段及多边形裁剪算法4设计课程目标1、2、33图形变换多步复合变换及对称变换4设计课程目标1、2、34三维投影及消隐算法三维图形的正三视图和正等轴测图4设计课程目标1、2、35曲线和曲面Bezier曲线和B样条曲面8设计课程目标1、2、36OpenGL基本功能三维坐标环境4设计课程目标1、2、37几何与材质参数照相机参数描述及光照物体图形显示4设计课程目标1、2、3合计32四、课程教学方法集中讲授、小组讨论、在线教学等教学方式五、学业评价和课程考核课程考核注重过程性评价和期末考核综合多元评价，考核内容由平时作业、实验报告和期末考试组成，均按百分制记分，其中平时成绩占20%、实验报告成绩占30%、期末大作业成绩占50%。考核方式及具体要求序号考核方式课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标2（分值）合计1平时作业1055202实验报告1055203期末大作业30151560课程目标对应分值502525100考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识识别、分析计算机领域相关专业问题。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。能够较好利用理论知识识别、分析计算机领域相关专业问题。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。利用理论知识对计算机领域相关专业问题有一定的识别、分析。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。不能利用理论知识对计算机领域相关专业问题进行识别、分析。2．实验报告考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分实验报告按时完成，90%以上的实验报告内容齐全，实验内容理解、掌握到位、实验结果正确。按时完成，70%以上的实验报告内容齐全，实验内容理解、掌握比较到位、实验结果比较正确按时完成，60%以上的实验报告内容齐全，实验内容理解、掌握基本到位、实验结果基本正确按时完成，90%以上的实验报告内容不太齐全，实验内容理解模糊、掌握有偏差、实验结果有错误3.期末大作业考核与评价标准根据课程目标及教学内容，设计大作业，综合检验学生对课程相关知识的掌握、综合应用及解决复杂问题的能力，根据考试题目设计相应评分标准。六、教材与参考书（一）推荐教材1．《计算机图形学-理论、工具及应用（