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1、软件学院计算机图形学课程示范性教学设计一、 本课程教学方法1. 教学方法概述：教学手段以多媒体教学为主、板书教学为辅，考虑到本课程内容多、学时少的特点，教学方法采用基础算法详细讲解、高级应用以专题讲座形式介绍的金字塔式教学方法，即对本科生应掌握的基本内容先详细介绍，以便学生上机时可以直接动手编程实现，然后对后面稍难一些的内容采用专题讲座的形式，即每次课介绍一个专题，既有“点”的深度，又有“面”的广度，点面结合，相辅相成，以达到在有限的学时内、开阔学生视野、提高学生学习兴趣的目的。(1) 从宏观上介绍计算机图形学的研究内容及其应用领域。(2) 选择一些常用的、经典的计算机图形学算法详细介绍。(3
2、)为了加深学生对算法实现过程的理解，强调理论了解实际的重要性，通过编程演示算法的实现结果，并借助于动画软件Flash演示算法的执行过程。2建议开课学期：第5学期3建议教学形式与教学方法：多媒体授课二、 各部分重点及难点概述：本课程主要内容包括计算机图形学的研究内容、发展与应用，图形输入输出设备，图形显示原理，图形软件标准，基本图形生成算法，图形几何变换与裁剪，自由曲线和曲面，三维实体造型，分形几何造型，分形艺术，隐藏面消除，光照模型，颜色模型，光线跟踪，纹理细节模拟，常用的计算机动画技术和软件等。第1章 绪论主要知识点：计算机图形学的研究内容及其与相关学科的关系，计算机图形学的发展与应用主要能
3、力点：通过阅读文献了解计算机图形学软硬件方面的最新研究进展，提高跟踪学科前沿能力、把握学科方向能力、进行文献检索、文献阅读和文献综述的能力。主要素质点：科研工作人员的基本素质把握学科方向、文献检索、阅读和综述重点：计算机图形学的研究内容难点：计算机图形学与相关学科的关系第2章 图形输入输出设备主要知识点：交互式计算机图形处理系统的组成，图形输入输出设备，显示器分类，光栅扫描图形显示原理主要能力点：通过阅读文献了解在图形输入、输出设备方面的最新研究进展，提高跟踪学科前沿能力、把握学科方向能力、进行文献检索、文献阅读和文献综述的能力。主要素质点：科研工作人员的基本素质把握学科方向、文献检索、阅读和
4、综述重点：光栅扫描图形显示原理难点：图形输入输出设备的工作原理第3章 基本图形生成算法主要知识点：直线、圆弧的生成算法（DDA算法、中点算法、Bresenham算法）；扫描线填充算法（有序边表算法、边填充算法），种子填充算法（简单的种子填充、扫描线种子填充）； 主要能力点：通过对各种图形学算法的设计、对比、分析，提高发现问题能力、分析问题能力、解决问题能力、创新思维能力。通过编程实现图形学基本算法，提高理论了解实际、软件编程与调试（包括高级语言应用能力、数据的结构化描述能力、算法设计与分析能力、了解程序过程的能力）和知识综合应用能力。主要素质点：软件开发人员的基本素质算法设计与比较、软件编程与
5、调试、知识综合应用重点：直线、圆弧的bresenham生成算法，扫描线填充算法，种子填充算法难点：算法的数据结构设计与编程实现第4章 图形变换与裁剪主要知识点：齐次坐标技术，二、三维图形几何变换；平行投影、透视投影变换；线段的Cohen-Sutherland裁剪、Liang-Basky裁剪算法、多边形的逐边裁剪、双边裁剪算法； 主要能力点：通过对各种图形学算法的设计、对比、分析，提高发现问题能力、分析问题能力、解决问题能力、创新思维能力。通过编程实现图形学基本算法，提高理论了解实际、软件编程与调试（包括高级语言应用能力、数据的结构化描述能力、算法设计与分析能力、了解程序过程的能力）和知识综合应
6、用能力。主要素质点：软件开发人员的基本素质算法设计与比较、软件编程与调试重点：齐次坐标技术，图形几何变换，透视投影，多边形裁剪难点：算法的数据结构设计与编程实现第5章 自由曲线和曲面主要知识点：计算机辅助几何设计综述，自由型曲线曲面的发展，参数曲线基础，参数多项式曲线、三次Hermite曲线；Bezier曲线、B样条曲线及其在汽车、船舶、飞机等外形设计中的应用； 主要能力点：通过对各种图形学算法的设计、对比、分析，提高发现问题能力、分析问题能力、解决问题能力、创新思维能力。通过编程实现图形学基本算法，提高理论了解实际、软件编程与调试（包括高级语言应用能力、数据的结构化描述能力、算法设计与分析能
7、力、了解程序过程的能力）和知识综合应用能力。主要素质点：软件开发人员的基本素质算法设计与比较、软件编程与调试、知识综合应用重点：Bezier曲线、B样条曲线的设计难点：Bezier曲线、B样条曲线的反求问题第6章 真实感图形显示主要知识点：三维真实感图像显示的基本流程、取景变换、隐藏面消除算法和阴影生成的基本原理；基本光照模型、Gouraud明暗处理、Phong明暗处理、光线跟踪技术和纹理映射的基本原理； 主要能力点：通过阅读文献了解计算机图形学在真实感图形显示方面的最新研究进展，提高跟踪学科前沿能力、把握学科方向能力、进行文献检索、文献阅读和文献综述的能力。主要素质点：科研工作人员的基本素质
8、把握学科方向、文献检索、阅读和综述重点：隐藏面消除算法，光照模型，光线跟踪技术难点：纹理映射第7章 计算机动画主要知识点：传统动画与计算机动画的区别，计算机动画的起源、发展、应用以及未来发展趋势，计算机辅助二、三维动画的基本整理流程，常用的动画技术（参数Keyframe技术、柔性物体的Morphing技术、FFD技术、过程动画技术、Motion Capture技术等）， flash动画软件简介； 主要能力点：通过利用动画软件创意动画作品，进行计算机艺术熏陶，提高图形软件平台的应用能力、创新思维能力和友好界面设计能力。主要素质点：软件应用人员的基本素质友好界面设计、图形软件平台的应用、创新思维重
9、点：常用的动画技术和软件难点：常用的动画技术第8章 几何造型基础主要知识点：实体造型系统的发展，用于规则形体建模的边界表示，空间位置枚举表示、八叉树表示、单元分解表示、CSG表示、Sweep表示以及特征表示方法；分形几何学的起源与发展，分数维数的概念，用于非规则形体建模的随机插值模型、迭代函数系统、L系统、粒子系统、复迭代等方法；主要能力点：通过对各种图形学算法的设计、对比、分析，提高通过对各种图形学算法的设计、对比、分析，提高发现问题能力、分析问题能力、解决问题能力、创新思维能力。通过编程实现图形学基本算法，提高理论了解实际、软件编程与调试（包括高级语言应用能力、数据的结构化描述能力、算法设
10、计与分析能力、了解程序过程的能力）和知识综合应用能力。主要素质点：软件开发人员的基本素质算法设计与比较、软件编程与调试、知识综合应用重点：三维实体的表示方法，分形几何造型的基本方法难点：分形艺术三、参考教材1 李东、孙长嵩、苏小红，计算机图形学实用教程，人民邮电出版社，2004年10月。2 美David F.Rogers，石教英，彭群生等译，Procedural Elements for computer graphics(Second Edition)，机械工业出版社，2002年。四、实验安排五、作业安排由于本课是实践性很强的一门学科，但由于课程计划未安排上机实验学时，因此，课程作业要求学生
11、利用业余时间上机完成，不固定设计要求，让学生根据老师所讲内容自己设计程序的界面以及所包含的功能，程序设计语言也任选，让学生根据自己能力大小自由发挥，这样不仅可以给学生自由创造的空间，还可以避免学生相互之间的抄袭现象。具体作业内容如下：1）上机编程实现一个图形学基本算法；算法可在如下内容中选择，也可以进行综合设计： 任意指定一个起始点坐标和终止点坐标，用DDA直线生成算法画出该直线 任意指定一个起始点坐标和终止点坐标，用DDA圆生成算法画出该直线 任意指定一个起始点坐标和终止点坐标，用Bresenham直线生成算法画出该直线 任意指定一个起始点坐标和终止点坐标，用Bresenham圆生成算法画出
12、该直线 任意指定一个多边形和多边形区域内的一个种子点，用边填充算法对该多边形进行填充 任意指定一个多边形和多边形区域内的一个种子点，用有序边表填充算法对该多边形进行填充 任意指定一个多边形和多边形区域内的一个种子点，用简单的种子填充算法对该多边形进行填充，注意多边形区域不能指定太大 任意指定一个多边形和多边形区域内的一个种子点，用扫描线种子填充算法对该多边形进行填充 以屏幕中心为坐标原点，任意指定一个多边形，对该多边形进行平移、放缩、旋转、对称、错切等几何变换，并显示变换前后的多边形 任意指定一个矩形窗口和一个待裁剪的线段，用Cohen- Sutherland裁剪算法对该线段进行裁剪，画出裁剪
13、后的线段 任意指定一个矩形窗口和一个待裁剪的线段，用Liang-Basky裁剪算法对该线段进行裁剪，画出裁剪后的线段 任意指定一个矩形窗口和一个待裁剪的多边形，用逐边裁剪算法对该多边形进行裁剪，画出裁剪后的多边形 任意指定一个多边形窗口和一个待裁剪的多边形，用双边裁剪算法对该多边形进行裁剪，画出裁剪后的多边形 任意指定多边形控制顶点，画出逼近这个控制多边形的Bezier曲线 任意指定多边形控制顶点，画出逼近这个控制多边形的B样条曲线 任意选择一种方法编成实现一个分形图形2）用flash整理一个简单的卡通动画片，或者将图形学算法的执行过程或原理，用flash动画演示出来；六、考题设计闭卷考试适合考察学生对知识点的记忆能力，而本课程属于专业基础课，重在考察学生算法的设计能力、软件编程与调试能力、图形软件平台的应用能力以及知识综合应用能力，因此，本课程不采用闭卷笔试方式，采用阶段考核成绩累计方式。七、成绩评定采用阶段考核成绩累计方式，考核内容如下：1）任选一种程序设计语言，编程实现一个图形学基本算法，要求有良好的用户界面；2）自己创意用flash整理一个简单的卡通动画片，或者整理一个用演示图形学算法的执行过程或算法原理的flash动画；成绩记载方法为：1）占60%，2）占40%。友情提示：部分文档来自网络整理，供您参考！文档可复制、编制，期待您的好评与关注！5 / 5
