2024年5月4日发(作者：)

《计算机图形学》课程教学大纲

课程代码：08051631

课程名称：计算机图形学

学时： 48

学分：3

适用专业：计算机类专业 开课学期：5

开课部门：数学与计算机科学学院

先修课程：C语言、面向对象程序设计C++、数据结构

考核要求：考查

使用教材及主要参考书：

一、课程性质、任务

本课程是为计算机科学与技术专业本科生开设的专业限选课，旨在介绍计算

机图形学的基本概念、理论、方法和系统。向学生讲授图形学的方法和在这一领

域的最新成果，同时注重培养学生的动手能力。

二、教学目的与要求

本课程是一门实践性较强的技术基础课，其主要目的是使学生获得在计算机

图形生成与处理方面的基本理论和基本方法，培养学生能够应用计算机来解决在

科学研究，工程设计与制造中有关图形处理的能力；在图形学理论与算法方面的

科研能力；应用高级绘图软件及对其进行二次开发的能力，并具有开发大型通用

或专用绘图软件的能力。为后续的课程学习及毕业设计，以至于毕业后的工作打

下坚实基础。

三、学时分配

章节

1

2

3

4

5

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7

8

9

绪论

图形程序 / 基本图形设计

图形数据结构

图形变换/直线、多边形变换

图形算法/直线、圆、多边形的生成实现

曲线曲面

几何造型

三维真实感图形

计算机动画

课程内容 讲课

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四、教学中应注意的问题

①为配合理论教学，本课程采用应用广泛，可移植性好，适于结构化程序

设计的C语言讲授有关程序设计部分。②由于静态绘图是基础，交互绘图是在静

态绘图基础上实现的，故本课程讲授是以静态绘图为主，讲授基本原理与基本算

法，同时讲授交互计算机绘图的方法与技术。③讲授内容应丰富，由浅入深，循

序渐进；着重从理论与实践的结合上阐述问题，力求概念清楚，方法具体，举例

恰当。④讲授中的内容除指定所用教材外，要不断扩充反映当前计算机图形领域

的最新成果，最新方法和技术。⑤为培养学生图形处理能力，在教学过程中应为

学生提供大量可上机实践的绘图练习。

五、教学内容

第一章 绪论

一、学习目的要求

了解计算机图形学的发展及应用，了解现代图形系统。

二、主要教学内容

1、计算机图形学概述

2、计算机图形系统（计算机图形系统功能、组成，图形设备，图形软件）

第二章 图形程序

一、学习目的要求

了解计算机图形的基本生成方法，了解程序绘图的基本过程，掌握图

形程序设计的设计方法，完成一些经典图形的程序绘图过程。

二、主要教学内容

1、图案程序设计（金刚石图案，肾形图案，海绵图案）

2、通用图形程序（图形程序功能模块构造，外接圆正多边形，螺旋图案）

3、典型绘图方法（参数法绘图，子图形拼接法绘图）

4、动画程序（用重画技术设计动画程序，利用多边形页功能设计动画程序）

第三章 图形数据结构

一、学习目的要求

了解和掌握计算机图形程序设计中的基本数据结构。

二、主要教学内容

1、线形表结构（线形表结构，栈结构）

2、链表结构（单向链表，双向链表，循环链表）

3、树形结构（二叉树，二叉排序树）

4、排序及查找（排序方法，查找方法）

第四章 图形变换

一、学习目的要求

了解计算机图形学中的图形变换概念和内容，掌握图形几何变换的基本

原理和方法。

二、主要教学内容

1、图形变换的基本原理

2、二维图形的变换（二维基本变换，二维组合变换）

3、三维图形的变换（三维变换矩阵，三维图形的基本变换，三维组合变换）

4、三维投影变换（三视图，正轴测投影图，透视投影图）

5、任意视点透视变换（视向变换，透视变换）

第五章 图形算法

一、学习目的要求

了解图形的基本运算方法和算法实现，掌握基本图形的经典生成算法和

程序实现过程。

二、主要教学内容

1、基本运算（交点运算，关系判别，窗口运算）

2、基本图形生成算法（直线，圆弧）

3、填充算法（剖面线算法，填充算法）

4、直线段裁剪算法（代码裁剪算法，矢量裁剪算法，中点分割裁剪算法）

5、多边形运算（多边形的裁剪算法，多边形运算）

第六章 曲线曲面

一、学习目的要求

了解曲线和曲面的基本生成方法，掌握基本算法的实现。

二、主要教学内容

1、常见二次曲线的绘制（曲线绘制的基本方法，椭圆绘制程序分析）

2、抛物线养条曲线（曲线生成原理，曲线程序）

3、三次参数样条曲线（曲线生成原理，三次样条曲线的表达式）

4、Bezier曲线和B样条曲线（Bezier曲线，B样条曲线）

5、Bezier曲面和B样条曲面（Bezier曲面，B样条曲面）

第七章 几何造型

一、学习目的要求

了解几何体在计算机内的表示方法，学习三维几何造型的基本方法和

AutoCAD的实体造型功能。

二、主要教学内容

1、几何形体在计算机内的表示（几何元素定义，形体模型，常用形体表示）

2、集合运算（正则形体和有效实体，求教运算）

3、其他造型方法（特征造型，分形造型）

4、AutoCAD的实体造型功能（三维模型，实体造型）

第八章 三维真实感图形

一、学习目的要求

学习几种常用的隐藏面和隐藏线的方法的基本思想、数学处理技巧和软

件设计，了解明暗处理、颜色模型、表面纹理、基于整体光照模型的光照跟

踪和辐射度方法以及科学计算的可视化算法。

二、主要教学内容

1、概述（真实感图形的感念，平面方程及法向量）

2、凸面体的消隐方法（平面体表面法向量与可见性的关系，凸多面体消隐

的消去方法）

3、任意平面体的消隐算法（算法思想及流程，曲面体的消隐方法）

4、隐藏面算法（扫描线算法，深度缓冲器算法）

5、光照效应（明暗模型，多面体的明暗模型，阴影产生）

第九章 计算机动画

一、学习目的要求

学习计算机动画的基本原理，了解计算机动画的建模方法及制作的基本过

程，学习几个流行的计算机动画制作工具。

二、主要教学内容

1、3DS MAX的介绍

2、建模方法（即本体素的建立，形的创建，复杂实体）

3、动画制作（关键桢动画，路径动画，文字动画，简单的变形动画）