2024年5月4日发(作者：)

计算机图形学

Computer Graphics

一、课程基本信息

学 时：32

学 分：2

考核方式：考查（程序作品成绩占70％，平时成绩占30％）

中文简介：计算机图形学是一门复杂的综合性新兴学科，本课程主要讲授计算机

图形学的基本概念、原理、算法和基本系统。主要内容包括：计算机图形设备及系统、

扫描转换、区域填充、裁剪、曲线曲面、实体造型、消隐、光照模型、明暗效果、纹

理、光线跟踪、反走样等。

二、教学目的与要求

本课程主要研究计算机生成、处理和显示图形。要求学生掌握计算机图形的生成

技术和生成各种平面图形和简单立体图形的基本算法，掌握图形填充、裁剪、图形变

换及图形消隐等计算机图形处理的基本方法，初步掌握用C语言编写基本图形生成和

处理程序的方法。

通过本课程的学习，使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，为今后从

事计算机辅助设计和制造、科学计算可视化、计算机图形处理等方面的工作打下良好

的基础。

三、教学方法与手段

多媒体课件教学，并辅以课堂讨论、课后分组算法研究，以及算法实验与分析。

四、教学内容及目标

学时

教学内容 教学目标

分配

第一章 绪论

第一节 计算机图形学及其相关概念

第二节 计算机图形学的发展

第三节 计算机图形学的应用

第四节 计算机图形系统

第五节 计算机图形学研究动态

重点与难点: 了解图形系统及其发展和应用，理解图形学的基本

概念。

衡量学习是否达到目标的标准: 能理解计算机图形学产生的背

景和应用及发展

第二章 图形设备

第一节 图形输入设备

90

2

了解

了解

了解

了解

了解

1

1

2

理解

第二节 图形显示设备

第三节 图形显示子系统

第四节 图形绘制设备

重点与难点: 理解图形输入输出设备的工作原理。

衡量学习是否达到目标的标准: 能结合计算机图形绘制软件，与

图形硬件系统构成一个完整图形绘制框架。

第三章 用户接口及交互式技术

第一节 用户接口设计

第二节 逻辑输入设备与输入处理

第三节 交互式绘图技术

重点与难点: 理解多种图形交互模式。

衡量学习是否达到目标的标准: 能有效归纳目前的人机交互方

法。

第四章 图形的表示与数据结构

第一节 基本概念

第二节 三维形体的表示

第三节 非规则对象的表示

第四节 图形的层次结构

重点与难点: 掌握并理解图形的表示，图形的拓扑信息和几何信

息及图形的层次结构； 掌握几何造型中的数据结构及光栅扫描

生成图形的数据结构。

衡量学习是否达到目标的标准: 能对图形对象进行有效结构分

析与表达。

第五章 基本图形生成算法

第一节 直线的扫描转换

第二节 圆的扫描转换

第三节 椭圆的扫描转换

第四节 多边形的扫描转换与区域填充

第五节 字符处理

第六节 属性处理

第七节 反走样

重点与难点: 重点掌握各种基本图形生成算法的原理、方法、实

现算法及优缺点。

衡量学习是否达到目标的标准: 能对基本图形组合出来的图形

利用已知基本算法来实现绘图。

91

理解

1

了解

了解

1

3

理解

1

理解

1

理解

1

5

理解

1

掌握

1

掌握

1

掌握

2

5

掌握

掌握

1

掌握

1

掌握

1

掌握

掌握

1

掌握

1

第六章 二维变换及二维观察

第一节 基本概念

第二节 基本几何变换

第三节 复合变换

第四节 二维观察

第五节 裁剪

理解

掌握

掌握

掌握

掌握

5

1

1

1

2

重点与难点: 重点掌握二维图形几何变换；掌握二维图元输出，

属性输出与控制；掌握线段裁剪，圆的裁剪，多边形裁剪的原理、

方法、实现算法及优缺点。

衡量学习是否达到目标的标准: 能实现二维图形的几何变换，并

能完成实现基本图元的裁剪及输出控制。

第七章 三维变换及三维观察

第一节 三维变换的基本概念

第二节 三维几何变换

第三节 平行投影

第四节 透视投影

第五节 观察坐标系及观察空间

第六节 三维观察流程

第七节 三维裁剪

重点与难点: 重点掌握三维图形几何变换和参数图形几何变换；

规格化变换，设备坐标变换和投影变换；掌握三维图元输出，属

性输出与控制。

衡量学习是否达到目标的标准: 能实现三维图形的几何变换，

并能完成实现基本图元的裁剪及输出控制。

第八章 曲线和曲面

第一节 曲线曲面基础

第二节 三次样条

第三节 Bezier曲线曲面

第四节 B样条曲线曲面

第五节 有理样条曲线曲面

第六节 曲线曲面的转换和计算

重点与难点: 重点掌握三次样条曲线和三次参数样条曲线的数

学表达式及性质；Bezier曲线的数学表达式及性质，三次Bezier

曲线的生成；B样条曲线的数学表达式及性质，二次、三次B样

条曲线，三次B样条曲线的边界条件及生成；掌握Coons（孔斯）

92

5

理解

掌握

掌握

掌握

2

掌握

掌握

1

掌握

2

5

理解

掌握

掌握

1

掌握

掌握

2

掌握

2

曲面，Bezier曲面和B样条曲面。

衡量学习是否达到目标的标准: 能根据基本原理实现任意曲

线、曲面的生成。

五、推荐教材和教学参考资源

1．陈传波.《计算机图形学基础》.北京：电子工业出版社，2002

2．罗笑南.《计算机图形学（第三版）》.广州：中山大学出版社，2004

3．李东.《计算机图形学实用教程》.北京：人民邮电出版社，2004