计算机图形学教案2
计算机图形学教案
计算机图形学教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍介绍计算机图形学的定义、发展和应用领域解释图形学与图像学的区别1.2 图形学基本概念什么是点、线、面、体坐标系统和变换矢量与标量的概念1.3 图形处理基本技术光栅图形表示方法矢量图形表示方法图形变换技术1.4 图形软件简介Windows图形子系统OpenGL图形库DirectX图形库第二章：二维图形绘制基础2.1 基本绘图命令画点、画线、填充图形使用不同颜色和线型2.2 图形属性设置颜色、线型、字体、大小等属性图形对象的属性和方法2.3 图形变换平移、旋转、缩放镜像和对称矩阵运算2.4 图形裁剪非齐次裁剪齐次裁剪裁剪算法实现第三章：三维图形绘制基础3.1 三维坐标系统右手坐标系和左手坐标系世界坐标系和视图坐标系3.2 三维图形的表示方法三维线条、曲面和体元参数曲线和参数曲面3.3 三维图形变换三维变换（平移、旋转、缩放）四元数和球面插值3.4 光照模型基本光照模型（Lambert、Blinn-Phong）材质属性和纹理映射第四章：图形界面设计4.1 用户界面设计原则设计美观、易用、一致的界面布局、颜色、字体和图标的应用4.2 常用界面控件按钮、输入框、列表框、滑动条等事件处理机制4.3 界面布局方法绝对布局和相对布局表格布局和网格布局4.4 界面美观与用户体验界面美观的要素提高用户体验的方法第五章：图形交互技术5.1 交互技术概述交互技术在图形学中的应用鼠标、键盘和其他输入设备5.2 交互操作选择、拖动、缩放、旋转等操作交互式绘图和建模5.3 事件处理事件类型和事件处理函数回调和事件队列5.4 图形对话框和消息框创建图形对话框和消息框弹出菜单和工具栏设计第六章：图形算法6.1 图形算法概述图形算法的定义和重要性算法评估标准和性能分析6.2 填充算法扫描线填充算法填充规则和多边形分类抗锯齿技术6.3 裁剪算法凸多边形裁剪凹多边形裁剪球面插值和球面贴图6.4 视图转换投影变换（正交、透视）视图矩阵和视锥体视图空间的裁剪第七章：曲面建模7.1 曲面建模基础参数曲面和非参数曲面曲线和曲面的拟合方法7.2 贝塞尔曲线和曲面贝塞尔曲线和曲面的定义贝塞尔族的性质和构造方法7.3 B样条曲线和曲面B样条曲线和曲面的定义B样条族的性质和构造方法7.4 细分曲面细分曲面的基本概念细分曲面的构造算法第八章：渲染技术8.1 渲染基础渲染管线和渲染流程光栅化技术和抗锯齿8.2 材质和光照模型材质属性及其对渲染的影响基于物理的渲染和实时渲染技术8.3 阴影技术软阴影和硬阴影阴影映射技术8.4 全局光照和实时光照全局光照模型（BSSRDF）实时光照模拟（基于物理的渲染）第九章：动画与虚拟现实9.1 动画基础动画的类型和制作方法关键帧动画和动力学模拟9.2 骨骼动画和蒙皮技术骨骼结构和解算方法蒙皮算法的实现9.3 虚拟现实技术虚拟现实的概念和应用领域VR硬件设备和软件平台9.4 增强现实技术增强现实的概念和原理AR应用案例和开发工具第十章：计算机图形学项目实践10.1 项目实践概述项目选题和需求分析项目进度管理和团队协作10.2 项目设计与实现技术选型和工具链选择项目模块划分和实现细节10.3 项目测试与优化功能测试和性能测试优化方法和技巧10.4 项目汇报与总结项目汇报的准备和注意事项项目经验和教训的总结重点解析计算机图形学的基本概念和图形学与图像学的区别图形学中的点、线、面、体的表示和坐标系统、变换图形表示方法：光栅图形和矢量图形图形软件：Windows图形子系统、OpenGL图形库、DirectX图形库二维图形绘制基础：绘图命令、图形属性、图形变换、图形裁剪三维图形绘制基础：三维坐标系统、三维图形表示方法、三维图形变换、光照模型图形界面设计：界面设计原则、常用界面控件、界面布局方法、界面美观与用户体验图形交互技术：交互技术概述、交互操作、事件处理、图形对话框和消息框图形算法：填充算法、裁剪算法、视图转换曲面建模：参数曲面、贝塞尔曲线和曲面、B样条曲线和曲面、细分曲面渲染技术：渲染基础、材质和光照模型、阴影技术、全局光照和实时光照动画与虚拟现实：动画基础、骨骼动画和蒙皮技术、虚拟现实技术、增强现实技术计算机图形学项目实践：项目实践概述、项目设计与实现、项目测试与优化、项目汇报与总结图形学中复杂图形的绘制和处理技术图形算法的优化和性能分析三维图形的纹理映射和曲面建模技术实时渲染技术和基于物理的渲染方法动画制作和虚拟现实应用的开发和实践项目实践中的团队协作和项目管理技巧。
计算机图形学电子教案
计算机图形学电子教案第一章：计算机图形学概述1.1 图形与图像的区别与联系1.2 计算机图形学的基本概念1.3 计算机图形学的发展历程1.4 计算机图形学的主要应用领域第二章：图形表示与建模2.1 图形的基本元素与属性2.2 向量表示法与栅格表示法2.3 图形建模技术2.4 参数曲面与非参数曲面第三章：图形变换3.1 二维变换3.2 三维变换3.3 齐次坐标与变换矩阵3.4 坐标变换在图形处理中的应用第四章：二维图形算法4.1 直线与圆的算法4.2 填充算法4.3 裁剪算法4.4 图形合成算法第五章：三维图形算法5.1 三维图形的算法5.2 光照模型与材质属性5.3 纹理映射与贴图5.4 三维图形的渲染与显示技术第六章：虚拟现实与增强现实6.1 虚拟现实技术的基本概念与原理6.2 虚拟现实系统的硬件与软件设备6.3 虚拟现实技术的应用领域6.4 增强现实技术的基本原理与应用第七章：计算机动画与视频处理7.1 计算机动画的基本概念与类型7.2 动画制作的基本原理与技术7.3 视频处理与压缩技术7.4 动画与视频在计算机图形学中的应用第八章：计算机图形学软件与应用8.1 计算机图形学软件的分类与功能8.2 常见计算机图形学软件介绍8.3 计算机图形学在实际应用中的案例分析8.4 计算机图形学软件的发展趋势第九章：计算机图形学与9.1 计算机图形学与的结合领域9.2 计算机视觉与图形学的关联9.3 机器学习在计算机图形学中的应用9.4 在计算机图形学未来发展中的作用第十章：计算机图形学实验与项目实践10.1 计算机图形学实验概述10.2 常见计算机图形学实验项目介绍10.3 计算机图形学项目实践案例分析10.4 计算机图形学实验与项目实践的意义与价值重点和难点解析一、图形与图像的区别与联系：理解图形和图像在计算机图形学中的定义和区别是基础，重点关注它们的物理表示和应用场景。
二、计算机图形学的基本概念：掌握计算机图形学的定义、目标、任务和研究领域，理解图形系统和图形处理的基本概念。
计算机图形学(C语言)教案
计算机图形学(C语言)教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍介绍计算机图形学的定义、发展和应用领域。
解释图形和图像的区别。
1.2 图形学基本概念什么是点、线、面和体。
坐标系统和变换。
图形表示方法和存储结构。
1.3 图形处理流程图形输入、输出和显示。
图形裁剪和映射。
图形渲染和着色。
1.4 常见图形算法直线、圆和椭圆的算法。
填充算法和图像处理算法。
第二章：C语言基础2.1 C语言简介介绍C语言的历史和特点。
解释C语言在计算机图形学中的应用。
2.2 基本数据类型和语法整型、浮点型、字符型数据。
变量、常量和运算符。
2.3 控制语句条件语句和循环语句。
分支语句和循环控制语句。
2.4 函数和数组函数的定义和调用。
一维、二维数组和字符串。
第三章：图形库和API3.1 图形库简介什么是图形库和API。
常见的图形库和API介绍。
3.2 图形库的使用方法图形库的安装和配置。
图形库的基本函数和功能。
3.3 图形API的调用过程初始化图形环境。
创建图形对象和操作图形对象。
处理图形事件和关闭图形环境。
3.4 示例：绘制简单的图形使用图形库绘制点、线、圆等基本图形。
调整图形属性和颜色。
第四章：图形绘制和变换4.1 图形绘制基础绘制基本图形和文本。
使用图形属性调整图形外观。
4.2 图形变换坐标变换和几何变换。
矩阵和变换矩阵的运算。
4.3 图形裁剪和映射裁剪原理和算法。
映射原理和算法。
4.4 示例：绘制复杂的图形使用图形变换绘制复杂的图形。
应用图形裁剪和映射技术。
第五章：图形渲染和着色5.1 图形渲染基础什么是图形渲染和着色。
光和材质的模型。
5.2 颜色模型和转换RGB颜色模型和HSV颜色模型。
颜色转换和混合。
5.3 图形着色和光照基本着色算法和纹理映射。
点光源、聚光灯和环境光。
5.4 示例：实现简单的光照效果使用图形着色和光照技术绘制三维图形。
调整光照参数和观察光照效果。
第六章：图形界面设计6.1 图形界面设计基础界面设计原则和概念。
计算机图形学教案
计算机图形学教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍计算机图形学的定义计算机图形学的发展历程计算机图形学的应用领域1.2 图形与图像的区别图像的定义图形的定义图形与图像的联系与区别1.3 计算机图形学的基本概念像素与分辨率矢量与栅格颜色模型图像文件格式第二章：二维图形基础2.1 基本绘图函数画点函数画线函数填充函数2.2 图形变换平移变换旋转变换缩放变换2.3 图形裁剪矩形裁剪贝塞尔曲线裁剪多边形裁剪第三章：三维图形基础3.1 基本三维绘图函数画点函数画线函数填充函数3.2 三维变换平移变换旋转变换缩放变换3.3 光照与材质基本光照模型材质的定义与属性光照与材质的实现第四章：图像处理基础4.1 图像处理基本概念像素的定义与操作图像的表示与存储图像的数字化4.2 图像增强对比度增强锐化滤波4.3 图像分割阈值分割区域生长边缘检测第五章：计算机动画基础5.1 动画基本概念动画的定义与分类动画的基本原理动画的制作流程5.2 关键帧动画关键帧的定义与作用关键帧动画的制作方法关键帧动画的插值算法5.3 骨骼动画骨骼的定义与作用骨骼动画的制作方法骨骼动画的插值算法第六章：虚拟现实与增强现实6.1 虚拟现实基本概念虚拟现实的定义与分类虚拟现实技术的关键组件虚拟现实技术的应用领域6.2 虚拟现实实现技术头戴式显示器（HMD）位置追踪与运动捕捉交互设备与手势识别6.3 增强现实基本概念与实现增强现实的定义与原理增强现实技术的应用领域增强现实设备的介绍第七章：计算机图形学与人类视觉7.1 人类视觉系统基本原理视觉感知的基本过程人类视觉的特性和局限性视觉注意和视觉习惯7.2 计算机图形学中的视觉感知视觉感知在计算机图形学中的应用视觉线索和视觉引导视觉感知与图形界面设计7.3 图形学中的视觉错误与解决方案常见视觉错误分析避免视觉错误的方法提高图形可读性与美观性第八章：计算机图形学与艺术8.1 计算机图形学在艺术创作中的应用数字艺术与计算机图形学的交融计算机图形学工具在艺术创作中的使用计算机图形学与艺术的创新实践8.2 计算机图形学与数字绘画数字绘画的基本概念与工具数字绘画技巧与风格数字绘画作品的创作与展示8.3 计算机图形学与动画电影动画电影制作中的计算机图形学技术3D动画技术与特效制作动画电影的视觉艺术表现第九章：计算机图形学的未来发展9.1 新兴图形学技术的发展趋势实时图形渲染技术基于物理的渲染动态图形设计9.2 计算机图形学与其他领域的融合计算机图形学与的结合计算机图形学与物联网的结合计算机图形学与生物医学的结合9.3 计算机图形学教育的未来发展图形学教育的重要性图形学教育的发展方向图形学教育资源的整合与创新第十章：综合项目实践10.1 项目设计概述项目目标与需求分析项目实施流程与时间规划项目团队组织与管理10.2 项目实施与技术细节项目技术选型与工具使用项目开发过程中的关键技术项目测试与优化10.3 项目成果展示与评价项目成果的展示与推广项目成果的评价与反馈重点和难点解析一、图像的定义与图像的定义，图形与图像的联系与区别1. 学生是否能够理解并区分图像和图形的概念。
计算机图形学(C语言)教案
计算机图形学(C语言)教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍了解计算机图形学的定义、发展与研究领域掌握图形学的基本概念和图形处理的基本过程1.2 图形系统掌握图形系统的组成及工作原理熟悉图形硬件和软件的基本配置1.3 图形学基本算法了解图形学中的基本算法，包括线段、填充算法等掌握算法实现的基本思路和流程第二章：C语言基础2.1 C语言简介了解C语言的历史、特点和应用领域掌握C语言的基本语法和结构2.2 数据类型、运算符与表达式熟悉C语言的数据类型、运算符及其用法掌握表达式的构成和求值方法2.3 控制语句掌握C语言的控制语句，包括条件语句、循环语句等能够运用控制语句编写简单的程序第三章：图形坐标系统与基本绘图函数3.1 图形坐标系统理解笛卡尔坐标系、屏幕坐标系和设备坐标系的概念熟悉坐标变换和坐标系之间的转换方法3.2 基本绘图函数掌握C语言图形库中的基本绘图函数，如画点、画线、画圆等能够使用基本绘图函数绘制简单的图形3.3 图形属性了解图形属性的概念，包括颜色、线型、线宽等掌握设置和修改图形属性的方法第四章：基本图形算法实现4.1 线段算法掌握直线、曲线算法，如DDA算法、Bresenham算法等能够实现线段的和绘制4.2 填充算法了解填充算法的原理和实现方法掌握Sutherland-Hodgman算法和扫描线算法等填充算法4.3 汉字绘制算法了解汉字绘制的基本原理掌握汉字轮廓提取和绘制方法第五章：图形界面设计5.1 图形界面设计基础了解图形界面设计的原则和方法掌握常用的界面布局和控件使用5.2 图形界面编程实践熟悉图形界面编程框架，如GTK、Qt等能够设计并实现一个简单的图形界面程序5.3 事件处理了解事件处理的基本概念和方法掌握事件处理程序的编写和调试技巧第六章：高级绘图函数与图形库6.1 高级绘图函数学习并掌握图形库中的高级绘图函数，如绘制椭圆、多边形、文本等能够使用高级绘图函数创建复杂的图形和图像6.2 图形库的使用熟悉常用的图形库，如OpenGL、SDL等掌握图形库的基本使用方法和编程步骤6.3 图形文件处理了解图形文件的基本格式，如BMP、PNG等掌握图形文件的读取、显示和保存方法第七章：动画与交互设计7.1 动画原理与实现理解动画的基本原理，包括帧动画和补间动画掌握动画的实现方法，如使用图形库绘制连续变化的图形7.2 交互设计基础学习交互设计的基本概念，包括输入设备、事件处理等能够设计简单的人机交互界面7.3 动画与交互编程实践利用图形库和编程语言实现动画和交互功能调试并优化动画和交互效果第八章：图形渲染与视觉效果8.1 图形渲染技术了解图形渲染的基本概念，包括光照、纹理映射等掌握简单的图形渲染算法和实现方法8.2 视觉效果实现学习视觉效果的基本原理，如阴影、反走样等能够实现常见的视觉效果，提升图形显示质量8.3 实时渲染技术了解实时渲染的基本概念和技术要求掌握实时渲染的实现方法和性能优化技巧第九章：图形编程进阶9.1 图形编程框架学习并掌握图形编程框架的使用，如GLFW、GLUT等能够使用框架搭建图形应用程序的框架9.2 着色器编程了解着色器的基本概念和作用掌握着色器的编写方法和调试技巧9.3 图形编程实践综合运用图形编程知识和技能，实现复杂的图形应用程序分析并解决图形编程过程中遇到的问题10.1 项目实践结合所学知识，完成一个综合性的图形项目提高实际编程能力和解决实际问题的能力探讨图形学在现实生活和工作中的应用和发展前景10.3 课程考试进行课程知识的考核和应用能力的评估检查学习成果，提高自身的图形编程水平重点和难点解析重点环节一：图形系统组成及工作原理图形系统的硬件和软件组成图形处理的基本过程重点环节二：图形学基本算法线段算法（DDA、Bresenham等）填充算法（Sutherland-Hodgman、扫描线等）重点环节三：C语言基础数据类型、运算符与表达式控制语句的使用重点环节四：图形坐标系统与基本绘图函数图形坐标系统的转换基本绘图函数的用法重点环节五：图形属性设置颜色、线型、线宽等属性的设置方法重点环节六：高级绘图函数与图形库高级绘图函数的使用常用图形库的基本操作重点环节七：动画与交互设计动画原理与实现方法交互设计的基本概念和实现重点环节八：图形渲染与视觉效果图形渲染技术（光照、纹理映射）视觉效果的实现（阴影、反走样）重点环节九：图形编程进阶图形编程框架的使用着色器编程的方法和技巧综合项目实践的能力培养本教案围绕计算机图形学的基本概念、图形系统的组成、C语言基础、图形绘制算法、图形属性设置、高级绘图函数与图形库的使用、动画与交互设计、图形渲染与视觉效果、图形编程进阶以及项目实践等环节展开教学。
计算机图形学电子教案
计算机图形学电子教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍介绍计算机图形学的定义、发展和应用领域解释图形学与图像学的区别1.2 图形学基本概念定义像素、矢量图、位图等基本概念解释屏幕坐标系统、窗口和视口的概念1.3 图形处理流程介绍图形处理的基本流程：输入、建模、渲染、显示解释光栅化和抗锯齿的概念1.4 图形软件和硬件介绍常见的图形软件（如OpenGL、DirectX）解释图形处理器（GPU）的工作原理和性能影响因素第二章：二维图形基础2.1 基本图形绘制学习使用直线、圆、椭圆等基本图形绘制方法掌握坐标变换（平移、旋转、缩放）的基本算法2.2 图形属性学习设置线条颜色、宽度、样式等属性掌握填充图形的方法和属性设置2.3 文本和图像显示学习使用字体和文本显示方法掌握图像的加载、显示和处理方法2.4 二维动画基础了解动画原理和常见动画技术学习简单动画的实现方法第三章：三维图形基础3.1 三维坐标系统和变换掌握三维坐标系统的定义和转换方法学习三维图形的投影和视图变换算法3.2 基本三维图形绘制学习三维直线、曲面等基本图形的绘制方法掌握光照模型和材质属性设置3.3 三维图形渲染学习三维图形的纹理映射、凹凸映射等渲染技术掌握三维图形着色、光照和阴影的计算方法3.4 三维动画基础了解三维动画原理和常见动画技术学习复杂动画的实现方法第四章：图形用户界面设计4.1 GUI设计原则学习GUI设计的基本原则和界面布局方法掌握常用的GUI组件和控件使用方法4.2 事件处理和输入设备学习事件处理机制和输入设备的使用方法掌握鼠标、键盘等输入设备的交互设计4.3 菜单和对话框设计学习菜单和对话框的设计方法和实现技巧掌握菜单项、菜单栏、工具栏等界面的设计要点4.4 状态栏和工具提示学习状态栏和工具提示的设计和使用方法掌握状态信息的展示和交互设计第五章：图形编程实践5.1 图形编程环境搭建学习图形编程环境的搭建和配置方法掌握基本的图形编程框架和API使用方法5.2 绘制基本图形实现直线、圆、椭圆等基本图形的绘制方法掌握坐标变换和图形属性设置的实践技巧5.3 绘制文本和图像实现文本和图像的显示方法掌握字体加载、图像处理和纹理映射的实践技巧5.4 实现简单动画实现二维和三维动画的绘制方法掌握动画原理和渲染技术的实践应用计算机图形学电子教案第六章：图形算法与数据结构6.1 图形算法概述介绍图形算法的分类和应用场景解释算法复杂度和性能评估6.2 数据结构学习常用的数据结构（如数组、链表、树、图）掌握其在图形处理中的应用和选择原则6.3 填充算法学习扫描线填充、填充规则和抗锯齿技术掌握多边形填充算法的原理和实践6.4 裁剪算法学习简单多边形的裁剪方法掌握裁剪算法的原理和实践第七章：图像处理基础7.1 图像处理概述介绍图像处理的基本概念和应用领域解释图像处理与计算机视觉的区别7.2 图像基本操作学习图像的读取、显示、存储和转换方法掌握图像的点操作、滤波和几何变换7.3 图像增强和复原学习图像增强、去噪和复原的算法掌握图像质量改善的实践方法7.4 图像分割和特征提取学习图像分割和特征提取的算法掌握目标检测和识别的实践技巧第八章：计算机动画与模拟8.1 动画基础介绍动画的类型和制作流程解释帧动画和精灵动画的原理8.2 关键帧动画学习关键帧动画的创建和播放方法掌握动画插值和过渡效果的实现8.3 物理模拟学习物理模拟的基本原理掌握碰撞检测、刚体动力学和粒子系统的实现8.4 动画编辑与播放学习动画编辑工具和播放控制方法掌握动画序列化和资源管理的技术第九章：虚拟现实与增强现实9.1 虚拟现实基础介绍虚拟现实的定义和设备解释虚拟环境的创建和交互方法9.2 虚拟现实技术学习虚拟现实渲染和视觉感知技术掌握虚拟现实应用开发的实践技巧9.3 增强现实基础介绍增强现实的定义和设备解释增强现实图像识别和物体跟踪方法9.4 增强现实应用学习增强现实应用开发的方法掌握增强现实游戏和交互设计的实践技巧第十章：图形学项目实践10.1 项目规划与管理学习项目规划和管理的基本方法掌握项目进度控制和团队协作技巧10.2 图形应用实例分析分析图形应用的案例和实现方法理解图形学技术在实际应用中的应用场景10.3 项目设计与实现设计图形应用项目的架构和功能实现图形界面、交互和图形渲染的技术细节10.4 项目测试与优化学习图形应用项目的测试方法掌握性能优化和错误调试的实践技巧10.5 项目展示与评估学习项目展示和评估的方法掌握项目汇报和成果评价的技巧计算机图形学电子教案第十一章：图形学高级主题11.1 曲面建模学习曲面建模的基本概念和方法掌握参数曲面、隐式曲面和开放曲面的绘制技术11.2 非线性动画了解非线性动画的概念和特点学习关键帧动画以外的动画技术，如动力学和模拟动画11.3 实时渲染技术学习实时渲染的基本概念和挑战掌握基于物理的渲染、全局光照和实时阴影的技术11.4 图形硬件加速了解图形硬件加速的基本原理学习如何利用GPU进行图形渲染和计算加速第十二章：专业图形学应用12.1 游戏开发学习游戏开发的基本流程和工具掌握游戏引擎的使用和游戏设计的实践技巧12.2 影视后期制作了解影视后期制作的基本流程学习三维渲染、特效制作和颜色校正的技术12.3 虚拟现实应用学习虚拟现实应用的设计原则掌握虚拟现实体验的创造和优化的实践技巧12.4 医学可视化了解医学可视化的应用和挑战学习医学图像处理和三维可视化的技术第十三章：图形学的前沿技术13.1 深度学习和图形学了解深度学习在图形学中的应用学习神经网络在图像、风格迁移等领域的应用13.2 增强现实与混合现实学习增强现实和混合现实的区别和联系掌握现实世界和虚拟世界的交互技术13.3 图形学的未来趋势探讨图形学的未来发展趋势了解新兴技术如光场渲染、全息显示等的发展前景第十四章：图形学实验与实践14.1 实验环境搭建学习图形学实验环境的需求和搭建方法掌握图形编程环境的配置和使用14.2 图形学实验项目介绍图形学实验项目的类型和内容学习实验项目的规划和实施方法掌握实验结果分析和总结的技巧14.4 实践案例分析分析图形学实践案例的成功因素学习图形学技术在实际项目中的应用和优化第十五章：图形学教学资源与评估15.1 教学资源建设了解图形学教学资源的需求和类型学习教学资源的创建、整合和共享方法15.2 教学评估与反馈学习教学评估的方法和指标掌握学生学习情况和教学效果的反馈技巧15.3 图形学教育的发展探讨图形学教育的现状和未来发展了解图形学教育在人才培养和创新应用中的作用15.4 图形学课程设计学习图形学课程的整体设计和教学规划掌握课程内容、教学方法和评估体系的构建技巧重点和难点解析计算机图形学的定义、发展和应用领域图形学与图像学的区别二维和三维图形的绘制、变换和渲染方法图形属性、文本和图像显示二维动画和三维动画的实现方法图形用户界面（GUI）设计原则和组件使用图形算法与数据结构（填充、裁剪等）图像处理基础（图像操作、增强和复原）计算机动画与模拟（关键帧动画、物理模拟）虚拟现实与增强现实（VR和AR技术）图形学高级主题（曲面建模、非线性动画）专业图形学应用（游戏开发、影视后期制作）图形学的前沿技术（深度学习、增强现实）图形学实验与实践（实验环境搭建、项目实践）图形学教学资源与评估（教学资源建设、教学评估）图形学中的数学基础（坐标变换、投影等）高级图形算法和数据结构的应用图像处理和计算机动画的算法实现虚拟现实和增强现实的开发实践图形学实验环境搭建和项目实践教学资源的创建、整合和共享教学评估体系的设计和实施。
计算机图形学电子教案
计算机图形学电子教案第一章：计算机图形学概述1.1 计算机图形学的定义与目的1.2 计算机图形学的发展历程1.3 计算机图形学的主要应用领域1.4 计算机图形学的基本概念第二章：图形表示与模型2.1 图形的基本元素与属性2.2 点、线、面的表示方法2.3 向量与矩阵在图形表示中的应用2.4 图形变换与模型第三章：二维图形绘制3.1 基本图形绘制算法3.2 直线、圆的绘制方法3.3 反走样技术3.4 图像的采样与重建第四章：三维图形绘制4.1 三维图形的基本表示方法4.2 三维图形的绘制算法4.3 光照模型与材质属性4.4 纹理映射与三维效果增强第五章：图形用户界面设计5.1 图形用户界面的基本概念5.2 常用的图形用户界面组件5.3 事件处理与用户交互5.4 界面布局与美观设计第六章：计算机动画基础6.1 动画的基本概念与分类6.2 帧动画与精灵动画6.3 关键帧动画技术与中间帧6.4 动画的运动学原理与插值算法第七章：虚拟现实与增强现实7.1 虚拟现实与增强现实的基本概念7.2 虚拟现实技术的关键组成部分7.3 增强现实技术的工作原理与实现7.4 虚拟现实与增强现实的应用场景第八章：计算机图形学的数学基础8.1 计算机图形学中常用的数学知识8.2 向量与矩阵运算在图形学中的应用8.3 几何变换与坐标系统8.4 曲线与曲面的表示与绘制第九章：图像处理与计算机视觉9.1 图像处理的基本概念与技术9.2 图像滤波与边缘检测9.3 图像的特征提取与匹配9.4 计算机视觉的基本算法与应用第十章：计算机图形学项目实践10.1 项目实践的意义与目的10.2 项目实践的流程与方法10.3 常见图形学项目的案例分析10.4 学生项目实践的指导与评价重点和难点解析一、计算机图形学的定义与目的重点：图形学的基本概念，图形学与其他学科的关系，图形学的应用领域。
难点：图形学的核心问题，图形学的发展趋势。
二、图形表示与模型重点：图形的基本元素与属性，点、线、面的表示方法。
计算机图形学OpenGL(第三版)教案
《计算机图形学》教案2016年3月22日目录1.个人授课守则……………………………………………………………………2.课程概貌…………………………………………………………………………3.课程教学总体目标与要求………………………………………………………4.课程教学方式总体设计…………………………………………………………5.课程板书总体设计………………………………………………………………6.主页面板书设计…………………………………………………………………7.课程教学进度安排………………………………………………………………8.课时备课教案……………………………………………………………………8.1第1次课……………………………………………………………………8.2第2次课……………………………………………………………………8.3第3次课……………………………………………………………………8.4第4次课……………………………………………………………………8.5第5次课……………………………………………………………………8.6第6次课……………………………………………………………………8.7第7次课……………………………………………………………………8.8第8次课……………………………………………………………………8.9第9次课……………………………………………………………………8.10第10次课……………………………………………………………………8.11第11次课……………………………………………………………………8.12第12次课……………………………………………………………………9.课程综合性实验设计……………………………………………………………10.英语参考词……………………………………………………………………11.平时考勤与成绩记载汇总表…………………………………………………《计算机图形学》教案陆济湘 2015年12月第三版1 个人授课守则☆为人师表身体力行做阳光下纯净的代表，做黑夜中引路的烛光，布局平凡，杜绝市侩，求真求新，坦然一生。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3．4 字符属性
显示的字符外观由字体、大小、颜色和方向这 些属性控制。
3．4．1 文本属性
字体： Times New Roman、宋体、、仿宋等。 附加风格：下划线风格（实线（ ）、点
线（ ）、双线（ ））、黑体、斜体、 轮廓或影线风格。
分辨率提高一倍，阶梯状程度减小一倍
采用软件实现的方法，即：将低分辨率的 图形像素划分为许多子像素，在较高分辨率上 对各子像素的颜色值或灰度值进行计算，然后 采用某种平均算法，将原像素内的各子像素的 颜色值或灰度值的平均值作为该像素显示的颜 色值或灰度值，在较低分辨率的光栅图形设备 上进行显示。
3．5．2 简单的区域取样
矩阵表示法：
x' y'
x y
tx ty
练习
有个三角形的三个顶点的坐标分别 为（１，１），（２，４），（５， ２），现沿x轴方向平移3个单位，沿y轴 方向平移4个单位后的各坐标点的新坐 标．
4．2．2缩放（比例）
缩放（比例）变换改变对象的尺寸。缩放（比 例）变换是使图形按在x和y坐标轴方向分别按 比例因子Sx和Sy放大或缩小的变换。
3．3 区域填充属性
3．3．1 填充模式
区域显示有三种基本填充模式：具有颜色边界的空 心区域、使用纯色填充的实心区域、使用指定图案 或设计填充的区域。
空心区域通过仅显示边界轮廓并保持其内部颜 色与背景色相同而实现。
实心区域以单一颜色对区域内部进行填充，也 可以包含其边界。
3．3．2 图案填充
7
第四章 二维几何变换
图形变换一般是指将物体的几何信息经过放大、缩小、 平移和旋转等几何变换后产生新的图形。
它总是与相关的坐标系紧密相连的。从相对运动的观 点来看，图形变换既可以看作是图形相对于坐标系的变动， 即：坐标系固定不动，物体的图形在坐标系中的坐标值发 生变化；也可以看作是图形不动，但是坐标系相对于图形 发生了变动，从而使得物体在新的坐标系下具有新的坐标 值。
当在一个多灰度级的显示器上显示一条黑线，若 一个象素落在线条上，则将它置成黑色；若一个 象素与线条部分相交，根据相交部分的大小来选 择不同的灰度。相交部分大的象素更黑一些，相 交部分小的象素更白一些，这种方法将产生模糊 的边界，以此来减轻锯齿效应。
重叠区域面积的计算。
精确起点，则可以得到图中的D的值，利用D和直线 斜率k可以得到重叠区域的面积为：
光栅图形的走样有如下几种：
a) 产生阶梯或锯齿形； b) 细节或纹理绘制失真； c) 狭小图形遗失； d) 实时动画忽隐忽现、闪烁跳跃。
b) 细节或纹理绘制失真 造成走样的原因是由于采样频率太低造成的
欠采样。根据采样定理，为了避免走样，采样频 率至少应是信号最高频率的2倍。
c) 狭小图形遗失
运动图形闪烁
6
光栅图形的反走样方法主要有两类： 第一类是超采样或称后置滤波。这类算法的基
本思想着眼于提高分辨率即增加采样点。 第二类方法称为前置滤波。即：把像素作为一
个有限区域而不是一个面积为零的点来处理， 从而对区域采样。
3．5．1 提高分辨率
其基本思想在于提高分辨率即增加采样点，虽然 采用高分辨率的光栅图形显示器也是一个选择， 但它受到客观条件的限制，而且也不经济。
...
a2n
... ... ... ...
a m1
am2
...
a
mn
矩阵的加法、乘、逆、转置
4．2 基本变换
4．2．1 平移
平移变换是将图形对象沿直线路径从一个坐标 位置(x, y)移到另一个坐标位置(x′，y′)的 重定位。
它只改变物体的位置，不改变物体的大小和形 状。
平移变换的公式为：
练习
有个三角形的三个顶点的坐标分别 为（１，１），（２，４），（５， ２），现沿x轴方向放大3倍，沿y轴方向 放大1/2倍后的各坐标点的新坐标．
4．2．3旋转
旋转变换不改变物体的形状和大小，它是一种刚 性变换。旋转指的是将对象沿xy平面内的圆弧路 径重新定位。
为了实现旋转，需要指定旋转角θ和对象旋转 的旋转基准点位置。设P点的坐标为（x，y），使 P点绕坐标原点逆时针旋转θ角（θ>0）到达P′点。 旋转角θ的正值定义为绕基点逆时针旋转，负值则 以顺时针方向旋转对象。
对于小于像素尺寸 的图形对象，一方面， 如果它未能覆盖像素中 用于计算其属性的像素 中点，则这个对象将不 会显示出来；另一方面， 如果它覆盖了像素中用 于计算其属性的那一点， 它将不恰当地代表整个 像素的属性。
d) 实时动画忽隐忽现、闪烁跳跃
下图是一个小卡通动画序列中的三幅画。如果 像素的属性由其中心决定，则在第一帧中，这个小 卡通人是不可见的，在第二帧小卡通人可见，但第 三帧又不可见。这样，小卡通人给人的感觉不是在 缓慢地连续前进，而是一明一暗地在闪烁。
计算公式为： x′＝x·Sx y′＝y·Sy
矩阵的形式
(1)当Sx= Sy=1时，为恒等比例变换，即图形不变； (大2)；当Sx= Sy>1时，图形沿两个坐标轴方向等比例放 (小3)；当Sx= Sy<1时，图形沿两个坐标轴方向等比例缩 (例4变)当换S。x≠ Sy时，图形沿两个坐标轴方向作均匀的比
3．4．2 标记属性
标记符号是一种单一字符，它以不同的颜色和不 同的大小进行显示。标记类型的类型码是1到5的 整数，分别指定点（.）、垂直交叉（+）、星号 （*）和对角交叉（×）。
3．5 光栅图形反走样
Bresenham直线算法生成的直线图形一般都呈 阶梯状（见下图），实际上，这是光栅图形的一 种走样现象。这种走样现象是由于采用离散量表 示连续量引起的。通常，我们把由离散量表示连 续量引起的失真称为走样；把减少或克服走样效 果的技术称为反走样技术，简称反走样。
通常图形变换只改变物体的几何形状和大小，但是不 改变其拓扑结构。
4．1 图形变换基础
4．1．1 矢量运算
两矢量和的和、点积、长度、叉积。
两个矢量分别为： （x1,y1,z1)和（x2,y2,z2）
4．1．2 矩阵计算
m行n列矩阵A，m╳n矩阵：
a11 a12 ... a1n
A
a
21
a 22