计算机图形学
计算机图形学
1000+ 人选课
更新日期:2025/06/10
开课平台学银在线
开课高校太原工业学院
开课教师孔令德王铮傅宏智李丽亚
学科专业工学计算机类
开课时间2025/02/10 - 2025/08/10
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

计算机图形学是研究使用计算机把描述图形的几何模型通过指定的算法和程序转化为图像显示的一门学科,主要讲解建模、渲染、动画和人机交互四部分内容。本课程不借助于外部图形库,单纯使用C++语言讲授建模与算法,实现了算法-代码-效果的完全统一。在建模方面,讲解自由曲面建模技术,构建双三次Bezier曲面模型;在渲染方面,按照计算机图形学算法原理,自主开发“透视”、“消隐”、“光照”、“纹理”的渲染函数并封装为类,给出了一套源代码开源的三维图形渲染系统(该系统2019年山西省教学成果二等奖)。本课程基于双缓冲技术建立动画环境,所绘制的真实感图形全部在动画环境中进行展示,所绘制的效果可以和OpenGL相媲美。

本课程是国家级一流课程,所使用的教材是“十二五普通高等教育国家级规划教材”一套4本(《计算机图形学基础教程(VisulaC++版)》《计算机图形学实践教程(VisulaC++版)》《计算机图形学习题解答与编程实践(VisulaC++版)》《计算机图形学实验及课程设计(VisulaC++版)》,开发了大量的案例可供学生选用。课程教学团队共获得计算机图形学方向的山西省教学成果奖六项,其中两项特等奖。

本课程的口号是“ 以屏幕为画板,以代码为画笔,绘制三维真实感图形”。思维导图为:以“真实感图形”为主线,模型“建”起来——二维到三维线框模型;模型“动”起来——二维和三维几何变换;模型“看”起来——透视投影变换;模型“亮”起来——光照模型;模型“真”起来——纹理映射。本课程既培养学生的建模能力、也培养学生的渲染能力,既锻炼学生的算法设计能力,也锻炼学生的编程能力。要想从事游戏项目的开发,请跟我来!



课程大纲

导论

  • 1.1 欢迎来到计算机图形学
  • 1.2 计算机图形学知识点-思维导图

MFC绘图基础

  • 2.1 双缓冲动画技术-小球碰撞动画

基本图形的扫描转换

  • 3.1 DDA算法
  • 3.2 Bresenham算法
  • 3.3 直线的中点算法
  • 3.4 圆的中点算法
  • 3.5 椭圆中点算法
  • 3.6 直线的反走样算法

多边形填充

  • 4.1 多边形的扫描转换
  • 4.2 光滑着色模式填充三角形
  • 4.3 有序边表算法
  • 4.4 边填充算法

二维变换与裁剪

  • 5.1 二维变换
  • 5.2 Cohen-Sutherland裁剪算法
  • 5.3 中点分割算法
  • 5.4 Liang-Barsky算法
  • 5.5 多边形裁剪算法

三维变换与投影

  • 6.1 三维变换
  • 6.2 平行投影
  • 6.3 透视投影
  • 6.4 正交投影

自由曲线与曲面

  • 7.1 Bezier曲线
  • 7.2 三次Bezier曲线拼接圆算法
  • 7.3 双三次Bezier曲面片算法
  • 7.4 双三次Bezier曲面
  • 7.5 双三次Bezier曲面片拼接球算法
  • 7.6 Utah茶壶三维线框模型算法
  • 7.7 三次Bezier曲线测量工具

建模与消隐

  • 8.1 边界表示法
  • 8.2 地理划分球体建模
  • 8.3 柏拉图多面体建模
  • 8.4 递归细分球体建模
  • 8.5 圆柱和圆锥的建模
  • 8.6 圆环建模
  • 8.7 背面剔除算法
  • 8.8 ZBuffer算法
  • 8.9 画家算法

光照模型

  • 9.1 颜色模型
  • 9.2 简单光照模型
  • 9.3 设计材质类、光源类、光照类
  • 9.4 明暗处理算法
  • 9.5 光照线框球
  • 9.6 Utah茶壶光照模型算法
  • 9.7 聚光灯算法
  • 9.8 Cook-Torrance局部光照模型算法
  • 9.9 线性透明算法
  • 9.10 两步阴影算法

纹理映射

  • 10.1 颜色纹理映射算法
  • 10.2 球面环境映射球方法
  • 10.3 球面环境映射立方体方法
  • 10.4 投影纹理映射
  • 10.5 两步纹理映射
  • 10.6 三维纹理映射
  • 10.7 几何纹理映射
  • 10.8 纹理反走样