清华大学：《计算机图形学》课程教学大纲

计算机图形学教学大纲 、课程目标 本课程是为继续教育学院开设的研究生课程,旨在介绍计算机图形学的基本概念、理 论、方法和系统,既向学生传授图形学的经典方法和最新成果,也注重培养学生动手实践 能力。本课程课堂学习48学时 教学环节与考核安排 本课程以课堂教学、上机实践、课后作业相结合的方式进行教学。上机题和作业题在 上完相关内容后布置。学生在作业布置后2周内交。上机作业在学期结束前,交上机实验 结果和实验报告 考核以笔试为主,占60%,上机实践占30%,作业占109% 用于答疑的 Email为 agence.cs. tsinghua.edu.cn 三、课本及参考书 教材 计算机图形学”,孙家广等著,清华大学出版社,第三版 参考书: 1.“计算机图形学教程”,唐荣锡、汪嘉业、彭群生,科学出版社 2. Computer Graphics (C version), Donald Hearn, M Pauline Baker, H 华大学出版社, Prentice Hall出版社,1998。 四、讲课内容安排 第1次绪论:计算机图形学的研究内容,发展的历史回顾, 应用及研究前沿,图形设备 第2次光栅图形学(一):直线段的扫描转换算法(数值微分(DDA)法,中点画线法, Bresenham算法),圆弧的扫描转换算法,多边形的扫描转换与区域填充 第3次光栅图形学(二):字符,裁剪(直线段裁剪, Cohen- Sutherland裁剪, 中点分割裁剪算法,梁友栋一 Barsky算法),多边形裁剪,字符裁剪 第4次光栅图形学(三):反走样( antialiasing),消隐的分类,消除隐藏线, 消除隐藏面,画家算法,Z缓冲区(Z- Buffer)算法 第5次光栅图形学(四):扫描线Z- buffer算法,区间扫描线算法,区域子分割算 法( Harnack算法),光线投射算法 第6次几何造型基本概念,参数曲线和曲面基础, Bezier曲线的定义和性质 第7次 Bezier曲线的递推( de casteljau)算法, Bezier曲线的拼接, Bezier曲线的升 阶与降阶, Bezier曲面,三边 Bezier曲面片 第8次B样条的递推定义和性质,B样条曲线的性质, de boor算法,节点插入算法 第9次B样条曲面, NURBS曲线的定义,齐次坐标表示,权因子的几何意义,圆锥曲线的 NURBS表示, NURBS曲线的修改,非均匀有理B样条( NURBS)曲面, Coons曲面 第10次形体在计算机内的表示,形体的边界表示模型,边界表示的基本实体,边界表 的数据结构,欧拉操作,集合运算

计算机图形学教学大纲 一、课程目标 本课程是为继续教育学院开设的研究生课程，旨在介绍计算机图形学的基本概念、理 论、方法和系统，既向学生传授图形学的经典方法和最新成果，也注重培养学生动手实践 能力。本课程课堂学习 48 学时。 二、教学环节与考核安排 本课程以课堂教学、上机实践、课后作业相结合的方式进行教学。上机题和作业题在 上完相关内容后布置。学生在作业布置后 2 周内交。上机作业在学期结束前，交上机实验 结果和实验报告。 考核以笔试为主，占 60％，上机实践占 30％，作业占 10％。 用于答疑的 Email 为 cg@ncc.cs.tsinghua.edu.cn 三、课本及参考书 教材： “计算机图形学”，孙家广等著，清华大学出版社，第三版。 参考书： 1. “计算机图形学教程”，唐荣锡、汪嘉业、彭群生，科学出版社。 2. Computer Graphics (C version), Donald Hearn, M Pauline Baker, 清 华大学出版社，Prentice Hall 出版社，1998。 四、讲课内容安排 第1次 绪论: 计算机图形学的研究内容, 发展的历史回顾, 应用及研究前沿, 图形设备 第2次 光栅图形学 （一）: 直线段的扫描转换算法 ( 数值微分(DDA)法,中点画线法, Bresenham 算法), 圆弧的扫描转换算法, 多边形的扫描转换与区域填充 第3次 光栅图形学 （二）: 字符， 裁剪 ( 直线段裁剪,Cohen-Sutherland 裁剪, 中点分割裁剪算法, 梁友栋－Barskey 算法), 多边形裁剪，字符裁剪 第4次 光栅图形学 （三）: 反走样 (antialiasing)， 消隐的分类，消除隐藏线， 消除隐藏面，画家算法， Z 缓冲区(Z-Buffer)算法 第5次 光栅图形学 （四）: 扫描线 Z-buffer 算法， 区间扫描线算法，区域子分割算 法 (Warnack 算法)， 光线投射算法 第 6 次 几何造型基本概念，参数曲线和曲面基础， Bezier 曲线的定义和性质 第7次 Bezier 曲线的递推(de Casteljau)算法， Bezier 曲线的拼接，Bezier 曲线的升 阶与降阶， Bezier 曲面， 三边 Bezier 曲面片 第 8 次 B 样条的递推定义和性质, B 样条曲线的性质, de Boor 算法,节点插入算法 第 9 次 B 样条曲面, NURBS 曲线的定义, 齐次坐标表示, 权因子的几何意义,圆锥曲线的 NURBS 表示, NURBS 曲线的修改,非均匀有理 B 样条（NURBS）曲面, Coons 曲面 第 10 次 形体在计算机内的表示, 形体的边界表示模型, 边界表示的基本实体,边界表 示 的数据结构, 欧拉操作, 集合运算

第11次求交分类策略,基本的求交算法,实体造型系统简介( Parasolid系统,ACIS系 统) 第12次真实感图形学(一):颜色视觉,简单光照明模型 第13次真实感图形学(二):局部光照明模型,透明效果的简单模拟, Whitted光透射模 型, Hall光透射模型,简单光反射透射模型 第14次真实感图形学(三):纹理映射,光线跟踪算法 第15次真实感图形学(四):光线跟踪算法加速,实时真实感图形学技术简介,复习 五、上课教师及助教 1.教师:胡事民副教授、周登文副教授 2.助教:王涛博士生、王斌博士生 3.联系方式:电话62782052,传真6277118 Email: shiminetsinghua. edu. cn, zdw@tsinghua. edu. cn wangt@ncc.cs.tsinghua.edu.cn,wangbencc.cs.tsinghua.edu.cn 以上联系方式用于和继续教育学院联系。 用于答疑的 Email为 agEnce,cs, tsinghua.edu.cn 4.简历 胡事民,1968年生,博士,副教授、国家CAD工程中心副主任,研究领域为计算机 辅助几何设计、计算机图形学、面向内容的图形图象检索:在CAGD、CAD、 CVGIP、JCST 计算机学报、软件学报等国内外刊物上发表学术论文四十余篇,并主持国家863计划重大 目标产品项目“基于线框、曲面、实体、特征表示的产品造型与设计系统”的研制与开发 工作。获教育部科技进步奖两项。 周登文,1966年生,副教授、主要从事计算机图形学等课程的教学,及研究工作。研 究领域为计算机辅助几何设计技术、计算机图形学、CAD/CAM集成技术、数控加工的算法 与系统、基于CAD模型的快速成形技术与系统等,参加多项国家自然科学基金项目和国家 863高科技项目

第 11 次 求交分类策略, 基本的求交算法, 实体造型系统简介(Parasolid 系统, ACIS 系 统) 第 12 次 真实感图形学(一)：颜色视觉，简单光照明模型 第 13 次 真实感图形学(二)：局部光照明模型，透明效果的简单模拟,Whitted 光透射模 型, Hall 光透射模型, 简单光反射透射模型 第 14 次 真实感图形学(三 )： 纹理映射, 光线跟踪算法 第 15 次 真实感图形学(四)：光线跟踪算法加速，实时真实感图形学技术简介，复习 五、上课教师及助教 1. 教师： 胡事民副教授、周登文副教授 2. 助教： 王涛博士生、王斌博士生 3．联系方式：电话 62782052， 传真 62771138 Email: shimin@tsinghua.edu.cn, zdw@tsinghua.edu.cn wangt@ncc.cs.tsinghua.edu.cn, wangb@ncc.cs.tsinghua.edu.cn 以上联系方式用于和继续教育学院联系。 用于答疑的 Email 为 cg@ncc.cs.tsinghua.edu.cn 4. 简历: 胡事民，1968 年生， 博士，副教授、国家 CAD 工程中心副主任，研究领域为计算机 辅助几何设计、计算机图形学、面向内容的图形图象检索；在 CAGD、CAD、CVGIP、JCST、 计算机学报、软件学报等国内外刊物上发表学术论文四十余篇，并主持国家 863 计划重大 目标产品项目“基于线框、曲面、实体、特征表示的产品造型与设计系统”的研制与开发 工作。获教育部科技进步奖两项。 周登文，1966 年生，副教授、主要从事计算机图形学等课程的教学，及研究工作。研 究领域为计算机辅助几何设计技术、计算机图形学、CAD/CAM 集成技术、数控加工的算法 与系统、基于 CAD 模型的快速成形技术与系统等，参加多项国家自然科学基金项目和国家 863 高科技项目