1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、 課程中文名稱(課程英文名稱)：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（Computer Graphics）二、 課程編碼：三、 課程目標(biāo)和基本要求：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)選修課程。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支，其應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛。該課程的教學(xué)目的與任務(wù)是讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，掌握對(duì)設(shè)計(jì)、使用和理解計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)所需的基本理論。本課程實(shí)驗(yàn)包括圖形的顯示和輸出技術(shù)、基本圖形生成算法、圖形的各種變換、曲線和曲面的繪制、圖形的剪取、隱線和隱面的消除和產(chǎn)生有真實(shí)感圖形的方法。用C+(或C)結(jié)合OpenGL圖形庫進(jìn)行與理論教學(xué)配合的實(shí)驗(yàn)。四、 課程總學(xué)時(shí)： 54

2、學(xué)時(shí) 理論： 36 學(xué)時(shí)；實(shí)驗(yàn)： 18 學(xué)時(shí)五、 課程總學(xué)分: 2.5 學(xué)分六、 適用專業(yè)和年級(jí)：信息與計(jì)算專業(yè)，4年級(jí)第1學(xué)期七、 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目匯總表：序號(hào)實(shí)驗(yàn)編號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)類別實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)要求每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)一C+圖形程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2專業(yè)演示性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)二基本圖元生成算法2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)三填充算法2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)四OpenGL基礎(chǔ)2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)五二維變換2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)六二維裁剪2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)七樣條曲線與樣條曲面2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)八三維變換與三維觀察2專業(yè)驗(yàn)證性必修同班級(jí)人數(shù)實(shí)驗(yàn)九真實(shí)感圖形的生成與處

3、理2專業(yè)綜合性必修同班級(jí)人數(shù)八、大綱內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)序號(hào)1實(shí)驗(yàn)名稱 C+圖形程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠訡+Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，熟悉Windows圖形程序設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，為今后的圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)打下必要的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 在C+Builder集成開發(fā)環(huán)境中編寫一個(gè)Windows應(yīng)用程序。應(yīng)用程序的窗體中每隔1秒交替顯示“Hello, World!” 和“世界,你好!”。2. 參考補(bǔ)充材料“利用C+Builder開發(fā)基于圖形的應(yīng)用程序”，寫一個(gè)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)程序的框架。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)2實(shí)驗(yàn)名稱 基本圖元生成算法實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 以C+Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)整數(shù)中點(diǎn)畫

4、線法和Bresenham畫線法，繪制直線；2. 以C+Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圓的中點(diǎn)畫法和橢圓的中點(diǎn)畫法。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 實(shí)現(xiàn)斜率k在0和1之間時(shí)的整數(shù)中點(diǎn)畫線法和Bresenham畫線法。2. 選作：實(shí)現(xiàn)任意斜率的整數(shù)中點(diǎn)畫線法和Bresenham畫線法。3. 利用中點(diǎn)畫圓法，繪制第二個(gè)八分圓；利用中點(diǎn)畫橢圓法，繪制第一象限內(nèi)的四分之一橢圓。4. 選作：利用上述基本算法及對(duì)稱性，繪制整圓和整橢圓。（提示：因?yàn)槔L圖區(qū)域的原點(diǎn)在左上角，所以繪制整圓和整橢圓時(shí)要作平移變換。） 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)3實(shí)驗(yàn)名稱 填充算法實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠訡+Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)

5、邊緣填充算法與種子填充算法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)一中提供的圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)框架，編寫程序?qū)崿F(xiàn)邊緣填充算法。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)一中提供的圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)框架，編寫程序?qū)崿F(xiàn)種子填充算法。主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)4實(shí)驗(yàn)名稱 OpenGL基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠訴isual C+為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，練習(xí)編寫簡單的OpenGL入門程序。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編制一個(gè)程序繪制GLUT中的三維茶壺模型，并編譯運(yùn)行。建議使用線框模型，也可嘗試一下實(shí)體模型。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)5實(shí)驗(yàn)名稱 二維變換實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?了解OpenGL二維圖形變換的三個(gè)函數(shù)及其計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論基礎(chǔ)；2嘗試?yán)肙penGL編寫一個(gè)二維圖形變

6、換的小程序。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 在理解的基礎(chǔ)上，編寫一個(gè)基于OpenGL的程序，繪制一個(gè)三角形，并分別繪制這個(gè)三角形經(jīng)平移、縮放、旋轉(zhuǎn)后的結(jié)果。2.（選作）僅利用C+Builder（不用OpenGL）編寫一個(gè)程序，功能有平面圖形的平移、縮放、錯(cuò)切、旋轉(zhuǎn)等。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)6實(shí)驗(yàn)名稱 二維裁剪實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠訡+Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)線段裁剪的Cohen-Sutherland算法和Liang-Barsky算法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)Cohen-Sutherland算法和Liang-Barsky算法。要求程序界面上有裁剪窗口，能用鼠標(biāo)畫直線，然后用裁剪算法進(jìn)行裁剪。 主要實(shí)驗(yàn)儀器

7、與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)7實(shí)驗(yàn)名稱 樣條曲線與樣條曲面實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 以C+ Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，練習(xí)編寫B(tài)樣條曲線的演示程序，理解相應(yīng)的圖形學(xué)原理和編程原理。2. 以C+ Builder或Visual C+為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編寫二次曲面、Bezier曲線曲面、NURBS曲線曲面的演示程序，理解相應(yīng)的編程原理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 以C+ Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，寫一個(gè)B樣條曲線的演示程序，要求能夠選擇曲線的次數(shù)（2次或3次），能夠選擇均勻的和準(zhǔn)均勻的B樣條曲線，并且能夠拖動(dòng)已經(jīng)畫好的控制頂點(diǎn)來控制曲線。2. 以C+ Builder或Visual C+為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編制課本第173

8、頁至191頁的所有演示程序，自學(xué)相應(yīng)的編程知識(shí)。3. （選作）選擇如下曲面的一種：二次曲面，Bezier曲面，NURBS曲面，自行設(shè)定圖形參數(shù)，加以繪制，并利用第八章所學(xué)的知識(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)視點(diǎn)，對(duì)該曲面進(jìn)行觀察。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)8實(shí)驗(yàn)名稱 三維變換與三維觀察實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠訴isual C+為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，練習(xí)編寫OpenGL三維圖形變換程序，理解相應(yīng)的圖形學(xué)原理和編程原理。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 .編制書P221, 231上的程序，并編譯運(yùn)行。理解矩陣堆棧、圖形變換函數(shù)的原理，掌握其用法。2.編制書P225上的程序并編譯運(yùn)行，并對(duì)程序作如下修改，然后編譯運(yùn)行，同時(shí)體會(huì)gluPerspe

9、ctive(), gluLookAt(), glTranslate*()等函數(shù)的作用。1)將程序中g(shù)luPerspective()的第一個(gè)參數(shù)fovy改為30.0和70.0，觀察程序的效果，思考并回答為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的效果。2)將函數(shù)glTranslatef()的第三個(gè)參數(shù)分別改為1.0和-1.0，觀察、思考并回答為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的效果。3)將glTranslatef()改為效果不變的對(duì)應(yīng)的函數(shù)gluLookAt()。3. 練習(xí)安裝C+Builder上的OpenGL控件；并學(xué)習(xí)如何利用該控件開發(fā)OpenGL程序。將所給的cube.c轉(zhuǎn)換為在C+Builder上的程序。將*.cpp文件和*.h文

10、件貼在這里。4.（選作）利用OpenGL開發(fā)一個(gè)完整的二維或三維圖形變換的演示程序。 主要實(shí)驗(yàn)儀器與器材個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)序號(hào)9實(shí)驗(yàn)名稱 真實(shí)感圖形的生成與處理實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 以C+ Builder或Visual C+為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編寫有關(guān)著色處理、光照、材質(zhì)、紋理的演示程序，理解相應(yīng)的編程原理。2. 綜合運(yùn)用本課程所學(xué)的有關(guān)知識(shí)，編寫具有一定真實(shí)感效果的程序。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 . 以C+ Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編制一個(gè)演示程序，程序的效果為一個(gè)兩面材質(zhì)不同的波紋狀曲面片，曲面片可用鼠標(biāo)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)。2. 以C+ Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編制一個(gè)演示程序，程序的效果為一個(gè)兩面材質(zhì)不同的波紋狀曲面片，在曲面的兩面貼上紋理，曲面片可用鼠標(biāo)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)。3. 以C+ Builder為程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，編制程序演示一個(gè)可以滾動(dòng)的立