Why to study:

计算机图形学是计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术等专业的必修课或专业选修课。

计算机图形学相关的应用广泛：主要包括计算机辅助设计、虚拟现实、训练模拟、数据可视化与数字娱乐，它是打造“元宇宙”的基础科学和技术。

What to study:

本课程主要讨论计算机图形学中的基本理论与算法，而不是基于其上建立的面向应用的工具软件的设计和使用。

课堂讲授是本课程的主要教学方式，并且要求学生完成相应的作业和编程项目。

本课程的主要内容包括主要是包括变换，齐次坐标系，摄像机投影模型，二维与三维裁剪方法、隐藏面消除、光照着色模型、光线跟踪模型等的渲染技术；其次是网格造型，曲线曲面与计算，分型，粒子系统等几何造型技术； 以及比较基础的交互和动画技术。

为了学生课下实践的需要，基于图形API的开发技术也会在本课程中加以介绍（如openGL/webGL等)。

目标：

学生通过学习，可以了解和掌握计算机图形学的基本原理，主要技术和发展方向，并通过小型应用开发增强学生提出问题，分析问题、设计解决方案和系统编程实现的专业能力，为今后从事相关工作打下扎实基础。

源课程特点：

课程有管线视角、理论体系完整、编程框架先进三个特点：

第一，管线视角的图形学，按照图形渲染管线的三个概念阶段，即应用程序阶段、几何阶段、光栅化阶段来组织课程内容，将整个课程内容划分为五篇：基础篇、应用程序、几何阶段、光栅化阶段、高级话题。

第二，构建完整的理论体系，将传统理论和图形新发展结合起来，既包括朴素的软光栅、经典的造型技术，也包括真实感图形学的光照、纹理、阴影等内容，在这些内容中不仅体现经典的算法，还包括一些新的算法如实时光线追踪、法线贴图、实时动态阴影等。

第三，搭建先进实用的编程框架，基于可编程管线进行图形编程，采用主流的图形标准OpenGL，并用采用其着色器语言OpenGL Shading Language（简称GLSL）进行着色器的编写（Shader的编写思想与Unity3D相通）。这个图形编程框架充分利用了日趋强大的GPU的计算能力，和目前工业界的实际做法完全相通。设置了从在一个窗口中绘制多边形到粒子系统、延迟渲染的多个进阶实验，逐步提高学生的图形编程能力。

源课程实验将提供配套代码的下载链接。

https://github.com/wanlin405/Computer-Graphics

为了使对计算机图形学感兴趣的同学们拥有更好的学习体验，本次我们的计算机图形学课程将添加了光栅渲染器和PBR渲染器的演示。

1、让学生学习计算机图形学理论基础知识；

2、让学生了解基于GPU的可编程渲染流水线架构；

3、让学生基于较新的底层图形编程接口完成某3D图形项目开发，提高实践能力；

4、让大家感觉渲染影片、开发游戏引擎、实现虚拟现实应用、进行科学计算可视化并非遥不可及。

学习方法及要求:

1.课前预习线上视频等资料

2.课堂讲解重难点，讨论答疑和练习

3.课后完成线上作业

4. 期末提交课程报告及项目（文档，可执行代码和源码）

1、数学知识：基本几何，线性代数为主，其次微积分和概率统计

2、编程基础：程序设计基础，数据结构和算法设计

1.交互式计算机图形学（第八版) (英文版）（美）爱德华 安杰尔，戴夫 斯赖纳 著。-北京：电子工业出版社，2020.8 ，ISBN:978-7-121-39398-3（注：第七版有中文翻译版）

2. Fundamentals of Computer Graphics(5th Edition);   Steve Marschner , Peter Shirley.  2015（注：第二版有中文翻译版)

3. GAMES101: 现代计算机图形学入门https://sites.cs.ucsb.edu/~lingqi/teaching/games101.html

4. Computer Graphics with openGL(fourth version) , Donald Hearn M.Pauline Baker , 2014(有中文翻译版，蔡士杰等译，电子工业出版社）

5. Computer Graphics: Principles and Practice(Third Edition), Join F. Hughes.2014(有中文翻译版，彭群生等译，北京机械工业出版社）

6. Real-Time Rendering (4th Edition); Tomas Akenine-Mo¨ller , Eric Haines , Naty Hoffman .2018

1.课程期末是考试还是考察？
回答：是考察形式，提交课程报告和项目代码。

2.学习课程的先修知识有哪些？

回答：至少有线性代数基础，有编程基础，修学过数据结构和算法设计。