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计算机图形学原理
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spContent=计算机图形学是元宇宙、大数据可视化、数字孪生、3D CAD、3D打印等新兴数字技术中非常重要的组成部分,并逐步成为推动我国新兴产业和数字经济持续发展不可缺少的一项关键技术。为了使得培养的人才能够适应上述发展的需求,各大高校在计算机相关的专业(如计算机科学与技术、数字媒体技术等)广泛开设了计算机图形学课程,并将其作为学生系统掌握计算机图形学的核心必修课程。
—— 课程团队
课程概述

《计算机图形学原理》是我校数字媒体技术专业学生学习图形基础知识的主干课程,是培养学生在计算机图形学领域的能力、开展后续专业课程(如三维交互动画、游戏程序设计、人机交互技术、虚拟现实技术等)学习的重要基础课程。

 课程对照主流图形管线的模块设置章节,主要包括:光栅化、几何变换(二维和三维)、视点和投影变换、几何图元裁剪、区域填充(多边形光栅化、片元处理)、图元可视化(消隐)、三维模型表示方法、自由曲线曲面、光照计算-直接光照、光照计算-全局光照、纹理映射和阴影处理。

授课目标

依据服务数字经济发展的办学定位,我校数字媒体技术专业(国家级一流本科专业)以培养开发媒体软件的工程人才为目标。本课程是开发主流图形应用(主流媒体软件)其核心(图形管线)的基础,也是上述专业大二学生的必修课。课程目标分以下三个层次:

 知识层:可描述主流图形管线的结构及主要模块;可阐述几何、光照、纹理等元素在管线中的表示、处理和显示。

 能力层:可编程复杂度一般的图形管线的各个模块(如几何变换、光照计算、纹理映射);可分析和识别复杂度一般的图形管线中存在的问题(如纹理走样、消隐失败)。

 素质层:具备系统的图形管线工程思维和追求图形管线渲染效果及效率精益求精的大国工匠精神,可改良或设计图形管线以支持一般复杂度的图形应用。

成绩要求

    本课程采用过程性评价与终结性评价相结合的方法对学生的学习进行引导。具体来说,从线上线下、多角度、全过程开展 。各项成绩总体框架构成见表1(根据具体教学内容安排可适当调整,最终具体构成见评分标准):


各项成绩总体指导性框架



课程大纲
预备知识

英语、程序设计、线性代数、高等数学

参考资料
  1. 潘万彬, 王毅刚,曹伟娟等,《线上线下混合式计算机图形学基础实验教程》,西安电子科技大学出版社出版
  2. 约翰·F.休斯,安德里斯·范·达姆等,译者:彭群生,吴鸿智等, 《计算机图形学原理及实践》,原书第3版,机械工业出版社
  3. 孔令德,《计算机图形学:基于MFC三维图形开发》(第2版),清华出版社
  4. 孙家广等,《计算机图形学基础教程》,清华出版社
  5. 倪明田等,《计算机图形学》,北京大学出版社
  6. 万琳,《计算机图形学》,https://www.icourse163.org/course/HUST-1003636001
  7. Steve Marschner, Peter Shirley, 《Fundamentals of computer graphics》(Fifth edition), Boca Raton: CRC Press
  8. Rimon Elias, 《Digital Media:A Problem-solving Approach for Computer Graphics》, Springer Cham Heidelberg New York Dordrecht London