计算机图形学教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍计算机图形学的定义计算机图形学的发展历程计算机图形学的应用领域1.2 图形与图像的区别图像的定义图形的定义图形与图像的联系与区别1.3 计算机图形学的基本概念像素与分辨率矢量与栅格颜色模型图像文件格式第二章：二维图形基础2.1 基本绘图函数画点函数画线函数填充函数2.2 图形变换平移变换旋转变换缩放变换2.3 图形裁剪矩形裁剪贝塞尔曲线裁剪多边形裁剪第三章：三维图形基础3.1 基本三维绘图函数画点函数画线函数填充函数3.2 三维变换平移变换旋转变换缩放变换3.3 光照与材质基本光照模型材质的定义与属性光照与材质的实现第四章：图像处理基础4.1 图像处理基本概念像素的定义与操作图像的表示与存储图像的数字化4.2 图像增强对比度增强锐化滤波4.3 图像分割阈值分割区域生长边缘检测第五章：计算机动画基础5.1 动画基本概念动画的定义与分类动画的基本原理动画的制作流程5.2 关键帧动画关键帧的定义与作用关键帧动画的制作方法关键帧动画的插值算法5.3 骨骼动画骨骼的定义与作用骨骼动画的制作方法骨骼动画的插值算法第六章：虚拟现实与增强现实6.1 虚拟现实基本概念虚拟现实的定义与分类虚拟现实技术的关键组件虚拟现实技术的应用领域6.2 虚拟现实实现技术头戴式显示器（HMD）位置追踪与运动捕捉交互设备与手势识别6.3 增强现实基本概念与实现增强现实的定义与原理增强现实技术的应用领域增强现实设备的介绍第七章：计算机图形学与人类视觉7.1 人类视觉系统基本原理视觉感知的基本过程人类视觉的特性和局限性视觉注意和视觉习惯7.2 计算机图形学中的视觉感知视觉感知在计算机图形学中的应用视觉线索和视觉引导视觉感知与图形界面设计7.3 图形学中的视觉错误与解决方案常见视觉错误分析避免视觉错误的方法提高图形可读性与美观性第八章：计算机图形学与艺术8.1 计算机图形学在艺术创作中的应用数字艺术与计算机图形学的交融计算机图形学工具在艺术创作中的使用计算机图形学与艺术的创新实践8.2 计算机图形学与数字绘画数字绘画的基本概念与工具数字绘画技巧与风格数字绘画作品的创作与展示8.3 计算机图形学与动画电影动画电影制作中的计算机图形学技术3D动画技术与特效制作动画电影的视觉艺术表现第九章：计算机图形学的未来发展9.1 新兴图形学技术的发展趋势实时图形渲染技术基于物理的渲染动态图形设计9.2 计算机图形学与其他领域的融合计算机图形学与的结合计算机图形学与物联网的结合计算机图形学与生物医学的结合9.3 计算机图形学教育的未来发展图形学教育的重要性图形学教育的发展方向图形学教育资源的整合与创新第十章：综合项目实践10.1 项目设计概述项目目标与需求分析项目实施流程与时间规划项目团队组织与管理10.2 项目实施与技术细节项目技术选型与工具使用项目开发过程中的关键技术项目测试与优化10.3 项目成果展示与评价项目成果的展示与推广项目成果的评价与反馈重点和难点解析一、图像的定义与图像的定义，图形与图像的联系与区别1. 学生是否能够理解并区分图像和图形的概念。
计算机图形学讲义教学要求1、了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术；2、了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法；3、对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识；4、具有一定实践体会和相关的编程能力。
教材或参考书：1、孙家广：计算机图形学（第三版），清华大学出版社，1999。
2、主要参考书：3、倪明田等，“计算机图形学”，北京大学出版社，1999。
4、Donald Hearn, M. Pauline Baker ,“Computer Graphics (C Version)”, Prentice Hall , 1997.5、James D. Foley, Andries van Dam etc., “Introduction to Computer Graphics”,Addison-Wesley, 1996第一章计算机图形学基本知识（计算机图形学综述）计算机技术的飞速发展，使得计算机的应用日益普及和深入。
随着计算机硬件技术、网络技术以及多媒体技术的发展，计算机图形学领域的理论与方法已被越来越多的从事计算机应用的人员所重视。
计算机图形学是伴随着计算机技术和外围设备而产生和发展起来的。
●什么是计算机图形学？–计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。
–计算机图形学计算机科学中，最为活跃、得到广泛应用的分支之一1.1 研究内容1.2 发展历史1.3 计算机图形学的应用及研究前沿1.1 研究内容何谓图形构成图形的要素图形的两种表示法图形学所研究的内容图形以及构成图形的要素●图形：计算机图形学的研究对象–能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象–包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等●构成图形的要素–几何要素：刻画对象的轮廓、形状等–非几何要素：刻画对象的颜色、材质等计算机中表示图形的方法–点阵表示●枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成)●简称为图像（数字图像）–参数表示●由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+属性参数(颜色、线型等)来表示图形●简称为图形：●图形主要分为两类：●基于线条信息表示●明暗图(Shading)什么是计算机图形学●定义：计算机图形学是研究怎样用数字计算机生成、处理和显示图形的一门学科。
《图形的初步认识》讲义一、图形的世界在我们的日常生活中，图形无处不在。
从我们居住的房屋、行走的道路，到使用的各种物品，都充满了各种各样的图形。
当我们抬头仰望天空，看到的太阳是圆形的；低头看向脚下，地砖可能是正方形或长方形的。
甚至我们阅读的书籍、观看的电视屏幕，也都有着特定的形状。
图形不仅存在于我们身边的实体物品中，在虚拟的世界里，比如计算机图形学、数学的几何领域，图形同样扮演着重要的角色。
可以说，图形是我们认识世界、理解世界的一种重要方式。
二、点、线、面、体1、点点是最基本的图形元素，它没有大小和形状，只有位置。
我们可以把点想象成一颗极小极小的沙粒，或者是夜空中一颗遥远的星星。
在数学中，点通常用一个大写字母来表示，比如点 A 、点 B 。
2、线线是由无数个点连续排列而成的。
线可以分为直线和曲线。
直线是笔直的，没有弯曲的部分，能够向两端无限延伸。
而曲线则是弯曲的，比如圆的周长就是一条曲线。
直线可以用两个点来确定，比如直线 AB 。
在实际生活中，像电线杆之间的电线、笔直的公路，都可以近似地看作直线。
3、面面是由线移动所形成的轨迹。
面可以分为平面和曲面。
平面是平的，比如桌面、墙面；曲面则是弯曲的，像篮球的表面、圆柱的侧面。
常见的平面图形有三角形、四边形（包括正方形、长方形、平行四边形、梯形等）、圆形等。
4、体体是由面围成的。
常见的体有正方体、长方体、圆柱体、圆锥体、球体等。
例如，一个正方体有六个面，每个面都是正方形；一个圆柱体由两个圆形的底面和一个侧面组成。
三、角1、角的定义角是由两条有公共端点的射线组成的图形。
这个公共端点叫做角的顶点，这两条射线叫做角的两条边。
2、角的度量我们通常用度来度量角的大小。
把一个圆平均分成 360 等份，每一份所对的角的大小是 1 度，记作 1°。
角可以分为锐角（小于 90 度）、直角（等于 90 度）、钝角（大于90 度小于 180 度）、平角（等于 180 度）和周角（等于 360 度）。
