计算机图形学第2节图形程序

计算机图形学(C语言)教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍介绍计算机图形学的定义、发展和应用领域。

解释图形和图像的区别。

1.2 图形学基本概念什么是点、线、面和体。

坐标系统和变换。

图形表示方法和存储结构。

1.3 图形处理流程图形输入、输出和显示。

图形裁剪和映射。

图形渲染和着色。

1.4 常见图形算法直线、圆和椭圆的算法。

填充算法和图像处理算法。

第二章：C语言基础2.1 C语言简介介绍C语言的历史和特点。

解释C语言在计算机图形学中的应用。

2.2 基本数据类型和语法整型、浮点型、字符型数据。

变量、常量和运算符。

2.3 控制语句条件语句和循环语句。

分支语句和循环控制语句。

2.4 函数和数组函数的定义和调用。

一维、二维数组和字符串。

第三章：图形库和API3.1 图形库简介什么是图形库和API。

常见的图形库和API介绍。

3.2 图形库的使用方法图形库的安装和配置。

图形库的基本函数和功能。

3.3 图形API的调用过程初始化图形环境。

创建图形对象和操作图形对象。

处理图形事件和关闭图形环境。

3.4 示例：绘制简单的图形使用图形库绘制点、线、圆等基本图形。

调整图形属性和颜色。

第四章：图形绘制和变换4.1 图形绘制基础绘制基本图形和文本。

使用图形属性调整图形外观。

4.2 图形变换坐标变换和几何变换。

矩阵和变换矩阵的运算。

4.3 图形裁剪和映射裁剪原理和算法。

映射原理和算法。

4.4 示例：绘制复杂的图形使用图形变换绘制复杂的图形。

应用图形裁剪和映射技术。

第五章：图形渲染和着色5.1 图形渲染基础什么是图形渲染和着色。

光和材质的模型。

5.2 颜色模型和转换RGB颜色模型和HSV颜色模型。

颜色转换和混合。

5.3 图形着色和光照基本着色算法和纹理映射。

点光源、聚光灯和环境光。

5.4 示例：实现简单的光照效果使用图形着色和光照技术绘制三维图形。

调整光照参数和观察光照效果。

第六章：图形界面设计6.1 图形界面设计基础界面设计原则和概念。

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。

实验一function midpointline(x0,y0,x1,y1) x0=1;y0=2;x1=7;y1=6;x=x0;y=y0;dx=x1-x0;dy=y1-y0;grid on; hold on;plot(x,y,'o');d0=dx-2*dy;d1=-2*dy;d2=2*(dx-dy);while(x<x1)if(d0 >= 0)x=x+1;d0=d0+d1;elseif(d0 < 0)x=x+1;y=y+1;d0=d0+d2;endhold on;plot(x,y,'o');endend %Bresenham画圆法function BresenhamCircle(x0,y0,R)figure;R=4;x0=8;y0=8;x=0;y=R;p=3-2*R;grid on;hold on;for x=0:yplot(x+x0,y+y0,'.');hold on;plot(y+x0,x+y0,'.');%关于y=x的对称点hold on;plot(x+x0,-y+y0,'.');%关于x轴的对称点hold on;plot(y+x0,-x+y0,'.');hold on;plot(-x+x0,y+y0,'.');%关于y轴(未平移之前)的对称点hold on;plot(-y+x0,x+y0,'.');hold on;plot(-x+x0,-y+y0,'.');hold on;plot(-y+x0,-x+y0,'.');hold on;if p>=0p=p+4*(x-y)+10;y=y-1;elsep=p+4*x+6;endendset(gca,'XTick',[x0-R:1:x0+R]);set(gca,'YTick',[y0-R:1:y0+R]);axis equal;实验二x=meshgrid(-10:0.5:10);y=x';z=sin((x.^2+y.^2).^(1/2)).*(x.^2+y.^2).^(1/2); h=surf(x,y,z);axis([-15,15,-15,15,-15,15]);trywhile 1rotate(h,[0 0 1],1);pause(0.05);endendclc;clear;M=moviein(16);for j=1:16sphere(j);axis equal;axis off;M(j)=getframe;endmovie(M,2);x=meshgrid(-10:0.5:10);y=x';z=sin((x.^2+y.^2).^(1/2)).*(x.^2+y.^2).^(1/2); surf(x,y,z);h=gca;axis vis3d;for i=0:infview(h,i,30);drawnow;endclc;clear;y=rand(1,30);axis off;h1=axes('position',[0 0 1 1]);plot(y);axis off;h=axes('position',[0 0 0.1 0.1]);while 1for i=1:30set(h,'position',[i/30,y(i),0.1,0.1]);sphere(30);axis square off;pause(0.01);endendp=peaks(50);h=axes('position',[0 0 1 1],'visible','off');for i=1:20p1=p/i;surf(p1);set(h,'zlim',[0 10]);axis off;pause(0.1);endclc;clear;M=moviein(16);for j=1:16rectangle('position',[4,5,15,10],'curvatur e',j/16);M(j)=getframe;axis equal;endmovie(M,2);A=imread('text.jpg');for i=1:512A1=imcrop(A,[i,i,10+i,10+i]);imshow(A1);pause(0.01);endclc;clear all;t=0:pi/50:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t);[x,y]=meshgrid(-2:0.1:2);z=x.*exp(-x.^2-y.^2);plot3(x,y,z);[x,y]=meshgrid(0:0.25:4*pi);z=sin(x+sin(y))-x/10;mesh(x,y,z);figure(2);surf(x,y,z);axis([0 4*pi 0 4*pi -2.5 1]);vert=[1 1 1;1 2 1;2 2 1;2 1 1;1 1 2;1 2 2;2 2 2;2 1 2];fac=[1 2 3 4;2 6 7 3;4 3 7 8;1 5 8 4;1 2 6 5;5 6 7 8];subplot(1,3,1);patch('faces',fac,'vertices',vert,'Facecolor','w'); view(3);subplot(1,3,2);patch('faces',fac,'vertices',vert,'FaceVertexCDa ta',hsv(6),'Facecolor','flat');view(3);subplot(1,3,3);patch('faces',fac,'vertices',vert,'FaceVertexCDa ta',hsv(8),'Facecolor','interp');view(3);clear;close all;[x,y,z]=sphere(16);surf(x,y,z);length_x=5;length_y=0;length_z=1;T=[1,0,0,0;0,1,0,0;0,0,1,0;length_x,length_y,le ngth_z,1];x1=x+length_x;y1=y+length_y;z1=z+length_z;hold on;surf(x1,y1,z1);axis off; clear;close all;R=1;[x,y,z]=cylinder(R,100);subplot(121);surf(x,y,z);theta=60*2*pi/360;y1=y.*cos(theta)-z.*sin(theta);z1=y.*sin(theta)+z.*cos(theta);subplot(122);surf(x,y1,z1);clear;close all;[x,y,z]=sphere(5);surf(x,y,z);T=[1 0.2 0.8;1.2 1 0;1.5 0.6 1];for i=1:6for j=1:6a=x(i,j);b=y(i,j);c=z(i,j);m=[a b c]*T';x1(i,j)=m(1);y1(i,j)=m(2);z1(i,j)=m(3);endendfigure;surf(x1,y1,z1);for i=-2*pi:0.5:2*piR=[cos(i),sin(i),0;-sin(i),cos(i),0;0,0,1];vert=[1 1 1;1 2 1;2 2 1;2 1 1;1 1 2;1 2 2;2 2 2;2 1 2];vert=vert*R;fac=[1 2 3 4;2 6 7 3;4 3 7 8;1 5 8 4;1 2 6 5;5 6 7 8];pause(0.1);patch('faces',fac,'vertices',vert,'FaceVertexCDa ta',hsv(8),'Facecolor','interp');view(3);endvert=[1 1 1;1 2 1;2 2 1;2 1 1;1 1 2;1 2 2;2 2 2;2 1 2];fac=[1 2 3 4;2 6 7 3;4 3 7 8;1 5 8 4;1 2 6 5;5 6 7 8];subplot(121);view(3);patch('faces',fac,'vertices',vert,'Facecolor','w'); subplot(122);view(3);camproj('perspective');patch('faces',fac,'vertices',vert,'Facecolor','w'); %不同视点下的观察效果figure;z=ones(2,5);subplot(221);bar3(z);subplot(222);bar3(z);view(-30,15);subplot(223);bar3(z);view(0,0);subplot(224);bar3(z);view(45,-30);实验四clear;close all;x=1:10;y=sin(x);dx=0:0.25:10;yy=interp1(x,y,dx);subplot(131);plot(x,y,'o',dx,yy);yy=interp1(x,y,dx,'spline');subplot(132);plot(x,y,'o',dx,yy);yy=interp1(x,y,dx,'cubic');subplot(133);plot(x,y,'o',dx,yy);clear;close all;x=0:0.1:1;y=[-0.447 1.798 3.28 6.18 7.02 7.32 7.88 9.56 9.56 9.30 11.2];for i=1:4p=polyfit(x,y,i);xi=linspace(0,1,100);yi=polyval(p,xi);subplot(2,2,i);plot(x,y,'o',xi,yi);endclear;close all;r1=rand(1,100);x=linspace(0,1,100);xi=linspace(0,1,100);yi=interp1(x,r1,xi,'spline');plot(x,yi);hold onfigure;yp=polyfit(x,r1,20);yi=polyval(yp,x);plot(x,yi);clear;close all;u=linspace(0,1,100);P0=0;DP0=1;P1=1;DP1=63;P=P0*(2*u.^3-3*u.^2+1)+P1*(-2*u.^3+3 *u.^2)+DP0*(u.^3-2*u.^2+u)+DP1*(u.^3-u.^2 );plot(u,P);clear;close all;t=linspace(0,1,10);x0=0;x1=2;x2=3;y0=0;y1=-1;y2=2;% z0=0;z1=1;z2=-1;x=(1-t).^2.*x0+2.*t.*(1-t).*x1+t.^2.*x2;y=(1-t).^2.*y0+2.*t.*(1-t).*y1+t.^2.*y2;% z=(1-t).^2.*z0+2.*t.*(1-t).*z1+t.^2.*z2;% plot3(x,y,z);plot(x,y);clear;close all;t=linspace(0,1,100);x0=0;x1=1;x2=-1;x3=3;y0=1;y1=-1;y2=3;y3=1;x=(1-t).^3.*x0+3.*t.*(1-t).^2.*x1+3.*t.^2 .*(1-t).*x2+t.^3.*x3;y=(1-t).^3.*y0+3.*t.*(1-t).^2.*y1+3.*t.^2 .*(1-t).*y2+t.^3.*y3;plot(x,y);clear;close all;t=linspace(0,1,100);x0=0;x1=2;x2=3;y0=0;y1=-1;y2=2;x=1/2.*(t.^2-2.*t+1).*x0+1/2.*(-2.*t.^2+2. *t+1).*x1+1/2.*t.^2.*x2;y=1/2.*(t.^2-2.*t+1).*y0+1/2.*(-2.*t.^2+2 .*t+1).*y1+1/2.*t.^2.*y2;plot(x,y)clear;close all;P=[1 2 5 6;5 3 -1 5];plot(P(1,:),P(2,:),'o');hold onB=[-1 3 -3 1;3 -6 3 0;-3 0 3 0;1 4 1 0];for t=0:0.01:1T=[t^3 t^2 t 1];P1=1/6*T*B*P(1,:)';P2=1/6*T*B*P(2,:)';plot(P1,P2);hold onend 实验五clear;clc;axis([-3 3 -3 3 -3 3]);v=[-2 -2 -2;-2 2 -2;-2 -2 2;2 -2 -2;2 2 -2;2 -2 2;-2 2 2;2 2 2];line([v(1,1) v(2,1)],[v(1,2), v(2,2)],[v(1,3) v(2,3)]);line([v(1,1) v(3,1)],[v(1,2), v(3,2)],[v(1,3) v(3,3)]);line([v(1,1) v(4,1)],[v(1,2), v(4,2)],[v(1,3) v(4,3)]);line([v(2,1) v(5,1)],[v(2,2), v(5,2)],[v(2,3) v(5,3)]);line([v(2,1) v(7,1)],[v(2,2), v(7,2)],[v(2,3) v(7,3)]);line([v(3,1) v(6,1)],[v(3,2), v(6,2)],[v(3,3) v(6,3)]);line([v(3,1) v(7,1)],[v(3,2), v(7,2)],[v(3,3) v(7,3)]);line([v(4,1) v(5,1)],[v(4,2), v(5,2)],[v(4,3) v(5,3)]);line([v(4,1) v(6,1)],[v(4,2), v(6,2)],[v(4,3) v(6,3)]);line([v(5,1) v(8,1)],[v(5,2), v(8,2)],[v(5,3) v(8,3)]);line([v(6,1) v(8,1)],[v(6,2), v(8,2)],[v(6,3) v(8,3)]);line([v(7,1) v(8,1)],[v(7,2), v(8,2)],[v(7,3) v(8,3)]);for n=1:8hold onplot3(v(n,1),v(n,2),v(n,3),'ro','LineWidth',2);str=num2str(n);text(v(n,1),v(n,2),v(n,3),[' ',str]);hold onendclear;close all;axis([-3 3 -3 3 -3 3]);v=[-2 -2 -2;-2 2 -2;-2 -2 2;2 -2 -2;2 2 -2;2 -2 2;-2 2 2;2 2 2];s1=[v(1,:)',v(2,:)',v(5,:)',v(4,:)'];fill3(s1(1,:),s1(2,:),s1(3,:),[0,0.2,0.5]);hold ons2=[v(3,:)',v(7,:)',v(8,:)',v(6,:)'];fill3(s2(1,:),s2(2,:),s2(3,:),[0.5,0.1,0.3]);s3=[v(1,:)',v(3,:)',v(7,:)',v(2,:)'];fill3(s3(1,:),s3(2,:),s3(3,:),[0.8 0.8 0.8]);s4=[v(2,:)',v(7,:)',v(8,:)',v(5,:)'];fill3(s4(1,:),s4(2,:),s4(3,:),[0.8 0.8 0.8]);clear;close all;for i=1:4subplot(1,4,i);sphere(4*i);endclear;close all;axis squarespherehold ont=0:pi/5:2*pi;[x,y,z]=cylinder(sin(t)+2);surf(x,y,z);clear;close all;h(1)=axes('position',[0 0 1 0.8]);t=-pi:pi/5:2*pi;[x,y,z]=cylinder(sin(t)+2);surf(x,y,z);h(2)=axes('position',[0.19 0.42 0.6 0.6]); sphereset(h,'visible','off');clear;close all;for i=0:0.1*pi:2*pifor z=0:0.01:4x=sin(z)*(cos(i)-sin(i));y=sin(z)*(cos(i)+sin(i));plot3(x,y,z);hold onendend clear;close all;n=1000;p=rand(n,1);x0=0;y0=0;x=[x0;zeros(n-1,1)];y=[y0;zeros(n-1,1)];for i=2:npp=p(i);if pp<0.333x(i)=0.5*x(i-1);y(i)=0.5*y(i-1);elseif pp<0.666x(i)=0.5*x(i-1)+0.25;y(i)=0.5*y(i-1)+0.433;elsex(i)=0.5*x(i-1)+0.5;y(i)=0.5*y(i-1);endendfor j=1:nplot(x(j),y(j),'.','markersize',6); % pause(0.001);hold onendclear;close all;v1=[1 0 0 0]';v2=[0 1 0 0]';offset=[0 0 0 0]';pmin=-2.25;pmax=0.75;qmin=-1.5;qmax=1.5; M=100;a=400;b=300;delta_p=(pmax-pmin)/a;delta_q=(qmax-qmin)/b;out=zeros(a+1,b+1);for i=1:a+1for j=1:b+1u=(pmin+(i-1)*delta_p).*v1+(qmin+(j-1)*delta _q).*v2+offset;n=0;k=u;c=u;while norm(k)<M && n<64k=[k(1)^2-k(2)^2-k(3)^2-k(4)^2;2*k(1)*k(2);2* k(1)*k(3);2*k(1)*k(3)]+c;n=n+1;endout(i,j)=n;endimage(out');………………..clear;v=[0.5272,0.6871,-0.5000];[x,y,z]=sphere(5);for i=1:4ifor k=1:5p1=[x(i,k),y(i,k),z(i,k)];p2=[x(i+1,k),y(i+1,k),z(i+1,k)];p3=[x(i+1,k+1),y(i+1,k+1),z(i+1,k+1)];n=cross(p3-p1,p2-p1);dot(v,n)endendi=5;for k=1:5p1=[x(i,k),y(i,k),z(i,k)];p2=[0,0,1];p3=[x(i,k+1),y(i,k+1),z(i,k+1)];n=cross(p3-p1,p2-p1);dot(v,n)end结果：i =1ans = 0.0547；ans = 0.0996；ans =0.2339；ans =0.2720；ans = 0.1613i = 2ans = -0.2999；ans = -0.1099；ans =0.4590；ans = 0.6207；ans = 0.1516；i =3ans =-0.5738；ans = -0.3390；ans =0.3643；ans = 0.5641；ans =-0.0156；i =4ans =-0.3884；ans =-0.2710；ans = 0.0806；ans =0.1805；ans =-0.1094；ans =-0.2739；ans =-0.2290；ans =-0.0947；ans =-0.0566；ans =-0.1673；2.[x,y,z]=cylinder(2,5);for i=1:5A=[x(1,i),x(1,i+1),x(2,i+1),x(2,i)];B=[y(1,i),y(1,i+1),y(2,i+1),x(2,i)];C=[z(1,i),z(1,i+1),z(2,i+1),z(2,i)];fill3(A,B,C,[0.2*i,0.6,0.2*i])hold onend（2）t=0:pi/5:2*pi;[x,y,z]=cylinder(sin(t)+2);for i=-5:5h=surfl(x,y,z,[i,1,8],[0.5,1,0.2,0.8]);pause(0.1)endfigurefor i=-5:5h=surfl(x,y,z,[3,i,8],[0.5,1,0.2,0.8]);pause(0.1)endfigurefor i=-8:8h=surfl(x,y,z,[3,1,i],[0.5,1,0.2,0.8]);pause(0.1)end（3）p=[1,-2,1];subplot(2,3,1)sphere(8);subplot(2,3,2)sphere(8);light('color','w','style','infinite','position', p)subplot(2,3,3)sphere(8);light('color','w','style','infinite','position', p)lighting flatsubplot(2,3,4)sphere(8);light('color','w','style','infinite','position', p)lighting phongsubplot(2,3,5)sphere(8);light('color','w','style','infinite','position', p)lighting gouraudsubplot(2,3,6)sphere(8);light('color','w','style','infinite','position', p)lighting nonfor i=-10:10p1=[1,i,1];p2=[1,0,1];sphere(11)light('color','r','style','local','position',p1)light('color','g','style','local','position',p2)lighting phongpause(0.5)end。

计算机图形学(C语言)教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍了解计算机图形学的定义、发展与研究领域掌握图形学的基本概念和图形处理的基本过程1.2 图形系统掌握图形系统的组成及工作原理熟悉图形硬件和软件的基本配置1.3 图形学基本算法了解图形学中的基本算法，包括线段、填充算法等掌握算法实现的基本思路和流程第二章：C语言基础2.1 C语言简介了解C语言的历史、特点和应用领域掌握C语言的基本语法和结构2.2 数据类型、运算符与表达式熟悉C语言的数据类型、运算符及其用法掌握表达式的构成和求值方法2.3 控制语句掌握C语言的控制语句，包括条件语句、循环语句等能够运用控制语句编写简单的程序第三章：图形坐标系统与基本绘图函数3.1 图形坐标系统理解笛卡尔坐标系、屏幕坐标系和设备坐标系的概念熟悉坐标变换和坐标系之间的转换方法3.2 基本绘图函数掌握C语言图形库中的基本绘图函数，如画点、画线、画圆等能够使用基本绘图函数绘制简单的图形3.3 图形属性了解图形属性的概念，包括颜色、线型、线宽等掌握设置和修改图形属性的方法第四章：基本图形算法实现4.1 线段算法掌握直线、曲线算法，如DDA算法、Bresenham算法等能够实现线段的和绘制4.2 填充算法了解填充算法的原理和实现方法掌握Sutherland-Hodgman算法和扫描线算法等填充算法4.3 汉字绘制算法了解汉字绘制的基本原理掌握汉字轮廓提取和绘制方法第五章：图形界面设计5.1 图形界面设计基础了解图形界面设计的原则和方法掌握常用的界面布局和控件使用5.2 图形界面编程实践熟悉图形界面编程框架，如GTK、Qt等能够设计并实现一个简单的图形界面程序5.3 事件处理了解事件处理的基本概念和方法掌握事件处理程序的编写和调试技巧第六章：高级绘图函数与图形库6.1 高级绘图函数学习并掌握图形库中的高级绘图函数，如绘制椭圆、多边形、文本等能够使用高级绘图函数创建复杂的图形和图像6.2 图形库的使用熟悉常用的图形库，如OpenGL、SDL等掌握图形库的基本使用方法和编程步骤6.3 图形文件处理了解图形文件的基本格式，如BMP、PNG等掌握图形文件的读取、显示和保存方法第七章：动画与交互设计7.1 动画原理与实现理解动画的基本原理，包括帧动画和补间动画掌握动画的实现方法，如使用图形库绘制连续变化的图形7.2 交互设计基础学习交互设计的基本概念，包括输入设备、事件处理等能够设计简单的人机交互界面7.3 动画与交互编程实践利用图形库和编程语言实现动画和交互功能调试并优化动画和交互效果第八章：图形渲染与视觉效果8.1 图形渲染技术了解图形渲染的基本概念，包括光照、纹理映射等掌握简单的图形渲染算法和实现方法8.2 视觉效果实现学习视觉效果的基本原理，如阴影、反走样等能够实现常见的视觉效果，提升图形显示质量8.3 实时渲染技术了解实时渲染的基本概念和技术要求掌握实时渲染的实现方法和性能优化技巧第九章：图形编程进阶9.1 图形编程框架学习并掌握图形编程框架的使用，如GLFW、GLUT等能够使用框架搭建图形应用程序的框架9.2 着色器编程了解着色器的基本概念和作用掌握着色器的编写方法和调试技巧9.3 图形编程实践综合运用图形编程知识和技能，实现复杂的图形应用程序分析并解决图形编程过程中遇到的问题10.1 项目实践结合所学知识，完成一个综合性的图形项目提高实际编程能力和解决实际问题的能力探讨图形学在现实生活和工作中的应用和发展前景10.3 课程考试进行课程知识的考核和应用能力的评估检查学习成果，提高自身的图形编程水平重点和难点解析重点环节一：图形系统组成及工作原理图形系统的硬件和软件组成图形处理的基本过程重点环节二：图形学基本算法线段算法（DDA、Bresenham等）填充算法（Sutherland-Hodgman、扫描线等）重点环节三：C语言基础数据类型、运算符与表达式控制语句的使用重点环节四：图形坐标系统与基本绘图函数图形坐标系统的转换基本绘图函数的用法重点环节五：图形属性设置颜色、线型、线宽等属性的设置方法重点环节六：高级绘图函数与图形库高级绘图函数的使用常用图形库的基本操作重点环节七：动画与交互设计动画原理与实现方法交互设计的基本概念和实现重点环节八：图形渲染与视觉效果图形渲染技术（光照、纹理映射）视觉效果的实现（阴影、反走样）重点环节九：图形编程进阶图形编程框架的使用着色器编程的方法和技巧综合项目实践的能力培养本教案围绕计算机图形学的基本概念、图形系统的组成、C语言基础、图形绘制算法、图形属性设置、高级绘图函数与图形库的使用、动画与交互设计、图形渲染与视觉效果、图形编程进阶以及项目实践等环节展开教学。

Private Sub HScroll1_Change()Picture1.Left = -HScroll1.ValueEnd SubPrivate Sub HScroll1_Scroll()Picture1.Left = -HScroll1.ValueEnd SubPrivate Sub Label3_Click()CommonDialog1.Color = Label3.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label3_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label4_Click()CommonDialog1.Color = Label4.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label4_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label5_Click()CommonDialog1.Color = Label5.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label5_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label6_Click()CommonDialog1.Color = Label6.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label6_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label7_Click()CommonDialog1.Color = Label7.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label7_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label8_Click()CommonDialog1.Color = Label8.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label8_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label9_Click()CommonDialog1.Color = Label9.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubCommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label10_Click()CommonDialog1.Color = Label10.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label10_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label11_Click()CommonDialog1.Color = Label11.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label11_DblClick()Label2.BackColor = CommonDialog1.ColorCommonDialog1.ShowColorEnd SubPrivate Sub Label12_Click()CommonDialog1.Color = Label12.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label12_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label13_Click()CommonDialog1.Color = Label13.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label13_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label14_Click()CommonDialog1.Color = Label14.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubPrivate Sub Label14_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.Color End SubCommonDialog1.Color = Label15.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.ColorEnd SubPrivate Sub Label15_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.ColorEnd SubPrivate Sub Label16_Click()CommonDialog1.Color = Label16.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.ColorEnd SubPrivate Sub Label16_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.ColorEnd SubPrivate Sub Label17_Click()CommonDialog1.Color = Label17.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.ColorEnd SubPrivate Sub Label17_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.ColorEnd SubPrivate Sub Label18_Click()CommonDialog1.Color = Label18.BackColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.ColorEnd SubPrivate Sub Label18_DblClick()CommonDialog1.ShowColorLabel2.BackColor = CommonDialog1.ColorEnd SubPrivate Sub Picture1_MouseDown(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single) Dim i, jDim col As LongLabel19.Caption = X: Label20.Caption = YPicture1.DrawWidth = Combo1.TextIf Button = 1 Thenflag = 1Select Case name1Case "铅笔"Picture1.PSet (X, Y), CommonDialog1.Colortmp_x = X: tmp_y = YCase "橡皮擦"Picture1.PSet (X, Y), Picture1.BackColorCase "直线"tmp_x = X: tmp_y = YPicture1.PSet (X, Y), CommonDialog1.ColorCase "矩形"tmp_x = X: tmp_y = YPicture1.PSet (X, Y), CommonDialog1.ColorCase "圆"tmp_x = X: tmp_y = YPicture1.DrawWidth = 1For i = -3 To 3Picture1.PSet (X + i, Y), CommonDialog1.ColorPicture1.PSet (X, Y + i), CommonDialog1.Color Next iPicture1.DrawWidth = Combo1.TextCase "椭圆"tmp_x = X: tmp_ = YCase "喷枪"Picture1.DrawWidth = 1For i = -10 To 10 Step 2For j = -10 To 10 Step 2Picture1.PSet (X + i, Y + j), CommonDialog1.Color Next jNext iPicture1.DrawWidth = Combo1.TextCase "填充"col = Picture1.Point(X, Y)Picture1.PSet (X, Y), CommonDialog1.Colori = 1Do While i > 0i = i - 1If Picture1.Point(X - 1, Y) = col ThenPicture1.PSet (X - 1, Y), CommonDialog1.Colori = i + 1X = X - 1End IfIf Picture1.Point(X, Y - 1) = col ThenPicture1.PSet (X, Y - 1), CommonDialog1.Colori = i + 1Y = Y - 1End IfIf Picture1.Point(X + 1, Y) = col ThenPicture1.PSet (X + 1, Y), CommonDialog1.Colori = i + 1X = X + 1End IfIf Picture1.Point(X, Y + 1) = col ThenPicture1.PSet (X, Y + 1), CommonDialog1.Colori = i + 1Y = Y + 1End IfLoopCase "选取"XL = X: YB = YCase "移动"For i = XL To XRFor j = YB To YTPicture1.PSet (X + i - XL, Y + j - YB), Picture1.Point(i, j)Picture1.PSet (i, j), Picture1.BackColorNext jNext iCase "复制"XL = X: YB = YCase "剪切"XL = X: YB = YCase "粘贴"For i = XL To XRFor j = YB To YTIf name1 = "复制" ThenPicture1.PSet (X + i - XL, Y + j - YB), Picture1.Point(i, j)ElsePicture1.PSet (X + i - XL, Y + j - YB), Picture1.Point(i, j)Picture1.PSet (i, j), Picture1.BackColorEnd IfNext jNext iEnd SelectEnd IfEnd SubPrivate Sub Picture1_MouseMove(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single) Picture1.DrawWidth = Combo1.TextLabel19.Caption = X: Label20.Caption = YIf flag = 1 ThenSelect Case name1Case "铅笔"Picture1.Line (tmp_x, tmp_y)-(X, Y), CommonDialog1.Colortmp_x = X: tmp_y = YCase "橡皮擦"Picture1.PSet (X, Y), Picture1.BackColorEnd SelectEnd IfEnd SubPrivate Sub Picture1_MouseUp(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single) Picture1.DrawWidth = Combo1.TextLabel19.Caption = X: Label20.Caption = Yflag = 0Select Case name1Case "铅笔"Picture1.PSet (X, Y), CommonDialog1.ColorCase "直线"Picture1.Line (tmp_x, tmp_y)-(X, Y), CommonDialog1.ColorCase "矩形"Picture1.Line (tmp_x, tmp_y)-(tmp_x, Y), CommonDialog1.ColorPicture1.Line (tmp_x, tmp_y)-(X, tmp_y), CommonDialog1.ColorPicture1.Line (X, Y)-(tmp_x, Y), CommonDialog1.ColorPicture1.Line (X, Y)-(X, tmp_y), CommonDialog1.ColorCase "圆"Picture1.Circle (tmp_x, tmp_y), Sqr((X - tmp_x) * (X - tmp_x) + (Y - tmp_y) * (Y - tmp_y)), CommonDialog1.ColorCase "椭圆"If Abs(Y - tmp_y) <= Abs(X - tmp_x) ThenPicture1.Circle (Abs(X - tmp_x) / 2 + tmp_x, Abs(Y - tmp_y) / 2 + ymp_y), Abs(X - tmp_y) / 2, , , , Abs(Y - tmp_y) / Abs(X - tmp_x)ElsePicture1.Circle (Abs(X - tmp_x) / 2 + tmp_x, Abs(Y - tmp_y) / 2 + ymp_y), Abs(Y - tmp_y) / 2, , , , Abs(Y - tmp_y) / Abs(X - tmp_x)End IfCase "选取"XR = X: YT = YCase "复制"XR = X: YT = Ytmp(0) = 1Case "剪切"XR = X: YT = Ytmp(0) = 2End SelectEnd SubPrivate Sub VScroll1_Change()Picture1.Top = -VScroll1.ValueEnd SubPrivate Sub VScroll1_Scroll()Picture1.Top = -VScroll1.ValueEnd SubPrivate Sub 保存_Click()CommonDialog1.ShowSaveSavePicture Picture1.Image, CommonDialog1.FileName End SubPrivate Sub 垂直旋转_Click()Dim i, j, col As LongIf XL > XR Thentmp_x = XL: XL = XR: XR = tmp_xEnd IfIf YB > YT Thentmp_x = YB: YB = YT: YT = tmp_xEnd IfFor i = XL To XRFor j = YB To YT / 2col = Picture1.Point(i, YT - j)Picture1.PSet (i, YT - j), Picture1.Point(i, j)Picture1.PSet (i, j), colNext jNext iEnd SubPrivate Sub 打开_Click()CommonDialog1.ShowOpenPicture1.Picture = LoadPicture(CommonDialog1.FileName) VScroll1.Min = 0HScroll1.Min = 0VScroll1.Max = Picture1.Height - Form1.ScaleHeightHScroll1.Max = Picture1.Width - Form1.ScaleWidthIf HScroll1.Max < 0 Then HScroll1.Enabled = FalseIf VScroll1.Max < 0 Then VScroll1.Enabled = FalseEnd SubPrivate Sub 反色_Click()Dim i, j As LongDim col, Red, Green, Blue As LongFor i = XL To XRFor j = YB To YTcol = Picture1.Point(i, j)Red = col Mod 256Green = (col \ 256) Mod 256Blue = col \ 256 \ 256Picture1.PSet (i, j), RGB(255 - Red, 255 - Green, 255 - Blue) Next jNext iEnd SubPrivate Sub 复制_Click()name1 = "复制"End SubPrivate Sub 工具箱_Click()If 工具箱.Caption = "▲工具箱(T)" Then工具箱.Caption = " 工具箱(T)"Frame1.Enabled = FalseElse工具箱.Caption = "▲工具箱(T)"Frame1.Enabled = TrueEnd IfHScrollEnd SubPrivate Sub 剪切_Click()name1 = "剪切"End SubPrivate Sub 清除图像_Click()Picture1.Picture = LoadPicture()Picture1.ClsEnd SubPrivate Sub 全选_Click()XL = 0: YB = 0XR = Picture1.Width: YT = Picture1.HeightEnd SubPrivate Sub 水平翻转_Click()Dim i, j, col As LongIf XL > XR Thentmp_x = XL: XL = XR: XR = tmp_xEnd IfIf YB > YT Thentmp_x = YB: YB = YT: YT = tmp_xEnd IfFor i = YB To YTFor j = XL To XR / 2col = Picture1.Point(XR - j, i)Picture1.PSet (XR - j, i), Picture1.Point(j, i)Picture1.PSet (j, i), colNext jNext iEnd SubPrivate Sub 退出_Click()EndEnd SubPrivate Sub 颜料盒_Click()If 颜料盒.Caption = "▲颜料盒(C)" Then颜料盒.Caption = " 颜料盒(C)"Frame2.Enabled = FalseElse颜料盒.Caption = "▲颜料盒(C)"Frame2.Enabled = TrueEnd IfHScrollEnd SubPrivate Sub 颜色编辑器_Click()CommonDialog1.ShowColorEnd SubPrivate Sub 粘贴_Click()name1 = "粘贴"End SubPrivate Sub 状态栏_Click()If 状态栏.Caption = "▲状态栏(S)" Then状态栏.Caption = " 状态栏(S)"Frame3.Enabled = FalseElse状态栏.Caption = "▲状态栏(S)"Frame3.Enabled = TrueEnd IfHScroll End Sub。

计算机图形学(C语言)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和发展历程C语言在计算机图形学中的应用1.2 图形系统的基本概念图形系统的硬件和软件组成坐标系统和图形坐标变换1.3 图形处理基本算法图形算法的分类常见图形算法介绍第二章：C语言图形库简介2.1 OpenGL库介绍OpenGL的概念和发展历程OpenGL的基本组成和功能2.2 GLUT库介绍GLUT的概念和功能GLUT的基本API和使用方法2.3 C语言图形库的选择和配置选择适合的图形库图形库的配置和集成第三章：图形绘制基础3.1 图形绘制基本概念图形绘制原理图形绘制流程3.2 基本图形的绘制点、线、圆的绘制方法字符和图像的显示3.3 颜色和光照处理颜色模型和颜色转换光照模型和光照计算第四章：图形变换和模型视图4.1 图形变换坐标变换和矩阵运算几何变换和图像变换4.2 模型视图视图变换和投影相机控制和视角设置4.3 三维图形绘制三维图形的建模和绘制方法曲面和体的绘制技巧第五章：动画和交互技术5.1 动画基础动画的概念和分类动画的实现方法和算法5.2 关键帧动画关键帧动画的原理和实现动画插值和优化技术5.3 交互技术用户输入和事件处理鼠标和键盘交互设计第六章：图形算法6.1 填充算法扫描线填充算法原理种子填充算法原理6.2 裁剪算法裁剪的概念和分类凸多边形裁剪算法6.3 图像分割算法图像分割的概念和应用阈值分割算法和区域生长算法第七章：图像处理基础7.1 图像处理基本概念数字图像的表示和存储图像处理的基本操作7.2 图像增强图像增强的目的和方法直方图均衡化和对比度增强7.3 图像滤波滤波器的设计和分类线性滤波和非线性滤波第八章：OpenGL高级功能8.1 纹理映射纹理映射的概念和原理纹理坐标和纹理映射过程8.2 光照模型光照模型的概念和分类Phong光照模型和Blinn-Phong光照模型8.3 阴影技术阴影的类型和方法软阴影和硬阴影的实现第九章：图形编程实践9.1 绘制一个简单的三角形设置窗口和初始化OpenGL绘制一个三角形的基本步骤9.2 实现一个简单的动画动画的原理和实现方法绘制一个旋转的立方体动画9.3 开发一个简单的图形应用程序图形应用程序的开发流程设计一个简单的3D场景第十章：项目实践10.1 项目选择和规划选择适合的项目主题制定项目开发计划10.2 项目开发和实现按计划进行项目开发解决项目开发过程中遇到的问题10.3 项目测试和优化测试项目的功能和性能对项目进行优化和改进第十一章：图形硬件和性能优化11.1 图形处理器（GPU）GPU的工作原理和架构GPU编程模型和API11.2 图形性能优化渲染管线和性能瓶颈优化技巧和策略11.3 实时图形渲染实时图形渲染的挑战实时渲染技术和算法第十二章：计算机动画12.1 动画原理和技术关键帧动画和补间动画骨骼动画和蒙皮动画12.2 动画编辑和播放动画编辑器的实现动画播放器和交互控制12.3 物理动画和效果粒子系统和不规则动画流体动力学和模拟动画第十三章：虚拟现实和增强现实13.1 虚拟现实技术VR系统的原理和设备VR应用程序开发和实践13.2 增强现实技术AR系统的原理和设备AR应用程序开发和实践13.3 混合现实和交互混合现实的概念和应用虚拟物体与现实世界的交互第十四章：图形学综合案例分析14.1 图形学应用案例游戏开发和图形学的关系图形学在其他领域的应用案例14.2 图形学项目的挑战和解决方案项目开发过程中的常见问题解决方案和最佳实践14.3 图形学未来趋势和展望图形学的发展方向图形学在未来的应用前景第十五章：课程总结和考试15.1 课程回顾本门课程的主要内容和知识点学生的学习成果和收获15.2 考试内容和策略考试的形式和要求考试的准备和复习策略15.3 课程反馈和改进学生对课程的评价和建议课程的改进方向和计划重点和难点解析第一章：重点：计算机图形学的定义和发展历程，C语言在计算机图形学中的应用。

计算机图形学教程课后习题参考答案文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]第一章1、试述计算机图形学研究的基本内容答：见课本P5-6页的1.1.4节。

2、计算机图形学、图形处理与模式识别本质区别是什么请各举一例说明。

答：计算机图形学是研究根据给定的描述，用计算机生成相应的图形、图像，且所生成的图形、图像可以显示屏幕上、硬拷贝输出或作为数据集存在计算机中的学科。

计算机图形学研究的是从数据描述到图形生成的过程。

例如计算机动画制作。

图形处理是利用计算机对原来存在物体的映像进行分析处理，然后再现图像。

例如工业中的射线探伤。

模式识别是指计算机对图形信息进行识别和分析描述，是从图形（图像）到描述的表达过程。

例如邮件分捡设备扫描信件上手写的邮政编码，并将编码用图像复原成数字。

3、计算机图形学与CAD、CAM技术关系如何答：见课本P4-5页的1.1.3节。

4、举3个例子说明计算机图形学的应用。

答：①事务管理中的交互绘图应用图形学最多的领域之一是绘制事务管理中的各种图形。

通过从简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解，并促使决策的制定。

②地理信息系统地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统。

利用计算机图形生成技术可以绘制地理的、地质的以及其它自然现象的高精度勘探、测量图形。

③计算机动画用图形学的方法产生动画片，其形象逼真、生动，轻而易举地解决了人工绘图时难以解决的问题，大大提高了工作效率。

5、计算机绘图有哪些特点答：见课本P8页的1.3.1节。

6、计算机生成图形的方法有哪些答：计算机生成图形的方法有两种：矢量法和描点法。

①矢量法：在显示屏上先给定一系列坐标点，然后控制电子束在屏幕上按一定的顺序扫描，逐个“点亮”临近两点间的短矢量，从而得到一条近似的曲线。

尽管显示器产生的只是一些短直线的线段，但当直线段很短时，连成的曲线看起来还是光滑的。

②描点法：把显示屏幕分成有限个可发亮的离散点，每个离散点叫做一个像素，屏幕上由像素点组成的阵列称为光栅，曲线的绘制过程就是将该曲线在光栅上经过的那些像素点串接起来，使它们发亮，所显示的每一曲线都是由一定大小的像素点组成的。

1.读入一幅RGB图像，变换为灰度图像和二值图像，并在同一个窗口内分成三个子窗口来分别显示RGB图像、灰度图像、二值图像，注上文字标题。

>> a=imread('D:/1.jpg');>> i=rgb2gray(a);>> I=im2bw(a,0.5);>> subplot(3,1,1);imshow(a);title('原图像');>> subplot(3,1,2);imshow(i);title('灰度图像');>> subplot(3,1,3);imshow(I);title('二值图像');2.给定一幅RGB图像，绘制图像角度直方图，并对图像进行均衡化处理。

>>a=imread('D:\2.jpg');>>b=rgb2gray(a);>>c=histeq(b);>>subplot(3,1,1);imshow(a);title('原图像');>>subplot(3,1,2);imshow(b);title('直方图像');>>subplot(3,1,3);imshow(c);title('均衡化图像');3. 读入两幅RGB图像，对两幅不同图像执行加、减、乘、除操作，在同一个窗口内分成五个子窗口来分别显示，注上文字标题。

>> a=imread('D:/3.jpg');>> A=imresize(a,[800 800]);>> b=imread('D:/4.jpg');>> B=imresize(b,[800 800]);>> Z1=imadd(A,B);>> Z2=imsubtract(A,B);>> Z3=immultiply(A,B);>> Z4=imdivide(A,B);>> subplot(3,2,1);imshow(A);title('原图像A');>> subplot(3,2,2);imshow(B);title('原图像B');>> subplot(3,2,3);imshow(Z1);title('加法图像');>> subplot(3,2,4);imshow(Z2);title('减法图像');>> subplot(3,2,5);imshow(Z3);title('乘法图像');>> subplot(3,2,6);imshow(Z4);title('除法图像');4．对一幅图像进行灰度变化，实现图像变亮、变暗和负片效果，在同一个窗口内分成四个子窗口来分别显示，注上文字标题。

计算机图形学(C语言)教案第一章：计算机图形学概述1.1 图形与图像的概念介绍图形的定义和图像的定义解释图形和图像的区别与联系1.2 计算机图形学的基本概念介绍计算机图形学的定义和发展历程解释图形表示、图形和图形显示的基本过程1.3 计算机图形学应用领域列举计算机图形学在各个领域的应用实例探讨计算机图形学未来的发展趋势第二章：C语言基础2.1 C语言简介介绍C语言的历史和特点解释C语言在计算机图形学中的应用2.2 C语言基本语法介绍变量、数据类型、运算符和表达式的概念及使用方法解释控制语句、函数和数组的基本用法2.3 图形库的基本使用介绍图形库的概念和作用解释如何使用图形库进行图形绘制和显示第三章：基本图形的绘制3.1 点的绘制介绍如何使用C语言绘制点解释点的坐标系统和绘点函数的用法3.2 线的绘制介绍如何使用C语言绘制直线和曲线解释线的参数方程和绘线函数的用法3.3 填充区域的绘制介绍如何使用C语言绘制填充区域解释填充算法和绘填充区域函数的用法第四章：图形变换4.1 坐标变换介绍坐标变换的概念和作用解释平移、旋转和缩放等基本变换的实现方法4.2 投影变换介绍投影变换的概念和种类解释正交投影和透视投影的实现方法4.3 视图变换介绍视图变换的概念和作用解释平视、俯视和仰视等视图变换的实现方法第五章：动画与交互5.1 动画的基本概念介绍动画的定义和分类解释动画的方法和播放原理5.2 C语言实现动画介绍如何使用C语言实现简单的动画效果解释动画的播放控制和效果实现方法5.3 用户交互的基本概念介绍用户交互的定义和作用解释图形用户界面(GUI)的基本组件和交互方式5.4 C语言实现用户交互介绍如何使用C语言实现用户交互功能解释用户输入处理和输出显示的方法和技巧第六章：图形界面设计6.1 图形界面设计基础介绍图形界面设计的目的和重要性解释图形界面设计的基本原则和方法6.2 常用图形界面组件介绍按钮、菜单、对话框等常用图形界面组件的使用方法解释如何使用C语言绘制和处理这些组件6.3 图形界面事件处理介绍图形界面事件的概念和类型解释如何使用C语言处理用户交互事件第七章：图像处理基础7.1 图像处理概述介绍图像处理的概念和任务解释图像处理在计算机图形学中的应用7.2 图像文件格式介绍常见图像文件格式如BMP、JPG、PNG等的特点和用法解释如何使用C语言读取和写入这些图像文件7.3 图像基本处理技术介绍图像处理的基本技术如图像滤波、图像增强、图像分割等解释这些技术在计算机图形学中的应用和实现方法第八章：曲面建模8.1 参数曲面的基本概念介绍参数曲面的定义和表示方法解释参数曲面的性质和绘制方法8.2 常见曲面类型的绘制介绍柱面、球面、环面等常见曲面的定义和绘制方法解释如何使用C语言实现这些曲面的绘制8.3 曲面变换介绍曲面变换的概念和作用解释如何使用C语言实现曲面的变换第九章：光照与渲染9.1 光照模型介绍光照模型的概念和重要性解释朗伯光照模型和Phong 光照模型的原理和实现方法9.2 材质属性介绍材质属性的概念和作用解释如何设置和调整材质的反射率、透射率和光泽度等属性9.3 渲染技术介绍渲染的概念和任务解释如何使用C语言实现简单的渲染技术如纹理映射、阴影等第十章：案例分析与实践10.1 案例分析分析具体计算机图形学应用案例解释案例中的关键技术和实现方法10.2 实践项目提供实践项目让学生动手实现计算机图形学的基本功能指导学生如何设计程序结构、编写代码并调试程序10.3 课程设计介绍课程设计的要求和评价标准第十一章：OpenGL基础11.1 OpenGL简介介绍OpenGL的概念和作用解释OpenGL的特点和应用领域11.2 OpenGL基本设置介绍如何设置OpenGL环境解释如何使用OpenGL进行窗口创建、初始化等基本操作11.3 OpenGL绘制基本图形介绍如何使用OpenGL绘制点、线、三角形等基本图形解释OpenGL中的坐标系统、视图变换等概念第十二章：OpenGL高级图形绘制12.1 颜色与纹理映射介绍颜色和纹理映射的概念解释如何使用OpenGL进行颜色和纹理映射的设置和绘制12.2 光照与材质介绍光照和材质的概念解释如何使用OpenGL实现光照和材质的效果12.3 动画与交互介绍动画和交互的概念解释如何使用OpenGL实现动画和交互的效果第十三章：OpenGL图形编程实例13.1 实例一：绘制一个三角形解释如何使用OpenGL绘制一个简单的三角形指导如何编写代码和调试程序13.2 实例二：3D旋转立方体解释如何使用OpenGL绘制一个旋转的立方体指导如何编写代码和调试程序13.3 实例三：动态光照变化解释如何使用OpenGL实现动态光照变化的效果指导如何编写代码和调试程序第十四章：计算机图形学项目实践14.1 项目设计思路介绍项目的设计思路和目标解释项目中的关键技术和实现方法14.2 项目实现提供项目实现的过程和步骤指导学生如何编写代码、调试程序和优化性能14.3 项目总结与评价总结项目的完成情况和成果评价项目的创新性、实用性和稳定性等指标第十五章：计算机图形学前沿技术15.1 虚拟现实技术介绍虚拟现实技术的概念和应用领域解释虚拟现实技术在计算机图形学中的重要性15.2 增强现实技术介绍增强现实技术的概念和应用领域解释增强现实技术在计算机图形学中的重要性15.3 计算机图形学未来发展探讨计算机图形学未来的发展趋势和研究方向激发学生对计算机图形学的研究兴趣和创新思维重点和难点解析本文主要介绍了计算机图形学（C语言）的教案，内容涵盖了图形与图像的概念、C语言基础、基本图形的绘制、图形变换、动画与交互、图形界面设计、图像处理基础、曲面建模、光照与渲染、案例分析与实践、OpenGL基础、OpenGL高级图形绘制、OpenGL图形编程实例、计算机图形学项目实践以及计算机图形学前沿技术等十五个章节。

计算机图形学基础知识重点整理1.计算机图形学是研究和开发用于创建、处理和显示图像的计算机技术领域。

它涵盖了图像生成、图像处理、图像显示等方面的知识。

本文将重点整理计算机图形学的基础知识，包括基本概念、图形编程、图像处理等内容。

2. 基本概念2.1 图形学基本概念•点：图形学中最基本的元素，用于构建图形对象。

•线段：由两个点连接而成，是构建更复杂图形的基础。

•多边形：由多个线段连接而成，可以构建更为复杂的图形。

•直线方程与曲线方程：描述线段和曲线的数学表达式。

•三角形：最简单的多边形，广泛应用于计算机图形学中。

•二维坐标系：用于描述图形位置的平面坐标系。

•三维坐标系：用于描述图形位置的立体坐标系。

2.2 图形学算法与技术•光栅化：将连续曲线或曲面转化为离散像素的过程。

•扫描线算法：用于处理复杂图形填充的算法。

•边缘检测：用于检测图像中的边缘信息。

•图像变换：包括平移、旋转、缩放等操作，用于对图形进行变换和处理。

•隐式曲线：用一种隐含的方式表达的曲线或曲面。

•着色模型：用于给图形上色的模型，如灰度模型、RGB模型等。

3. 图形编程3.1 图形编程环境•OpenGL：跨平台的图形编程接口，支持高性能图形渲染。

•DirectX：微软开发的多媒体编程接口，专注于游戏图形渲染。

•WebGL：基于Web标准的图形编程接口，用于在浏览器中渲染图形。

3.2 图形渲染流程•顶点处理：对图形中的顶点进行变换和处理。

•图元装配：将顶点组装成基本图元，如线段、三角形等。

•光栅化：将基本图元转化为像素点。

•片元处理：对每个像素点进行颜色计算。

3.3 图形效果实现•光照模型：用于模拟光照效果的算法。

•材质：描述图形的表面特性，如光滑、粗糙等。

•纹理映射：将二维纹理贴到三维图形表面的过程。

•反射与折射：模拟物体表面的反射和折射效果。

4. 图像处理4.1 基本图像处理操作•图像读取与保存：从文件中读取图像数据并保存处理结果。

•图像分辨率调整：改变图像的大小和分辨率。

计算机图形学(C语言)教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍了解计算机图形学的定义、发展和应用领域。

理解图形系统和图形处理的基本概念。

1.2 图形学基本概念掌握图形的表示、和显示的基本过程。

掌握图形属性和图形变换的概念。

1.3 图形软件和图形硬件了解常见的图形软件和图形硬件设备。

理解图形软件的架构和功能。

第二章：C语言基础2.1 C语言简介了解C语言的历史和特点。

掌握C语言的基本语法和数据类型。

2.2 控制语句掌握C语言的条件语句、循环语句和跳转语句。

理解函数的定义和调用。

2.3 图形库使用学习使用图形库（如OpenGL或SDL）的基本方法。

掌握图形库的初始化、图形绘制和屏幕刷新等操作。

第三章：基本图形绘制3.1 点、线和圆的绘制学习使用图形库绘制点、线和圆的基本方法。

掌握图形属性的设置，如颜色、线型和填充等。

3.2 图形变换理解平移、旋转和缩放等基本图形变换。

学习使用图形库实现图形变换的方法。

3.3 参数方程和坐标变换了解参数方程和坐标变换的概念。

掌握参数方程和坐标变换在图形绘制中的应用。

第四章：图像处理基础4.1 图像表示和格式了解数字图像的基本表示方法，如像素、分辨率等。

掌握常见图像格式的特点和转换方法。

4.2 图像处理基本算法学习图像处理的基本算法，如图像滤波、边缘检测等。

掌握使用C语言实现图像处理算法的方法。

4.3 图像显示和保存学习使用图形库显示和保存图像的方法。

掌握图像显示和保存的技巧和注意事项。

第五章：综合应用实例5.1 图形界面设计学习使用图形库设计图形用户界面。

掌握图形界面设计的要点和技巧。

5.2 图形动画实现理解图形动画的基本概念和实现方法。

学习使用图形库实现图形动画的技巧。

5.3 图像处理应用实例结合实际应用场景，完成一个图像处理应用实例。

培养实际应用能力和创新思维。

第六章：光照与纹理6.1 光照模型学习光照模型，包括Lambert光照模型、Blinn-Phong光照模型等。

XX大学《计算机图形学》教学大纲编写单位：执笔人：审核人：XX大学xx系20xx年9 月［实验要求］本课程实验要求较高，实验内容多且相关性较强，有关实验的具体要求与内容需按实验大纲执行，本大纲中不再另行说明。

第一章绪论［教学内容］计算机图形学的目标与任务；计算机图形学的内容体系；计算机图形学相关学科；计算机图形学相关领域。

[教学目标与要求]熟练掌握：计算机图形学的内容体系；计算机图形学的目标与任务；掌握：计算机图形学的应用领域；计算机图形学的相关学科；了解：计算机图形学的发展。

[重点与难点]计算机图形学的内容体系；计算机图形学的目标与任务。

[教学时数]2学时第一节计算机图形学的目标与任务一、视觉交流是计算机图形学的目标与任务二、计算机图形学的三个基本任务第二节计算机图形学的内容体系一、基础模块二、建模与表示模块三、绘制模块四、交互技术第三节计算机图形学相关学科一、图形与图像二、相关学科第四节计算机图形学的应用领域一、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）二、科学计算可视化三、虚拟现实四、动画第五节计算机图形学的发展一、计算机图形学的发展简史二、计算机图形学的发展趋势[复习思考题]1、图形包括哪两方面的要素？在计算机中如何表示它们？2、图形的本质是什么？3、如何看待计算机图形学的发展趋势？第二章图形系统［教学内容］Visual 图形系统概述；图形系统体系结构；图形支撑软件；图形硬件显示原理；[教学目标与要求]熟练掌握：图形系统体系结构；图形硬件显示原理掌握：图形系统基本概念和术语；了解：图形支撑软件[重点与难点]图形系统体系结构；图形硬件显示原理[教学时数]2学时第一节图形系统概述一、图形系统组成结构1.图形系统组成结构2.图形系统分类第二节图形系统体系结构一、概述二、应用程序阶段三、几何处理阶段四、光栅阶段第三节图形支撑软件一、OpenGL二、DirectX三、Java2D和Java3D第四节图形硬件显示原理一、图形显示设备及工作原理二、图形显示方式三、光栅扫描图形显示系统[复习思考题]1、从图形硬件显示原理角度，思考并分析如何显示直线？2、请你总结一下光栅显示系统的优缺点？3、在光栅显示系统中，显卡有什么作用？第三章二维图形生成［教学内容］直线生成算法；圆弧绘制算法；区域填充；字符；反走样技术；[教学目标与要求]熟练掌握：直线生成算法；区域填充；圆弧绘制算法掌握：反走样技术了解：字符编码[重点与难点]直线生成算法；区域填充；圆弧绘制算法[教学时数]8学时第一节直线生成算法一、数值微分法二、逐点比较法三、Bresenham画线法四、中点画线法第二节圆弧绘制算法一、基于光栅的整圆绘制算法二、角度离散法绘制圆弧和椭圆弧第三节区域填充一、种子填充算法二、多边形填充算法第四节字符一、字符的编码二、点阵字符三、矢量字符第五节反走样技术第六节编程实例-地图绘制一、地图绘制方法二、基于OpenGL的地图绘制[复习思考题]1、简述DDA算法、中点画线法、Bresenham画线法算法的思想？2、根据中点画圆法和Bresenham算法，绘制一条端点为（1，1）和（6，5）的直线，画出对应各像素的位置？第四章图形几何变换[教学内容］二维几何变换；三维几何变换；图形几何变换的模式；[教学目标与要求]熟练掌握：二维几何变换；三维几何变换；掌握：图形几何变换的模式；[重点与难点]二维几何变换；三维几何变换；[教学时数]6学时第一节二维几何变换一、基本变换二、二维复合变换三、二维坐标系间的变换第二节三维几何变换一、基本变换二、三维复合变换三、三维坐标系间的变换第三节图形几何变换的模式一、固定坐标系模式二、活动坐标系模式[复习思考题]1、试编写对二维点实现平移、旋转、比例变换的程序。