1、計算機圖形學實驗教學大綱一、 課程中文名稱(課程英文名稱)：計算機圖形學（Computer Graphics）二、 課程編碼：三、 課程目標和基本要求：計算機圖形學是信息與計算科學專業學生的專業選修課程。計算機圖形學是計算機科學的重要分支，其應用已經日益廣泛。該課程的教學目的與任務是讓學生了解計算機圖形學的基礎內容，掌握對設計、使用和理解計算機圖形系統所需的基本理論。本課程實驗包括圖形的顯示和輸出技術、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生有真實感圖形的方法。用C+(或C)結合OpenGL圖形庫進行與理論教學配合的實驗。四、 課程總學時： 54

2、學時 理論： 36 學時；實驗： 18 學時五、 課程總學分: 2.5 學分六、 適用專業和年級：信息與計算專業，4年級第1學期七、 實驗項目匯總表：序號實驗編號實驗名稱時數實驗類別實驗類型實驗要求每組人數實驗一C+圖形程序設計基礎2專業演示性必修同班級人數實驗二基本圖元生成算法2專業驗證性必修同班級人數實驗三填充算法2專業驗證性必修同班級人數實驗四OpenGL基礎2專業驗證性必修同班級人數實驗五二維變換2專業驗證性必修同班級人數實驗六二維裁剪2專業驗證性必修同班級人數實驗七樣條曲線與樣條曲面2專業驗證性必修同班級人數實驗八三維變換與三維觀察2專業驗證性必修同班級人數實驗九真實感圖形的生成與處

3、理2專業綜合性必修同班級人數八、大綱內容：實驗序號1實驗名稱 C+圖形程序設計基礎實驗目的和要求以C+Builder為程序設計平臺，熟悉Windows圖形程序設計的要點，為今后的圖形學實驗打下必要的基礎。實驗內容1. 在C+Builder集成開發環境中編寫一個Windows應用程序。應用程序的窗體中每隔1秒交替顯示“Hello, World!” 和“世界,你好!”。2. 參考補充材料“利用C+Builder開發基于圖形的應用程序”，寫一個圖形學實驗程序的框架。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號2實驗名稱 基本圖元生成算法實驗目的和要求1. 以C+Builder為程序設計平臺，實現整數中點畫

4、線法和Bresenham畫線法，繪制直線；2. 以C+Builder為程序設計平臺，實現圓的中點畫法和橢圓的中點畫法。 實驗內容1. 實現斜率k在0和1之間時的整數中點畫線法和Bresenham畫線法。2. 選作：實現任意斜率的整數中點畫線法和Bresenham畫線法。3. 利用中點畫圓法，繪制第二個八分圓；利用中點畫橢圓法，繪制第一象限內的四分之一橢圓。4. 選作：利用上述基本算法及對稱性，繪制整圓和整橢圓。（提示：因為繪圖區域的原點在左上角，所以繪制整圓和整橢圓時要作平移變換。） 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號3實驗名稱 填充算法實驗目的和要求以C+Builder為程序設計平臺，實現

5、邊緣填充算法與種子填充算法。實驗內容1. 根據實驗一中提供的圖形學實驗框架，編寫程序實現邊緣填充算法。2. 根據實驗一中提供的圖形學實驗框架，編寫程序實現種子填充算法。主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號4實驗名稱 OpenGL基礎實驗目的和要求以Visual C+為程序設計平臺，練習編寫簡單的OpenGL入門程序。實驗內容編制一個程序繪制GLUT中的三維茶壺模型，并編譯運行。建議使用線框模型，也可嘗試一下實體模型。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號5實驗名稱 二維變換實驗目的和要求1了解OpenGL二維圖形變換的三個函數及其計算機圖形學的理論基礎；2嘗試利用OpenGL編寫一個二維圖形變

6、換的小程序。實驗內容1. 在理解的基礎上，編寫一個基于OpenGL的程序，繪制一個三角形，并分別繪制這個三角形經平移、縮放、旋轉后的結果。2.（選作）僅利用C+Builder（不用OpenGL）編寫一個程序，功能有平面圖形的平移、縮放、錯切、旋轉等。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號6實驗名稱 二維裁剪實驗目的和要求以C+Builder為程序設計平臺，實現線段裁剪的Cohen-Sutherland算法和Liang-Barsky算法。實驗內容實現Cohen-Sutherland算法和Liang-Barsky算法。要求程序界面上有裁剪窗口，能用鼠標畫直線，然后用裁剪算法進行裁剪。 主要實驗儀器

7、與器材個人計算機實驗序號7實驗名稱 樣條曲線與樣條曲面實驗目的和要求1. 以C+ Builder為程序設計平臺，練習編寫B樣條曲線的演示程序，理解相應的圖形學原理和編程原理。2. 以C+ Builder或Visual C+為程序設計平臺，編寫二次曲面、Bezier曲線曲面、NURBS曲線曲面的演示程序，理解相應的編程原理。實驗內容1. 以C+ Builder為程序設計平臺，寫一個B樣條曲線的演示程序，要求能夠選擇曲線的次數（2次或3次），能夠選擇均勻的和準均勻的B樣條曲線，并且能夠拖動已經畫好的控制頂點來控制曲線。2. 以C+ Builder或Visual C+為程序設計平臺，編制課本第173

8、頁至191頁的所有演示程序，自學相應的編程知識。3. （選作）選擇如下曲面的一種：二次曲面，Bezier曲面，NURBS曲面，自行設定圖形參數，加以繪制，并利用第八章所學的知識，轉動視點，對該曲面進行觀察。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號8實驗名稱 三維變換與三維觀察實驗目的和要求以Visual C+為程序設計平臺，練習編寫OpenGL三維圖形變換程序，理解相應的圖形學原理和編程原理。 實驗內容1 .編制書P221, 231上的程序，并編譯運行。理解矩陣堆棧、圖形變換函數的原理，掌握其用法。2.編制書P225上的程序并編譯運行，并對程序作如下修改，然后編譯運行，同時體會gluPerspe

9、ctive(), gluLookAt(), glTranslate*()等函數的作用。1)將程序中gluPerspective()的第一個參數fovy改為30.0和70.0，觀察程序的效果，思考并回答為什么會出現這樣的效果。2)將函數glTranslatef()的第三個參數分別改為1.0和-1.0，觀察、思考并回答為什么會出現這樣的效果。3)將glTranslatef()改為效果不變的對應的函數gluLookAt()。3. 練習安裝C+Builder上的OpenGL控件；并學習如何利用該控件開發OpenGL程序。將所給的cube.c轉換為在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開發一個完整的二維或三維圖形變換的演示程序。 主要實驗儀器與器材個人計算機實驗序號9實驗名稱 真實感圖形的生成與處理實驗目的和要求1. 以C+ Builder或Visual C+為程序設計平臺，編寫有關著色處理、光照、材質、紋理的演示程序，理解相應的編程原理。2. 綜合運用本課程所學的有關知識，編寫具有一定真實感效果的程序。實驗內容1 . 以C+ Builder為程序設計平臺，編制一個演示程序，程序的效果為一個兩面材質不同的波紋狀曲面片，曲面片可用鼠標拖動旋轉。2. 以C+ Builder為程序設計平臺，編制一個演示程序，程序的效果為一個兩面材質不同的波紋狀曲面片，在曲面的兩面貼上紋理，曲面片可用鼠標拖動旋轉。3. 以C+ Builder為程序設計平臺，編制程序演示一個可以滾動的立