📄 计算机图形学考试大纲.htm
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<HTML><HEAD><TITLE>计算机图形学考试大纲</TITLE>
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<BODY><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=5><B>
<P align=center>教学计划</P></B></FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>
<P align=justify>课程名称：计算机图形学</P>
<P align=justify>课程编号：</P>
<P align=justify>版本号：</FONT><FONT size=3>1</P></FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN
size=3>
<P align=justify>课程类型：本科生限选课（对全校理科专业的本科生和研究生开放）</P>
<P align=justify>所属学科：计算机科学与技术</P>
<P align=justify>领域方向：多媒体与人机交互</P>
<P align=justify>学时学分：</FONT><FONT size=3>72</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN
size=3>学时，</FONT><FONT size=3>4</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>学分</P>
<P align=justify>开课时间：每年春季</P>
<P align=justify>主讲教员：倪明田</P>
<P align=justify>先修要求：计算引论，数据结构，程序设计，高等数学，线性代数</P>
<P align=justify>同修要求：无</P>
<P align=justify>版本更新历史：无</P>
<UL></FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=4><B>
<LI>基本目的 </LI></UL>
<DIR></B></FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>
<P
align=justify>计算机图形学是计算机与应用专业的专业主干课，它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据（可视化）已经成为信息领域的一个重要发展趋势。设置本课程的目的就在于让软硬件开发人员了解和掌握必要的图形学概念、方法和工具。</P><B></DIR>
<UL></FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=4>
<LI>学习收获</FONT></B><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>（通过该课程的学习，学生将会有以下收获）
</LI></UL>
<OL>
<LI>了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术；</FONT><FONT size=3> </FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN
size=3>
<LI>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；</FONT><FONT size=3> </FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>
<LI>对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识；</FONT><FONT size=3> </FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>
<LI>具有一定实践体会和相关的编程能力。 </LI></OL></FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=4><B>
<UL>
<LI>内容提要 </LI></UL></B></FONT><FONT size=3>
<P align=justify>1</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>．计算机图形学概述</P>
<P align=justify><B>知识点</B>：</P>
<DIR>
<DIR>
<P align=justify>图形，图形的表示方法，</FONT><FONT size=3> </FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN
size=3>计算机图形学的研究内容及其应用领域，阴极射线管的结构及工作原理，彩色阴极射线管的工作原理，持续发光时间，刷新，像素，分辨率，随机扫描显示系统的结构与工作原理，光栅扫描显示系统的结构与工作原理，查色表，隔行扫描，逐行扫描</P></DIR></DIR>
<P align=justify><B>要求</B>：</P>
<UL>
<UL>
<LI>了解计算机图形学的研究对象、研究内容，以及它在那些领域有着重要的应用；
<LI>了解图形的概念；
<LI>掌握在计算机中图形的两种表示方法；
<LI>了解图形显示设备、图形输入设备以及图形软件的发展状况；
<LI>掌握阴极射线管（</FONT><FONT size=3>CRT</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN
size=3>）的结构（它有那几个部分组成）、工作原理；
<LI>掌握持续发光时间、刷新、像素、分辨率等概念；
<LI>了解彩色阴极射线管的工作原理及两种产生彩色的基本方法：射线穿透法和影孔板法；
<LI>了解随机扫描显示系统的结构与工作原理；
<LI>掌握光栅扫描显示系统的结构，它的各个组成部分的功能及工作原理；
<LI>掌握查色表、隔行扫描、逐行扫描的概念。 </LI></UL></UL></FONT><FONT size=3>
<P align=justify>2</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>．一个简单的二维图形软件包</P>
<P align=justify><B>知识点</B>：</P>
<DIR>
<DIR>
<P
align=justify>扫描转换，图元的声明、图元的属性控制，获取用户输入的两种方法，简单的交互程序的结构，画布，裁剪窗口，位块拷贝，显示模式</P></DIR></DIR>
<P align=justify><B>要求</B>：</P>
<UL>
<UL>
<LI>掌握扫描转换、画布、裁剪窗口等概念；
<LI>掌握图元（点、直线段、折线、标记、圆弧、椭圆弧、字符）的含义及其参数指定方式；
<LI>掌握如何对图元进行属性（线型、线宽、颜色等）控制；
<LI>了解用来获取用户输入的两种基本方式：取样方式和事件驱动方式
<LI>了解如何通过如上两种输入方式设计简单的交互式绘图程序；
<LI>了解位块拷贝功能；
<LI>掌握</FONT><FONT size=3>4</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN
size=3>种基本的显示模式：覆盖、或、异或、与。 </LI></UL></UL></FONT><FONT size=3>
<P align=justify>3</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>．二维线画图元的生成</P>
<P align=justify><B>知识点</B>：</P>
<DIR>
<DIR>
<P align=justify>扫描转换直线段的</FONT><FONT size=3>DDA</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN
size=3>算法、中点算法，扫描转换圆弧的中点算法、多边形迫近法、正负法，扫描转换椭圆弧的中点算法，线画图元的属性控制</P></DIR></DIR>
<P align=justify><B>要求</B>：</P>
<UL>
<UL>
<LI>掌握扫描转换直线段的DDA算法、中点算法，以及中点算法在哪些方面对DDA算法做了改进；
<LI>掌握圆弧的八对称性，掌握扫描转换圆弧的中点算法；
<LI>掌握生成圆弧的多边形迫近法；
<LI>了解正负法，掌握怎样利用正负法生成圆弧；
<LI>掌握扫描转换椭圆弧的中点算法；
<LI>了解线画图元的属性（线型、线宽）控制方法。 </LI></UL></UL></FONT><FONT size=3>
<P align=justify>4</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>．二维填充图元的生成</P>
<P align=justify><B>知识点</B>：</P>
<DIR>
<DIR>
<P
align=justify>扫描转换矩形，多边形的两种表示方法，扫描转换多边形的逐点判断算法、扫描线算法、边缘填充算法，判断一个点关于多边形区域内外关系的射线法、累计角度法、编码方法，扫描转换扇形区域，区域的表示，区域的连通性，填充区域的递归算法、扫描线算法，以图像填充区域，点阵字符与矢量字符</P></DIR></DIR>
<P align=justify><B>要求</B>：</P>
<UL>
<UL>
<LI>了解矩形区域的扫描转换；
<LI>掌握多边形的两种表示方法：顶点表示与点阵表示
<LI>掌握扫描转换多边形的逐点判断算法、扫描线算法和边缘填充算法以及它们采用的数据结构，了解这几个算法各自的优缺点；
<LI>掌握判断一个点关于多边形区域内外关系的射线法、累计角度法、编码方法；
<LI>了解如何扫描转换扇形区域；
<LI>掌握什么是区域，区域的两种表示方法：内点表示和边界表示，区域的连通性：</FONT><FONT size=3>4</FONT><FONT
face=宋体 lang=ZH-CN size=3>连通和</FONT><FONT size=3>8</FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>连通；
<LI>掌握填充区域的递归算法、扫描线算法；
<LI>了解如何以图像来填充一个多边形或一个区域；
<LI>了解两种典型的字符表示方法：点阵表示和矢量表示，以及它们的优缺点。 </LI></UL></UL></FONT><FONT size=3>
<P align=justify>5</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>．二维光栅图形的混淆与反混淆</P>
<P align=justify><B>知识点</B>：</P>
<P align=justify>
二维光栅图形的混淆现象，常用的反混淆方法，采样定理</P>
<P align=justify><B>要求</B>：</P>
<UL>
<UL>
<LI>掌握在光栅图形绘制过程中常见的三中混淆现象，即图形边界呈阶梯状、图形细节失真、狭小图形遗失；
<LI>掌握常用的三种反混淆方法：提高分辨率方法、非加权区域采样方法、加权区域采样方法；
<LI>了解采样定理及发生混淆的理论背景。 </LI></UL></UL></FONT><FONT size=3>
<P align=justify>6</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>．二维裁剪</P>
<P align=justify><B>知识点</B>：</P>
<DIR>
<DIR>
<P align=justify>裁剪直线段的</FONT><FONT size=3>Cohen-Sutherland</FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>算法、</FONT><FONT size=3>Nicholl-Lee-Nicholl</FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>算法、中点分割算法、梁友栋</FONT><FONT size=3>-Barskey</FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>算法，裁剪多边形的</FONT><FONT size=3>Sutherland-Hodgman</FONT><FONT
face=宋体 lang=ZH-CN size=3>算法、</FONT><FONT size=3>Weiler-Atherton</FONT><FONT
face=宋体 lang=ZH-CN size=3>算法，字符裁剪</P></DIR></DIR>
<P align=justify><B>要求</B>：</P>
<UL>
<UL>
<LI>掌握什么是裁剪、裁剪窗口，裁剪算法的基本内容：图形关于窗口区域内外关系的判别、图形与窗口的求交计算；
<LI>掌握裁剪直线段的</FONT><FONT size=3>Cohen-Sutherland</FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>算法、中点分割算法、梁友栋</FONT><FONT size=3>-Barskey</FONT><FONT
face=宋体 lang=ZH-CN size=3>算法；
<LI>了解裁剪直线段的</FONT><FONT size=3>Nicholl-Lee-Nicholl</FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>算法；
<LI>掌握裁剪多边形的</FONT><FONT size=3>Sutherland-Hodgman</FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>算法（又称逐边裁剪算法）；
<LI>了解裁剪多边形的</FONT><FONT size=3>Weiler-Atherton</FONT><FONT face=宋体
lang=ZH-CN size=3>算法；
<LI>掌握如何裁剪一个字符串，如何裁剪一个点阵表示（或矢量表示）的字符。 </LI></UL></UL></FONT><FONT size=3>
<P align=justify>7</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>．图形变换</P>
<P align=justify><B>知识点</B>：</P>
<DIR>
<DIR>
<P
align=justify>矢量（向量），矩阵，二维平移变换、放缩变换、旋转变换、错切变换、对称变换，齐次坐标，变换的固定坐标系模式与活动坐标系模式，世界坐标系、用户坐标系、设备（屏幕）坐标系与局部坐标系，裁剪窗口与视区，二维图形的显示流程图，窗口到视区的变换，三维平移变换、放缩变换、旋转变换，坐标系之间的变换</P></DIR></DIR>
<P align=justify><B>要求</B>：</P>
<UL>
<UL>
<LI>掌握矢量、矩阵以及它们的运算；
<LI>掌握二维平移变换、放缩变换、旋转变换、错切变换及对称变换；
<LI>掌握变换的两种模式：固定坐标系模式与活动坐标系模式；
<LI>掌握坐标系的概念：世界坐标系、用户坐标系、设备（屏幕）坐标系与局部坐标系；
<LI>掌握什么是裁剪窗口与视区以及它们各自的作用；
<LI>了解二维图形的显示过程，掌握窗口到视区的变换；
<LI>掌握三维平移变换、放缩变换、旋转变换；
<LI>掌握齐次坐标的概念，二维（三维）变换在其次坐标下的表示；
<LI>掌握坐标系之间的变换。 </LI></UL></UL></FONT><FONT size=3>
<P align=justify>8</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>．图形用户界面与人机交互</P>
<DIR><B>
<P align=justify>知识点：</P>
<DIR></B></FONT><FONT size=3>
<P align=justify>1</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN
size=3>）引言：用户界面的重要性，</FONT><FONT size=3>GUI</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN
size=3>发展及历史，交互设备和技术，涉及的学科。</P></DIR></DIR>
<P align=justify></FONT><FONT size=3>
2</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>）人机工程学，认知心理学，计算机用户工程原理，软件心理学</P>
<P align=justify></FONT><FONT size=3>
3</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>）用户界面的设计：
若干重要问题（响应时间，屏幕设计，联机帮助，出错处理）</P>
<P align=justify>
若干风格（命令语言，菜单选项，直接操作），若干设计方法（状态</P>
<DIR>
<DIR>
<P align=justify>转换图，事件模型，形式化方法，面向对象，</FONT><FONT
size=3>Agent)</P></DIR></DIR></FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>
<P align=justify></FONT><FONT size=3>
4) </FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>用户界面工具：</FONT><FONT
size=3>Windows</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>及其类库</FONT><FONT size=3>,
X-Window</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>及</FONT><FONT size=3>OSF/Motif,
</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>多媒体制作工具，</P>
<DIR>
<DIR>
<DIR>
<DIR>
<DIR>
<DIR>
<DIR>
<DIR>
<P align=justify>浏览器及网页制作工具</P></DIR></DIR></DIR></DIR></DIR></DIR></DIR></DIR>
<P align=justify></FONT><FONT size=3>
5</FONT><FONT face=宋体 lang=ZH-CN size=3>）用户界面的新进展：多通道用户界面，虚拟现实环境，多感知智能化识别工具</P>
<DIR>
<DIR>
<DIR>
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