计算机图形学教学大纲.pdf
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1、计算机图形学教学大纲 课程概述 计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科，是计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术等专业的必修课。近年来，计算机图形学被广泛应用在影片渲染、计算机游戏、虚拟现实、科学计算可视化等多个方面。我们的计算机图形学课程有管线视角、理论体系完整、编程框架先进（将对课程中讲解的实验提供配套代码下载，包括完整工程以及工程中用到的资源，如课程团队原创的卡通人物形象的模型资源等）三个特点：第一，管线视角的图形学，按照图形渲染管线的三个概念阶段，即应用程序阶段、几何阶段、光栅化阶段来组织课程内容，将整个课程内容划分为五篇：基础篇、应用程序
2、、几何阶段、光栅化阶段、高级话题。第二，构建完整的理论体系，将传统理论和图形新发展结合起来，既包括朴素的软光栅、经典的造型技术，也包括真实感图形学的光照、纹理、阴影等内容，在这些内容中不仅体现经典的算法，还包括一些新的算法如实时光线追踪、法线贴图、实时动态阴影等。第三，搭建先进实用的编程框架，基于可编程管线进行图形编程，采用主流的图形标准 OpenGL，并用采用其着色器语言 OpenGL Shading Language（简称 GLSL）进行着色器的编写（Shader 的编写思想与 Unity3D 相通）。这个图形编程框架充分利用了日趋强大的 GPU 的计算能力，和目前工业界的实际做法完全相通
3、。设置了从在一个窗口中绘制多边形到粒子系统、延迟渲染的多个进阶实验，逐步提高学生的图形编程能力。实验将提供配套代码的下载链接。为了使对计算机图形学感兴趣的同学们拥有更好的学习体验，本次我们的计算机图形学课程还添加了如下的两个部分：第一部分，光栅化渲染器，它是一个在浏览器中学习渲染管线知识的工具。同学们可以交互式地学习渲染流程中的各种算法；也可以通过在线的管线编辑器，自由探究渲染管线中的各个阶段，甚至创造出自己独特的软渲染管线。第二部分，PBR 渲染器，它是一款渐进式学习 PBR 的教学渲染器，随着学习的不断深入，可以逐步解锁 PBR 更高级复杂的功能。同学们在这里可以学习到图形学物理渲染相关的
4、进阶知识，看到一些 PBR 相关的渲染方法，以及它呈现出的漂亮效果。授课目标 1、让学生学习到经典的图形理论；2、让学生了解最新的基于 GPU 的可编程渲染流程；3、带领学生基于最新的图形编程框架（基于 OpenGL 和 GLSL）完成实验；4、让大家感觉渲染影片、开发游戏引擎、实现虚拟现实应用、进行科学计算可视化并非遥不可及。课程大纲 第一周导学 第一周导学 课程导学与第一篇导学 图形学课程导学 第一篇导学 1.欢迎来到图形世界 1.1 初识图形学 1.2 有趣的图形应用和研究 2.认识图形系统 2.1 图形系统浅析 2.2 从穿孔纸到数据衣：输入设备 2.3 从 CRT 到 3D 显示（上
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