中国科学技术大学《计算机图形学》本科课程

Computer Graphics (00106501)

（2024年春夏学期）

任课老师：刘利刚 教授

安徽省图形计算与感知交互重点实验室 (Graphics&Geometric Computing Laboratory)

数学科学学院 (School of Mathematical Sciences)

中国科学技术大学 (University of Science and Technology of China)

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即时信息
  • 【自学须知】如何自学《计算机图形学》& C++面向对象编程？
  • 【科普知识】任课老师撰写的科普文章《什么是计算机图形学？》、《数学在计算机图形学中的应用》及其他
  • 【课程录屏】不在线提供，可参考2020年《计算机图形学》课程的录屏
  • 【课程资料】中科大睿客网 （无须账号密码访问，如果无法访问，可重试多次或换个浏览器访问）
  • 2024年06月28日：课程已结束，谢谢各位同学的配合与支持！
  • 2024年06月14日：期末大作业项目展示
  • 2024年06月07日：【期末考试】6月23日08:30-10:30，2105
  • 2024年06月06日：【期末大作业展示】6月14日18:30，5107
  • 2024年05月14日：【课程大作业】布置FinalProject（课程资料网/Homework/Project）, 提交日期：2024年6月9日星期 日（展示时间：2024年6月14日星期五晚18:30-22:00，地点：待定）
  • 2024年05月14日：【作业10】布置Homework10-Animation（课程资料网/Homework/Homework10）, 提交日期：2024年5月19日星期 日
  • 2024年04月30日：【作业9】布置Homework9-SPH Fluid Simulation （课程资料网/Homework/Homework9）, 提交日期：2024年5月12日星期 日
  • 2024年04月23日：【作业8】布置Homework8-Mass Spring （课程资料网/Homework/Homework8）, 提交日期：2024年4月28日星期 日
  • 2024年04月16日：【作业7】布置Homework7-Path Tracing （课程资料网/Homework/Homework7）, 提交日期：2024年4月21日星期 日
  • 2024年04月09日：【作业6】布置Homework6-Shader Programming （课程资料网/Homework/Homework6）, 提交日期：2024年4月14日星期 日
  • 2024年03月26日：【作业5】布置Homework5-ARAPParameterization （课程资料网/Homework/Homework5）, 提交日期：2024年4月2日星期 二
  • 2024年03月19日：【作业4】布置Homework4-TutteParameterization （课程资料网/Homework/Homework4）, 提交日期：2024年3月24日星期日
  • 2024年03月12日：【作业3】布置Homework3-PoissonImageEditing （课程资料网/Homework/Homework3）, 提交日期：2024年3月17日星期日
  • 2024年03月05日：【作业2】布置Homework2-ImageWarping （课程资料网/Homework/Homework2）, 提交日期：2024年3月10日星期日
  • 2024年02月27日：【作业1】布置Homework1-MiniDraw（课程资料网/Homework/Homework1）, 提交日期：2024年3月3日星期日
  • 2024年01月31日：【课前热身练习】布置C++课前热身练习（务必一个一个独立练习，再与参考代码进行对比学习）, 提交日期：2024年2月25日星期日
  • 2024年01月31日：【课程GitHub】发布课程作业GitHub
  • 2024年01月31日：【作业递交系统】作业递交系统  作业递交系统注册及使用说明
  • 2024年01月31日：【课程QQ群】课程QQ群(186208242) 的昵称命名规则：“ID姓名”（ID与姓名之间无任何字符，如“01张三”），无ID号的旁听同学的ID号统一设为999（如“999李四”）
  • 2024年01月31日：【学生ID号】学生课程ID号（会根据学生选课情况更新）
  • 2024年01月31日：【课程资料下载】课程所有资料（PPT等）可在睿客网下载：课程相关资料下载
  • 2024年01月31日：【课程主页】本课程主页开通
 
 

课程介绍
课程目标 C++编程：C++面向对象编程思想、图像编程基础、图形学编程基础等

计算机图形学：几何处理、真实感渲染、物理仿真、角色动画、GPU编程等
时间 周二下午6,7节(14:00-15:35)，周五下午6,7节(14:00-15:35)
地点 东区第1教学楼102
授课教师 刘利刚
助教 沈鹏飞， jerry_shen@mail.ustc.edu.cn （渲染）
李喆昊， richardhall@mail.ustc.edu.cn （物理仿真） 
吴汶政， wuwzh@mail.ustc.edu.cn （几何） 
学分 3
前置课程 微积分，线性代数，C/C++编程，数据结构
参考教材 参考教材（本课程的内容以计算机图形学的最新发展为主，以下教材仅仅为参考）：
《3D计算机图形学基础》， [美]史蒂文小.戈特勒(Steven J.Gortler)著，夏时洪、高林译，清华大学出版社。
课程评分 平时作业 60% + 期末大作业 20% + 期末考试（闭卷）20%
致谢 课程中参考了许多其他相关课程PPT，在此表示致谢！
课程主页 http://staff.ustc.edu.cn/~lgliu/Courses/ComputerGraphics_2024_spring-summer/default.htm
 
 

课程内容
 

课程资料：

  • 【课程资料】中科大睿客网 （无须账号密码访问，如果不行，访问多次或换个浏览器试试）

 

课次

日期

内容

作业

课件

第01讲

2024年2月27日

星期二

课程介绍、面向对象编程

布置作业1: 画图小工具

CG01-Introduction

CG02-Programming

第02讲

2024年3月1日

星期五

 类的继承和多态、数字图像介绍  

CG03-Images

CG04-Image Processing (1)

第03讲

2024年3月5日

星期二

 数字图像处理、数据拟合 布置作业2: 图像变形 CG04-Image Processing (2)

CG05-Fitting

第04讲

2024年3月8日

星期五

 2D图形的光栅化 讲解作业1

CG06-Rasterization

ExClass01-程序框架及编程调试

第05讲

2024年3月12日

星期二

 图像矢量化、超限插值、重心坐标、Poisson图像编辑 布置作业3: 图像融合

CG07-Fitting (2)

CG08-PoissonEditing 

第06讲

2024年3月15日

星期五

 采样、网格剖分、Triangle库 讲解作业2

CG09-Sampling&Meshes 

第07讲

2024年3月19日

星期二

 网格的半边结构、Laplace坐标、Tutte曲面参数化 布置作业4: Tutte曲面参数化 CG10-MeshProgramming

CG11-LaplacianCoordinates

CG12-Parameterization (1)

第08讲

2024年3月22日

星期五

 曲面参数化、分片可展 讲解作业3 CG12-Parameterization (2)

第09讲

2024年3月26日

星期二

 ARAP曲面参数化、离散微分几何、数字几何处理 布置作业5: ARAP曲面参数化 CG13-ARAPParameterization

CG14-Discrete DifferentialGeometry

CG15-Digital GeometryProcessing

第10讲

2024年3月29日

星期五

 渲染 讲解作业4 CG16-Rendering

第11讲

2024年4月2日

星期二

 局部光照模型、阴影图、延迟渲染、OpenGL   CG17-LocalShadingModel

CG18-ShadowMap

CG19-API-OpenGL

第12讲

2024年4月7日

星期日

 GPU及发展历史 讲解作业5

 

CG20-GPU 

第13讲

2024年4月9日

星期二

 着色器编程、可编程渲染管线、GLSL着色语言 布置作业6: 着色器编程

 

CG21-Shader

CG22-GLSL-Programming

  

第14讲

2024年4月12日

星期五

 渲染方程、光线跟踪、光路追踪   CG23-RenderingEquation

CG24-RayTracing

CG25-PathTracing

第15讲

2024年4月16日

星期二

 光路追踪、辐射度方法、纹理映射、实时渲染技术 布置作业7: 光路追踪渲染 CG26-Radiosity

CG27-TextureMapping

CG28-Real-time Rendering

第16讲

2024年4月19日

星期五

 计算机动画基础、关键帧动画介绍 讲解作业6 CG29-Animation

第17讲

2024年4月23日

星期二

 质点弹簧布料仿真、有限元、弹性体仿真、碰撞处理 布置作业8: 质点弹簧布料仿真 CG30-MassSpring

CG31-Elastics

CG32-CollisionDetection

第18讲

2024年4月26日

星期五

 流体仿真介绍、NS方程、粒子法介绍 讲解作业7 CG33-Fluid-NS-Equation (1)

第19讲

2024年4月30日

星期二

 时间离散、空间离散、SPH方法、压力求解的各种方法、边界处理 布置作业9: SPH流体仿真 CG33-Fluid-NS-Equation (2)

CG34-SPH

第20讲

2024年5月7日

星期二

 角色动画、人脸动画、数字人   CG35_CharAnimation

第21讲

2024年5月10日

星期五

 四元数与3D旋转、旋转动力学、刚体运动仿真 讲解作业8 CG36_Quaternions

CG37_RigidDynamics

第22讲

2024年5月14日

星期二

 线性变换 布置作业10: 骨骼动画

布置课程大作业

CG38_Transformations 

第23讲

2024年5月17日

星期五

 变换的复合、三维视图、多视点几何 讲解作业9

CG39_3DViewports

CG40_Multi-view geometry 

第24讲

2024年5月21日

星期二

 实时渲染引擎、游戏引擎、三维内容构建、体渲染   CG41_Rendering Engines

CG42_3DContents

CG43_Volume Rendering 

第25讲

2024年5月24日

星期五

 可微渲染、计算成像、全光函数、光场、光照估计 讲解作业10 CG44_Differential Rendering

CG45_Image based rendering

第26讲

2024年5月28日

星期二

 NeRF、3D Gaussian Splatting、体系结构角度看代码性能  

CG46_NVS-NeRF-3DGS

CG47-CAD-CAE-CAM 

第27讲

2024年5月31日

星期五

 学长分享、其他介绍（图像合成、计算机视觉、 VR/AR、 机器人、计算艺术）

课程总结

   CG48_Others

CG49_Summary

第28讲

2024年6月14日

星期五

 期末大作业展示    

 

 
 
 

课程作业

Homeworks

  • C++课前热身练习, （务必一个一个独立练习，再与参考代码进行对比学习） ，提交日期：2024年2月25日星期日 
  • 2024年02月27日：【作业1】布置Homework1-MiniDraw（课程资料网/Homework/Homework1）, 提交日期：2024年3月3日星期日
  • 2024年03月05日：【作业2】布置Homework2-ImageWarping （课程资料网/Homework/Homework2）, 提交日期：2024年3月10日星期日
  • 2024年03月12日：【作业3】布置Homework3-PoissonImageEditing （课程资料网/Homework/Homework3）, 提交日期：2024年3月17日星期日
  • 2024年03月19日：【作业4】布置Homework4-TutteParameterization （课程资料网/Homework/Homework4）, 提交日期：2024年3月24日星期日
  • 2024年03月26日：【作业5】布置Homework5-ARAPParameterization （课程资料网/Homework/Homework5）, 提交日期：2024年4月2日星期 二
  • 2024年04月09日：【作业6】布置Homework6-Shader Programming （课程资料网/Homework/Homework6）, 提交日期：2024年4月14日星期 日
  • 2024年04月16日：【作业7】布置Homework7-Path Tracing （课程资料网/Homework/Homework7）, 提交日期：2024年4月21日星期 日
  • 2024年04月23日：【作业8】布置Homework8-Mass Spring （课程资料网/Homework/Homework8）, 提交日期：2024年4月28日星期 日
  • 2024年04月30日：【作业9】布置Homework9-SPH Fluid Simulation （课程资料网/Homework/Homework9）, 提交日期：2024年5月12日星期 日
  • 2024年05月14日：【作业10】布置Homework10-Animation（课程资料网/Homework/Homework10）, 提交日期：2024年5月19日星期 日
     

Projects

  • Project (期末大作业), 提交日期：2024年6月9日星期日
 
 

参考资料
Online C++ and coding resources
OpenGL
 
 

其他资源
图形学进阶学习资源

其他参考资源
 

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