中国科学技术大学《计算机图形学》本科课程

Computer Graphics (00106501)

（2025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
  • 2025年05月29日：期末考试时间：2025年6月26日08:30-10:30，地点：5104
  • 2025年05月29日：课程大作业展示时间：2025年6月10日、11日晚19:00-，地点：5104
  • 2025年05月13日：【课程大作业】布置FinalProject（课程资料网/Homework/Project）, 提交日期：2025年6月8日星期 日（展示时间：2025年6月10日星期二晚18:30-22:00，地点：待定）
  • 2025年05月13日：【作业10】布置Homework10-Animation（课程资料网/Homework/Homework10）, 提交日期：2025年5月18日星期日
  • 2025年04月29日：【作业9】布置Homework9-SPH-Fluid（课程资料网/Homework/Homework9）, 提交日期：2025年5月11日星期日
  • 2025年04月22日：【作业8】布置Homework8-MassSpring（课程资料网/Homework/Homework8）, 提交日期：2025年5月11日星期日
  • 2025年04月15日：【作业7】布置Homework7-PathTracing（课程资料网/Homework/Homework7）, 提交日期：2025年4月20日星期日
  • 2025年04月03日：【作业6】布置Homework6-Shader（课程资料网/Homework/Homework6）, 提交日期：2025年4月13日星期日
  • 2025年03月25日：【作业5】布置Homework5-ARAPPara-LaplacianEditing（课程资料网/Homework/Homework5）, 提交日期：2025年3月30日星期日
  • 2025年03月18日：【作业4】布置Homework4-TutteParametrization（课程资料网/Homework/Homework4）, 提交日期：2025年3月23日星期日
  • 2025年03月11日：【作业3】布置Homework3-PoissonImageEditing（课程资料网/Homework/Homework3）, 提交日期：2025年3月16日星期日
  • 2025年03月04日：【作业2】布置Homework2-ImageWarping（课程资料网/Homework/Homework2）, 提交日期：2025年3月9日星期日
  • 2025年02月25日：【作业1】布置Homework1-MiniDraw（课程资料网/Homework/Homework1）, 提交日期：2025年3月2日星期日
  • 2025年01月26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：2025年2月23日星期日
  • 2025年01月26日：【课程GitHub】发布课程作业GitHub
  • 2025年01月26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
  • 2025年01月26日：【课程QQ群】课程QQ群(965685304) 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”）
  • 2025年01月25日：【学生ID号】学生课程ID号（会根据学生选课情况更新）
  • 2025年01月25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
  • 2025年01月25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)，周四上午1,2节(07:50-09:25)
地点 东区第5教学楼104
授课教师 刘利刚
助教 吴汶政 (wuwzh@mail.ustc.edu.cn )
吴宇森 (wuyusen@mail.ustc.edu.cn )
高凡 (gao_f@mail.ustc.edu.cn )
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_2025_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

2025年2月25日

星期二

课程介绍

布置作业1: 画图小工具

CG01-Introduction

第02讲

2025年2月27日

星期四

 数学思维、抽象与建模、面向对象编程  

CG02-Math

CG03-Programming

第03讲

2025年3月4日

星期二

 数据拟合 布置作业2: 图像变形 CG04-Fitting

第04讲

2025年3月6日

星期四

 图像处理、2D图形的光栅化 讲解作业1

CG05-ImageProcessing

CG06-Rasterization

第05讲

2025年3月11日

星期二

 图像矢量化、Poisson图像编辑 布置作业3: 图像融合

CG07-Vectorization

CG08-PoissonEditing 

第06讲

2025年3月13日

星期四

 曲面、采样、三角网格 讲解作业2

CG09-Meshes 

第07讲

2025年3月18日

星期二

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

CG11-LaplacianCoordinates

第08讲

2025年3月20日

星期四

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

第09讲

2025年3月25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 或 曲面编辑 CG13-ARAPParameterization

CG14-Discrete DifferentialGeometry

CG15-Digital GeometryProcessing

第10讲

2025年3月27日

星期四

 渲染 讲解作业4 CG16-Rendering

第11讲

2025年4月1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

2025年4月3日

星期四

 GPU、着色器编程、可编程渲染管线、GLSL着色语言 讲解作业5

布置作业6: 着色器编程

CG20-GPU 

CG21-Shader

CG22-GLSL-Programming

 

第13讲

2025年4月8日

星期二

 渲染方程、光线跟踪  

CG23-RenderingEquation

CG24-RayTracing

第14讲

2025年4月10日

星期四

 光路追踪  

CG25-PathTracing

第15讲

2025年4月15日

星期二

 材质、辐射度方法、纹理映射 布置作业7: 光路追踪渲染 CG26-Material

CG27-Radiosity

CG28-TextureMapping

 

第16讲

2025年4月17日

星期四

 实时渲染技术、计算机动画基础、关键帧动画介绍 讲解作业6 CG29-Real-time Rendering

CG30-Animation

第17讲

2025年4月22日

星期二

 质点弹簧布料仿真、有限元、弹性体仿真 布置作业8: 质点弹簧布料仿真 CG31-MassSpring

CG32-Elastics

第18讲

2025年4月24日

星期四

 流体仿真介绍、NS方程、粒子法介绍、时间离散、空间离散 讲解作业7

CG33-Fluid-NS-Equation

第19讲

2025年4月29日

星期二

 SPH方法、碰撞处理、Walk-on-Sphere方法 布置作业9: SPH流体仿真

CG34-SPH

CG35-CollisionDetection

CG36-Walk-on-Sphere

第20讲

2025年5月6日

星期二

 断裂仿真、角色动画、人脸动画、数字人   CG37-Fracture

CG38_CharAnimation

第21讲

2025年5月8日

星期四

 刚体运动仿真、刚体动力学、四元数与3D旋转   CG39_RigidDynamics

CG40_Quaternions

 

第22讲

2025年5月13日

星期二

 不同坐标系、变换的复合、三维视图 布置作业10: 骨骼动画

布置课程大作业

CG41_Transformations 

CG42_3DViewports

第23讲

2025年5月15日

星期四

 多视点几何 讲解作业8&9

CG43_Multi-view geometry 

第24讲

2025年5月20日

星期二

 可微渲染、三维内容构建  

CG44_DiffRendering

CG45_3DContents

第25讲

2025年5月22日

星期四

 体渲染、NeRF、3D Gaussian Splatting、基于生成式AI的图像生成 讲解作业10 CG46_Volume Rendering

CG47_NeRF-3DGS

第26讲

2025年5月27日

星期二

 计算成像、全光函数、光场、光照估计、基于图像的渲染   CG48_Plenoptic Function

CG49_Image based rendering

第27讲

2025年5月29日

星期四

 渲染引擎、CAX、VR/AR、 机器人与具身智能、计算3D艺术、计算机视觉

课程总结

  

CG50-Rendering Engine

CG51-CAD-CAE-CAM 

CG52_VR-AR

CG53_Robotics

CG54_Computational 3D Art

CG55_CG-CV-DIP

CG56_Summary

第28讲

2025年6月10、11日

 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：2025年2月23日星期日 

  •  

Projects

  • Project (期末大作业), 提交日期：2025年6月*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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