00106501: 计算机图形学

(02/2019-06/2019)

重要通知

6月06日: 期末考试，时间：上午9:45-11:45，地点：5106教室.
5月28日: 期末考试复习提纲.
答疑时间：周六晚7：00－9：00，五教5206。
2月26日: 本学期课程开始.

课程信息

上课时间	周二(1, 2), 周四(3, 4)
教室	第五教学楼5106, 东区, 中国科学技术大学
教师	童伟华(tongwh@ustc.edu.cn)
助教	柴双明(kfckfckf@mail.ustc.edu.cn)
预修知识	微积分, 线性代数, C/C++编程, 数据结构
课程主页	http://staff.ustc.edu.cn/~tongwh/CG_2019/index.html
作业提交	http://www.smartchair.org/CG_2019/

课程讲义

第一章图形系统计算机图形学应用图形系统简介图像成像模型图像流水线系统及编程接口	第二章 OpenGL编程图形编程接口发展简史完整的程序[simple.c, QtOpenGL.zip] 二维图形程序[gasket.c,gasket2.c,contour.c] 三维图形程序[tetra.c]
第三章几何对象与变换几何[morphing.cpp] 表示变换 OpenGL中的变换[trackball.c] 多边形网格模型[cube.c,cubev.c,]	第四章三维观察经典视图计算机视图[cubeview.c] 投影矩阵[shadow.c]
第五章明暗处理基本算法 OpenGL中的明暗处理[sphere.c]	第六章可编程着色器可编程流水线 GLSL(I) GLSL(II) GLSL(III)[Wave.zip, Wave2.zip, Morph.zip, Particle.zip, Nonphoto.zip, Phong.zip, Cubemap.zip, Bumpmap.zip]
第七章从顶点到片元框架与剪裁隐藏面消除光栅化算法显示中的问题	第八章离散技术缓冲区[rubber_banding.c] 纹理映射[tex_cube.c] OpenGL中的纹理映射[texgen.c]
第九章高级绘制方法光线跟踪方法辐射度方法高级绘制软件	第十章建模方法曲线与曲面的表示参数曲线曲面的设计参数曲线曲面的显示层次建模场景图
附讲附讲一：编程简介附讲二：C/C++编程(一) 附讲三：C/C++编程(二) 附讲四：C/C++编程(三) 附讲五：Windows编程(API)[Windows_simple.cpp] 附讲六：Qt编程(一) 附讲七：Qt编程(二) 附讲八：OpenGL编程(一) 附讲九：OpenGL编程(二) 附讲十：OpenGL编程(三)	实用软件介绍附讲一：Rhino建模入门[资料下载链接, 提取码：1u7b] 附讲二：Grasshopper入门[资料下载链接, 提取码：ubuf] 附讲三：PhotoShop, Illustrator, Premiere入门[资料下载链接, 提取码：gnii] 附讲四：Unity入门[资料下载链接, 提取码：n7ma]

致谢: 本课程讲义参考了Prof. Edward Angel、邓建松教授、刘利刚教授及黄章进副教授的教学内容。

教材与参考书籍

E. Angel. Interactive Computer Graphics — A top-down approach using OpenGL. 5th or 6th Ed., 2011.(中译版: 交互式计算机图形学-基于OpenGL的自顶向下方法(第五版或第六版), 电子工业出版社, 2012. 教材)
S. Marschner, P. Shirley, M. Ashikhmin, et al. Fundamentals of Computer Graphics, 4th Ed., 2016.
D. F. Rogers. Procedural Elements for Computer Graphics, 2nd Ed., 1998.(影印版: 计算机图形学的算法基础, 机械工业出版社, 2002. 有中译版)
J. D. Foley et al. Computer Graphics - Principles and Practice, 2nd Ed in C, 1995.(影印版: 计算机图形学原理及实践-C语言描述, 机械工业出版社, 2002.)
S. R. Buss. 3D Computer Graphics: A Mathematical introduction with OpenGL. Cambridge University Press, 2003.
R. Goldman. An Integrated Introduction to Computer Graphics and Geometric Modeling. 2009. (中译版: 计算机图形学与几何造型导论 , 清华大学出版社, 2011)
J. M. Kessenich, G. Sellers, and D. Shreiner. OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, 7th or 9th Ed., 2017.(中译版: OpenGL编程指南(第7版或第九版), 王锐等译，机械工业出版社, 2018)
R. J. Rost and B. Licea-Kane. OpenGL Shading Language, 3rd Ed., 2009.
G. Sellers, R. S. Wright, and N. Haemel. OpenGL SuperBible: Comprehensive Tutorial and Reference, 7th Ed., 2015.

作业

作业提交方式及要求

编程作业须独立完成，不允许出现抄袭现象(一经发现做无效处理)，作业通过SmartChair系统提交，具体参见《作业递交系统说明》；编程作业须在规定时间内提交，逾期无法提交，特殊情况请与助教老师说明，另做处理.
编程环境请尽量使用Visual Studio 2013 + Qt 5.5或更高版本，程序编写、调试、测试完毕后，请点击Bulid\Clean按钮，清理不必要的文件（例如：.sdf文件）；请检查是否符合编程规范(特别是代码排版、注释书写、变量命名等)；请修改代码以消除编译窗口内所有的warning和error.
编程完毕后，请将工程文件、源代码等放置在一个目录中，使用压缩软件打包成一个*.zip或*.rar文件，文件命名方式为：学号_姓名_H作业编号(例如：PB16001001_张三_H01.zip或PB16001001__张三_H01.rar)，然后通过SmartChair系统提交.

C++编程练习：动态数组(Dynamic Array)类的封装，发布时间: 2月26日，截止时间: 3月12日.
C++编程练习：高效的Dynamic Array类，发布时间: 2月28日，截止时间: 3月14.
C++编程练习：动态数组(Dynamic Array)类的封装(模板)，发布时间: 3月05，截止时间：3月19日.
C++编程练习：学习使用STL，发布时间: 3月07日，截止时间：3月21日.
图形界面编程练习：Windows的API编程，发布时间: 3月12日，截止时间：3月26日.
图形界面编程练习：基本的Qt编程，发布时间: 3月14日，截止时间：3月28日.
OpenGL编程练习：OpenGL编程入门，发布时间: 3月19日，截止时间：4月02日.
OpenGL编程练习：OpenGL绘制方式，发布时间: 3月21日，截止时间：4月04日.
OpenGL编程练习：坐标系与三维观察，发布时间: 4月02日，截止时间：4月16日.
OpenGL编程练习：GLSL编程入门，发布时间: 4月11日，截止时间：4月25日.
实用软件练习：Rhino建模入门，发布时间: 4月16日，截止时间：4月30日.
OpenGL编程练习：Phong模型的实现，发布时间: 4月25日，截止时间：5月12.
Final Project：团队合作项目，发布时间: 4月28日，截止时间：5月26.

常用链接

OpenGL相关资料

OpenGL官方网站: 有OpenGL核心库(OpenGL 4.6 Core Profile, OpenGL 4.6 Compatibility Profile), OpenGL着色语言(GLSL)的规范(GLSL 4.60), 参考手册(OpenGL 4.6)和SDK, GLU库(GLU 1.3)等资料.
OpenGL 百科全集: 非常全面和权威的解释
Learn OpenGL: 学习OpenGL的优秀网站，中文版
The Official Guide to Learning OpenGL, 2nd Ed., online

常用软件

Qt: 图形界面开发工具
FreeGLUT: 简单的图形界面开发库. 使用和安装: 以Windows 7 x64为例，使用时把glut32.dll放在c:\windows\system32\. 用MS Visual Studio(例如2013)编译时, 把头文件glut.h放在C:\Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\Include\um\gl目录, 库文件glut32.lib放在C:\Program Files (x86)\Windows Kits\8.1\Lib\winv6.3\um\x64目录.
GLEW: OpenGL Extension Wrangler Library, 开源的跨平台 OpenGL 扩展加载库.
GLview: 查看OpenGL实现版本和所支持的扩展的小工具.
POV-Ray官方网站: 开源的光线跟踪软件.
MeshLab官方网站: 网格模型显示、编辑软件.

内部资源(仅供课堂使用, 请勿外传)

S. B. Lippman, J. Lajoie. C++ Primer, 5th Ed., Addison-Wesley, 2013(有影印版及中文版，电子工业出版社)
Bruce Eckel. Thinking in C++, 2nd Ed., Volume 1 and Volume 2. Free Electronic Book(有影印版及中文版，机械工业出版社)
J. Blanchette, M. Summerfield. C++ GUI Programming with Qt 4, 2nd Ed., Prentice Hall, 2008(有中文版，C++ GUI Qt 4编程，闫峰欣等译，电子工业出版社)
霍亚飞. Qt Creator快速入门. 北京航天航空大学出版社. 2012
Google C++编程风格指南
编程规范和技巧
代码编辑效率及技巧
编程规范指导(Coding Style Guidelines)
匈牙利命名规则(Hungarian Notation)
Windows编程模型

第一章图形系统计算机图形学应用图形系统简介图像成像模型图像流水线系统及编程接口	第二章 OpenGL编程图形编程接口发展简史完整的程序[simple.c, QtOpenGL.zip] 二维图形程序[gasket.c,gasket2.c,contour.c] 三维图形程序[tetra.c]
第三章几何对象与变换几何[morphing.cpp] 表示变换 OpenGL中的变换[trackball.c] 多边形网格模型[cube.c,cubev.c,]	第四章三维观察经典视图计算机视图[cubeview.c] 投影矩阵[shadow.c]
第五章明暗处理基本算法 OpenGL中的明暗处理[sphere.c]	第六章可编程着色器可编程流水线 GLSL(I) GLSL(II) GLSL(III)[Wave.zip, Wave2.zip, Morph.zip, Particle.zip, Nonphoto.zip, Phong.zip, Cubemap.zip, Bumpmap.zip]
第七章从顶点到片元框架与剪裁隐藏面消除光栅化算法显示中的问题	第八章离散技术缓冲区[rubber_banding.c] 纹理映射[tex_cube.c] OpenGL中的纹理映射[texgen.c]
第九章高级绘制方法光线跟踪方法辐射度方法高级绘制软件	第十章建模方法曲线与曲面的表示参数曲线曲面的设计参数曲线曲面的显示层次建模场景图
附讲附讲一：编程简介附讲二：C/C++编程(一) 附讲三：C/C++编程(二) 附讲四：C/C++编程(三) 附讲五：Windows编程(API)[Windows_simple.cpp] 附讲六：Qt编程(一) 附讲七：Qt编程(二) 附讲八：OpenGL编程(一) 附讲九：OpenGL编程(二) 附讲十：OpenGL编程(三)	实用软件介绍附讲一：Rhino建模入门[资料下载链接, 提取码：1u7b] 附讲二：Grasshopper入门[资料下载链接, 提取码：ubuf] 附讲三：PhotoShop, Illustrator, Premiere入门[资料下载链接, 提取码：gnii] 附讲四：Unity入门[资料下载链接, 提取码：n7ma]