27073 計算機圖形學與CAD

高綱1096江蘇省高等教育自學考試大綱27073 計算機圖形學與CAD江蘇技術師范學院編江蘇省高等教育自學考試委員會辦公室說明：1．根據江蘇省高等教育自學考試《計算機科學教育<本科段>專業考試計劃》，計算機圖形學與CAD為該專業核心課程。本課程以孫家廣主編的《計算機圖形學》(清華大學出版社)為教材，通過自學，要求掌握計算機圖形學的基本原理與方法。２．考生可參考的資料　　唐澤圣等編著·計算機圖形學·清華大學出版社。一、課程的性質、目的該課程為計算機教育專業的專業必修課，目的是通過學習掌握計算機圖形學的基本概念、原理和方法，通過理論與實踐相結合，使學生為圖形軟件和CAI課件開發奠定基礎。二、學習要求通過本課程的自學，應獲得以下知識：1．了解圖形設備與系統、圖形學的應用、圖形的標準化等知識；2．掌握圖形的二／三維幾何變換、投影變換的基本概念與方法；3．了解曲線曲面的表示方法和生成技術；4．了解三維形體的簡單表示；通過本課程的自學，考生應重點獲得以下能力：1．根據實際需求參考相關資料配備圖形系統的能力；2．開發簡單圖形系統的能力；3．獨立分析與解決實際問題的能力。三、考核目標與知識點第一章 圖形設備. 系統和應用了解計算機圖形學的發展及應用；了解常見的圖形輸入設備、圖形顯示設備、圖形繪制設備、圖形處理器；了解圖形工作站的特點、性能評測；掌握圖形系統的組成；掌握虛擬現實系統的概念與構成。第二章 計算機圖形的標準化和窗口掌握計算機圖形接口各功能集的功能；掌握計算機圖形元文件的概念與分類；掌握圖形核心系統的概念與組成；了解程序員層次交互式圖形系統（PHIGS）的特點與構成；了解基本圖形轉的規范（IGES）的作用、組成與文件結構；掌握產品模型數據轉換模型（STEP）的概念模式；掌握解計算機圖形參考模型（ GRM）的概念、外部關系與環境模型；掌握窗口系統的特點、輸入與輸出處理方法。第三章 交互技術與用戶接口掌握用戶接口的概念、常用形式、每種接口形式的功能掌握交互設備、 交互任務和交互技術的類型與特征；掌握輸入控制形式的種類；掌握構造簡單交互系統的方法與流程；了解基于知識的用戶接口設計環境的概念、結構與模塊構成。第四章 基本圖形生成算法掌握直線掃描轉換的三種方法（數值微分法、中點劃線法、Bresenham劃線法）；掌握中點畫圓法的圓的掃描轉換算法；掌握多變形區域填充的有序邊算法、邊填充算法、種子填充算法掌握直線、圓弧線的線寬與線型的處理方法；掌握字符的類型、字形的處理方法；掌握線段裁剪的方法，了解多邊形與字符的裁剪方法；了解反走樣的概念與方法；第五章 交互式圖形程序庫（略）第六章 曲線和曲面了解曲線、曲面的顯式、隱式與參數表示；掌握參數曲線的定義及其切矢量、法矢量、曲率和繞率的概念；掌握插值、逼近、擬合和光順的概念與方法；掌握參數曲線的代數形式與幾何形式；了解調和函數、曲線段的C1,C2和G1、G2連續性的定義；掌握四點式曲線的定義與表示方法；了解有理參數多項式曲線的定義與表示方法；掌握Bézier曲線、B樣條曲線的定義與特征了解常用的參數曲面。第七章 圖形變換掌握圖形變換的數學基礎掌握窗口視圖變換的有關概念與方法掌握投影變換的分類、正平行投影、斜平行投影、透視投影、投影空間的觀念。第八章 幾何造型掌握表示形體的坐標系的類型；掌握幾何元素的定義；掌握表示形體的線框、表面、實體模型的概念；了解形體的邊界及其連接關系；掌握常用的形體表示方法。了解邊界表示的數據結構與歐拉操作。三、題型舉例(一)選擇題（每題１分）1．關于三次樣條曲線函數，下面的陳述正確的是（ ）A. 一階導函數可導，二階導函數連續B. 一階導函數連續，二階導函數不連續C. 一階導函數連續，二階導函數不存在D. 一階導函數存在但不連續，二階導函數不存在２．自然坐標系中一點的規格化坐標是（x1,y1）,將其映射到屏幕坐標系的規格化坐標是(x2,y2)，則(x1,y1)，(x2,y2)之間的關系是（ ）A. (x1,y1)＞(x2,y2)　　　　　B. (x1,y1)＝(x2,y2)C. (x1,y1)＜(x2,y2) D. (x1,y1)≠(x2,y2)(二)填空題（每空１分）1．通過移動光標和做選擇操作向計算機輸入信息的設備稱為（_______）。2．自然坐標系中形體在XOY平面上正投影變換矩陣的其次坐標形式是（_______）。(三)名詞解釋（每題３分）1．虛擬現實系統（３分）2．基本圖形轉換規范（IGES）（３分）(四)簡答題（每題６分）1．簡述用直線段剪裁解決曲線剪裁的基本原理。（６分）2．簡述數值微分直線掃描轉換方法的基本原理。（６分）(五)計算題１．設平面上一點的齊次坐標為（10，20，10），請完成以下各題：(1) 寫出該點的規格化齊次坐標（2分）(2) 將該點繞點P(2,1,1)正向旋轉45度角，然后再將該點沿x軸平移1個坐標單位，寫出變換過程及所用到的變換矩陣。（6分）２．求出一條位于點（２,３,５,-1.2）處，長度為零的退化三次參數曲線的代數系數。(六)設計題1．編寫按逆時針方向生成第一個8分圓的中點算法。2．試設計一個簡單交互式繪圖系統的流程圖。