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图形学，这种东西，只有高手才可以学习，如果你想成为顶尖高手就必须学它！
它是算法顶尖之路必须要学习的！
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
欢迎来到图形世界
介绍图形学的基本概念和发展历史，讲解图形学的应用领域和研究方向。
课时
1.1初识图形学
1.2有趣的图形应用和研究
认识图形系统
讲解图形系统的构成，介绍输入设备、显示设备和图形子系统的构成。
课时
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）：CRT的前世今生
2.3从CRT到3D显示（中）：平板的奥秘
2.3从CRT到3D显示（下）：神奇的3D显示
2.4从CPU到GPU：图形显示子系统
可编程渲染管线
讲解可编程渲染管线的流程，介绍着色器编程，给出搭建实验环境的的方法并通过绘制窗口进行验证。
课时
3.1从固定到可编程
3.2探秘GPU渲染管线
3.3着色器编程
实验绘制窗口（搭建实验环境，绘制窗口，在窗口中绘制三角形）
图形思维的起点——朴素的软光栅
通过讲解直线、圆、椭圆、多边形的扫描转换和区域填充，让大家了解基于逐个像素生成图形的方法，启发图形思维。
课时
4.1初次尝试——点和直线（上）：DDA算法（数值微分法）
4.1初次尝试——点和直线（中）：中点的Bresenham算法
4.1初次尝试——点和直线（下）：改进的Bresenham算法
4.2如果是圆？（上）：八分法画圆
4.2如果是圆？（下）：中点Bresenham画圆
4.3椭圆又如何？
4.4遇见多边形（上）：X扫描线算法
4.4遇见多边形（中）：Y向连贯忄生算法
4.4遇见多边形（下）：边标志算法
4.5巧妙的区域填充
4.6属忄生——改变图元的模样
4.7必不可少的反走样
实验绘制四边形（学习VAO、VBO、EBO，用VAO/VBO和结合EBO两种方式绘制四边形）
探秘造型技术
讲解造型技术，既包括规则造型的几种经典方法，也包括针对非规则造型的分形几何、粒子系统等。在实验中则尝试球的绘制和模型的导入。
课时
5.1初识造型技术
5.2样条的魔力
5.3规则形体（上）：边界表示
5.3规则形体（中）：构造实体几何表示
5.3规则形体（下）：空间分割表示
5.4遇见非规则（上）：自然的奥秘——分形几何
5.4遇见非规则（下）：聚沙成塔——粒子系统
实验绘制球（shader类的引入，用EBO方式绘制球）
实验模型导入
变换与观察
引入齐次坐标和矩阵运算，学习模型变换和视图变换。
课时
6.1神奇的齐次坐标
6.2三维模型，动起来！（模型变换）
6.2观察者也能动（视图变换，也称观察变换）
投影变换
学习基本的投影变换，了解规范化投影空间和相应的变换。
课时
7.1有趣的投影
7.2规范化的投影变换（投影变换）
实验摄像机（摄像机camera类的引入，通过改变视点位置进行场景漫游）
裁剪与屏幕映射
学习裁剪算法及屏幕映射，并以6-8章中学到的模型变换、视图变换和投影变换为基础用PVM矩阵完成立方体旋转的实验。
课时
8.1裁剪思想（上）：规整的编码裁剪
8.1裁剪思想（下）：聪明的Liang-Barsky算法
8.2真正的裁剪——在三维空间遇见多边形
8.3映射到屏幕
实验立方体旋转（PVM矩阵、z缓冲的引入，通过更改PVM矩阵来使立方体旋转）
奇妙的真实感——片元着色
介绍颜色模型，讲解光照、纹理以及阴影的计算。
课时
9.1图形渲染与视觉外观
9.2奇妙的颜色（上）：视觉现象
9.2奇妙的颜色（下）：颜色模型
9.3光照明模型：光照的编年史
9.3光照明模型（上）：Phong模型初步
9.3光照明模型（中）：Phong模型实现
9.3光照明模型（下）：全局光照
实验Phong光照模型
9.4让人头疼的纹理（上）：颜色纹理
实验颜色贴图（平面贴图，立方体贴图）
9.4让人头疼的纹理（下）：几何纹理
实验法线贴图（引入切线空间，实现法线贴图）
9.5加入阴影会怎样？
实验实时动态阴影（引入帧缓冲附件，实现基于shadowmapping的阴影计算算法）
有趣的测试和合并——片元操作
介绍光栅化阶段的片元操作和相关概念，并对深度测试算法进行介绍。
课时
10.1再看片元操作（模板测试、深度测试与颜色混合）
10.2谁遮住了我？（剔除与深度测试）
实验透明物体处理
高级渲染
简单介绍基于物理的渲染，并讲解几种游戏中典型的渲染方法，完成有一定综合忄生要求的粒子系统和延迟渲染实验。
课时
11.1基于物理的渲染
11.2游戏中的渲染
实验粒子系统
实验延迟渲染

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