《计算机图形学》课程项目：图形绘制与变换工具开发

资源摘要信息: 上海大学计算机工程与科学学院所开设的《计算机图形学》课程项目是一门综合实践课程，旨在通过项目实践的方式帮助学生深入理解和掌握计算机图形学的基础理论与相关技术。本课程项目要求学生能够实现多种基础图形的绘制，包括直线、曲线、圆形及其弧线，并且可以调整绘制这些图形时的线宽和线型。此外，课程项目还包括图形填充与裁剪以及图形变换等高级功能。学生需在Windows 10/11操作系统上利用Visual Studio 2022集成开发环境(IDE)进行开发，同时需要使用到若干第三方软件库和API，包括Vulkan图形API、glfw图形库框架、glm数学库、Dear ImGui图形界面库以及EnTT实体组件系统。 详细知识点如下： 1. 计算机图形学基础：计算机图形学是研究如何使用计算机技术生成、处理、存储和显示图形信息的科学。课程项目涉及的直线、曲线、圆形等基础图形绘制是图形学领域中的基本问题，通常涉及光栅化、扫描转换、抗锯齿等技术。 2. 图形API的使用：Vulkan是Khronos Group推出的跨平台2D/3D图形和计算API。Vulkan的设计目标是提供高性能、跨平台的API，它对底层硬件控制更为直接，能够为开发者提供更细粒度的资源管理。在课程项目中，学生需要掌握如何使用Vulkan进行图形的渲染和处理。 3. 图形库框架：glfw是一个用于创建窗口、处理输入、显示图像等功能的C语言库。它为Vulkan提供了一种窗口系统抽象，简化了窗口的创建和管理。使用glfw可以在不同的操作系统上创建一致的窗口界面，并处理用户的输入。 4. 数学库：glm（OpenGL Mathematics）是一个C++数学库，用于图形软件开发中。它提供了各种向量、矩阵和四元数的运算，并且与OpenGL紧密集成。在图形学项目中，这样的数学库是不可或缺的，因为它们提供了对几何变换和线性代数运算的直接支持。 5. 图形界面：Dear ImGui是一个即时模式的图形用户界面库，用于创建工具和调试窗口。它允许开发者快速地为应用程序添加交互式的调试界面，而不必进行复杂的UI编程。在图形学课程项目中，使用Dear ImGui可以方便地展示程序的状态和运行时的数据。 6. 实体组件系统（ECS）：EnTT是一个高性能的实体组件系统库，用于C++。它允许开发者创建高度解耦的游戏和图形应用程序。在课程项目中，使用EnTT有助于管理大量的图形元素，使得每个图形元素（实体）都是通过其组件的集合来定义的，而不需要传统面向对象编程中的类继承结构。 7. 开发环境和工具链配置：对于本课程项目，学生需要熟悉Windows操作系统的使用，以及Visual Studio 2022集成开发环境的操作。此外，为了配置项目，学生需要学会下载和安装Vulkan SDK，并且能够使用Git命令行工具克隆项目仓库，以及运行ProjectSetup-Win64.bat批处理文件来完成Visual Studio工程项目的配置和生成。 8. 代码风格：示例代码给出了项目代码的基本结构和命名空间使用，暗示了项目代码风格和编程规范的重要性。在实际开发过程中，保持良好的代码风格和规范是十分关键的，它有助于提高代码的可读性和维护性，同时也体现了团队协作的需要。 通过这一系列知识点的学习和实践，学生不仅能够加深对计算机图形学理论知识的理解，而且能够提升使用现代图形编程技术进行软件开发的技能。这对于未来无论是继续深造还是从事相关领域工作的学生来说都是一项宝贵的技能。