745計算機圖形學基礎課件

1、2022/7/141教學要求了解圖形系統(tǒng)的框架及其涉及的軟件、硬件技術； 了解圖形學的基本問題，掌握圖形學的基本概念、方法與算法； 對與圖形相關的應用及當前的研究熱點有一個初步認識； 具有一定實踐體會和相關的編程能力。 2022/7/142課程內(nèi)容概論計算機圖形設備交互式技術幾何造型技術基本圖形生成算法二維圖形變換及二維觀察*三維圖形變換及三維觀察*高級話題：曲線和曲面、真實感圖形顯示*2022/7/143主要參考書目陳傳波、陸楓，計算機圖形學基礎，講義，2001孫家廣，計算機圖形學（第三版），清華大學出版社，1999。唐澤圣，計算機圖形學基礎，清華大學出版社，1995Donald Hearn

2、, M. Pauline Baker ,“Computer Graphics (C Version)”, Prentice Hall , 1997. James D. Foley, Andries van Dam etc., “Introduction to Computer Graphics”, Addison-Wesley, 1996 倪明田等，“計算機圖形學”，北京大學出版社，1999唐榮錫，計算機圖形學教程（修訂版），科學出版社，2000計算機輔助設計與圖形學學報中國圖形圖像學報2022/7/144成績評定辦法上機作業(yè)：30% 筆試：70% 2022/7/145第1章 引言提出問題什么

3、是計算機圖形學？計算機圖形學研究的對象是什么？計算機圖形處理系統(tǒng)的構造？2022/7/1461.1 計算機圖形學及其相關概念計算機圖形學（Computer Graphics）計算機圖形學是研究怎樣利用計算機來顯示、生成和處理圖形的原理、方法和技術的一門學科。IEEE定義：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer. 2022/7/147計算機圖形學與傳統(tǒng)理論 ： 交叉、界線模糊、相互滲透 CAGD（計算幾何） 逼近論（計算數(shù)學） 微分幾何 形態(tài)學 混

4、沌學 小波理論 2022/7/148計算機圖形學的研究對象圖形通常意義下的圖形：能夠在人的視覺系統(tǒng)中形成視覺印象的客觀對象都稱為圖形。2022/7/149圖形的要素幾何要素和非幾何要素計算機圖形學中所研究的圖形從客觀世界物體中抽象出來的帶有顏色及形狀信息的圖和形。2022/7/1410圖形的表示點陣法是用具有顏色信息的點陣來表示圖形的一種方法，它強調圖形由哪些點組成，并具有什么灰度或色彩。 參數(shù)法是以計算機中所記錄圖形的形狀參數(shù)與屬性參數(shù)來表示圖形的一種方法。 通常把參數(shù)法描述的圖形叫做圖形（Graphics） 把點陣法描述的圖形叫做圖象（Image）2022/7/1411與計算機圖形學相關的

5、學科計算機圖形學試圖從非圖象形式的數(shù)據(jù)描述來生成（逼真的）圖象。數(shù)字圖象處理旨在對圖象進行各種加工以改善圖象的視覺效果。計算機視覺是研究用計算機來模擬生物外顯或宏觀視覺功能的科學和技術。 2022/7/14122022/7/1413醞釀期（50年代）1950年，美國MIT的旋風1號(Whirlwind I)計算機配備了陰極射線管(CRT)來顯示一些簡單的圖形1.2 計算機圖形學的發(fā)展1.2.1計算機圖形學的確立2022/7/1414萌芽期（60年代）1962年，美國MIT林肯實驗室的Ivan.E.Sutherland發(fā)表了一篇題為Sketchpad：一個人機通信的圖形系統(tǒng)的博士論文，其中首次使

6、用了“Computer Graphics”2022/7/1415發(fā)展期（70年代）普及期（80年代） 出現(xiàn)了帶有光柵圖形顯示器的個人計算機和工作站提高增強期（90年代）總體特征：技術發(fā)展、需求驅動2022/7/14161.2.2 硬設備的發(fā)展圖形顯示設備60年代中期，隨機掃描的顯示器60年代后期，存儲管式顯示器70年代中期，光柵掃描的圖形顯示器。目前正向著小型化、低電壓、數(shù)字化方向發(fā)展2022/7/1417圖形硬拷貝設備打印機繪圖儀圖形輸入設備二維圖形輸入設備三維圖形輸入設備2022/7/14181.2.3 圖形軟件的發(fā)展及軟件標準的形成圖形軟件的發(fā)展開放式、高效率、標準化、集成化、智能化、學

7、科交叉圖形軟件標準 與設備無關、與應用無關、具有較高性能2022/7/1419近二十年中，國際標準化組織ISO已經(jīng)批準和正在討論的與計算機圖形有關的標準有：GKS、GKS-3D、PHIGS、CGM、CGI、IGES、STEP事實標準如SGI的OpenGL，微軟的Direct X，Adobe的Postscript等 2022/7/14201.3 計算機圖形學的應用計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）計算機輔助繪圖計算機輔助教學（CAI）2022/7/1421辦公自動化和電子出版技術(Electronic Publication)計算機藝術在工業(yè)控制及交通方面的應用在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應用圖形用戶界

8、面2022/7/14221.4 計算機圖形系統(tǒng)1.4.1 計算機圖形系統(tǒng)的功能 2022/7/14231.4.2 計算機圖形系統(tǒng)的結構2022/7/14241.5 計算機圖形學研究動態(tài)計算機動畫中的運動計算機動畫的制作1.5.1 計算機動畫 1.5.2 地理信息系統(tǒng)強調對圖形和圖象的空間分析和管理。 2022/7/14251.5.3 人機交互 HCI是未來的計算機科學。我們已經(jīng)花費了至少50年的時間來學習如何制造計算機以及如何編寫計算機程序。下一個新領域自然是讓計算機服務并適應于人類的需要，而不是強迫人類去適應計算機。 -Dan R. Olsen(CMU)2022/7/14261.5.4 真實

9、感圖形顯示真實感圖形的生成： 場景造型 取景變換 視域裁剪 消除隱藏面 可見面光亮度計算 2022/7/14271.5.5 虛擬(Virtual-reality)現(xiàn)實由計算機生成的一個實時三維空間。使用戶產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。1.5.6 科學計算可視化（Visualization in Scientific Computing）“科學家們不僅需要分析由計算機得出的計算數(shù)據(jù)，而且需要了解在計算過程中數(shù)據(jù)的變化”2022/7/14281.5.7 并行圖形處理工作站網(wǎng)絡（NOW，Network of Workstation）工作站機群（worksation cluster）2022/7/1429習題1.名詞解釋：圖形、圖象、點陣法、參數(shù)法、2.圖形包括哪兩方面的要素，在計算機中如何表示它們？3.什么叫計算機圖形學？分析計算機圖形學、數(shù)字圖象處理和計算機視覺學科間的關系。4.有關計算機圖形學的軟件標準有哪些？2022/7/14305.試從科學歷史發(fā)展的角度分析計算機圖形學以及硬設備的發(fā)展過程。6.試發(fā)揮你的想象力，舉例說明計算機圖形學有哪些應用范圍，解決的問題是什么？7.一個交互性計算機圖形系統(tǒng)必須具有哪幾種功能？其結構如何