第1章計算機(jī)圖形學(xué)綜述

計算機(jī)圖形學(xué)任鴻翔dmu_rhx@163.com大連海事大學(xué)航海技術(shù)研究所0411-847296512/6/20231教材及參考書《計算機(jī)圖形學(xué)》（第3版）蔡士杰譯《計算機(jī)圖形學(xué)》孫家廣《OpenGL編程指南》（第4版），鄧鄭祥譯圖形理論知識：計算機(jī)圖形學(xué)理論知識圖形程序設(shè)計：應(yīng)用圖形API開發(fā)圖形應(yīng)用程序?qū)W習(xí)內(nèi)容2/6/20232教學(xué)目的掌握計算機(jī)圖形學(xué)的基本理論知識掌握三維圖形的顯示流程和基本變換掌握三維圖形程序設(shè)計的基本方法掌握圖形API（OpenGL）的基本知識了解計算機(jī)動畫、游戲的一些基本知識了解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本構(gòu)成、設(shè)計思路2/6/20233第一章計算機(jī)圖形學(xué)綜述一、定義

計算機(jī)圖形學(xué)是研究通過計算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專門的顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)的學(xué)科。二、研究內(nèi)容1圖形輸入、輸出設(shè)備與技術(shù)2圖形的生成和表示技術(shù)3圖形操作與處理方法4圖形信息的描述和表示5幾何模型的構(gòu)造技術(shù)6動畫技術(shù)7圖形實(shí)時性和真實(shí)感Apictureisworthathousandwords.

第一節(jié)計算機(jī)圖形學(xué)概述2/6/20234硬件(體積從大到??；功能從弱到強(qiáng)）五十年代MIT—第1臺圖形顯示器（準(zhǔn)備期）六十年代

IvanE.Sutherland--Sketchpad繪圖系統(tǒng)（發(fā)展期）七十年代中型機(jī)、小型機(jī)（實(shí)用化）

八十年代圖形工作站（推廣應(yīng)用期）九十年代PC＋圖形加速卡（普及和廣泛應(yīng)用期）四、發(fā)展史三、相關(guān)學(xué)科模型或數(shù)據(jù)數(shù)字圖像計算機(jī)圖形學(xué)模式識別圖像處理計算幾何2/6/20235軟件

(從非標(biāo)準(zhǔn)－>標(biāo)準(zhǔn)化；從與設(shè)備相關(guān)－>與設(shè)備無關(guān)）七十年代ACM

SIGGRAPH--3DCoreGraphicsSystem八十年代

ISO–GKS->GKS3D

ANSI--PHIGSSGI–GL九十年代OpenGLDirectX

2000年后Vega,VTree,OpenGVS,VRML,Java3D,X3D,OSG(OpenSceneGraph)2/6/20236五、應(yīng)用圖和表計算機(jī)輔助設(shè)計及制造虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

游戲、娛樂圖像處理圖形用戶界面數(shù)據(jù)可視化教學(xué)和培訓(xùn)計算機(jī)動畫和藝術(shù)

2/6/20237計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域2/6/202382/6/20239大連海事大學(xué)大型船舶操縱模擬器2/6/2023102/6/2023112/6/2023122/6/202313電子海圖2/6/202314模擬雷達(dá)畫面2/6/2023152/6/202316應(yīng)用程序演示MarineSimulator(CCTV-1)演示MarineSimulator(Under-sea)演示MarineSimulator(Wuhan-harbour)演示ClothSimulation演示FractalTerrain演示MissleTest游戲程序演示FighterTest游戲程序演示2/6/202317第二節(jié)圖形系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備一、圖形系統(tǒng)的組成二、圖形系統(tǒng)的分類三、圖形系統(tǒng)的顯示設(shè)備四、其他設(shè)備2/6/202318一、圖形系統(tǒng)的組成顯示設(shè)備圖形計算機(jī)交互設(shè)備軟件和數(shù)據(jù)庫用戶任務(wù)二、圖形系統(tǒng)的分類1）采用大、中型計算機(jī)的圖形系統(tǒng)2）采用圖形工作站的圖形系統(tǒng)3）采用PC機(jī)的圖形系統(tǒng)

PC+顯卡

2/6/202319三、圖形系統(tǒng)的顯示設(shè)備CPUPCI/AGP/PCI-E總線顯卡顯示器圖圖形顯示流程示意圖1.顯卡(圖形加速卡)2/6/202320

顯示芯片(圖形處理器,GPU)：顯存：

RAMDAC：總線接口：輸出接口：

nVidiaATI幀緩存紋理緩存2/6/202321圖顯卡工作原理示意圖2/6/2023222.顯示器CRT顯示器液晶顯示器等離子顯示器

象素分辨率點(diǎn)距刷新率顏色數(shù)

圖具有一位幀緩存的黑白顯示器工作原理顯示器

顯卡

幀緩存屏幕存儲位象素2/6/202323圖

具有24位面的真彩色顯示器工作原理幀緩存(24個位面)屏幕顯卡顯示器象素分辨率點(diǎn)距刷新率顏色數(shù)

2/6/202324頭盔顯示器(HMD:Head-MountedDisplay)3.其他顯示設(shè)備2/6/202325立體眼鏡2/6/202326CAVE(CaveAutomaticVirtualEnvironment)2/6/2023272/6/202328立體顯示器2/6/202329投影儀

2/6/202330四、其他設(shè)備數(shù)據(jù)手套(DataGloves)2/6/202331數(shù)字化儀

2/6/2023322/6/202333作業(yè)題