計(jì)算機(jī)圖形學(xué)緒論

1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)主講教師：向華萍

QQ：759888170辦公室：創(chuàng)新大樓405軟件理論教研室2課程內(nèi)容緒論計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備交互式技術(shù)幾何造型技術(shù)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*OpenGL圖形編程3主要參考書目孫家廣，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（第三版），清華大學(xué)出版社，1999。DonaldHearn,M.PaulineBaker著,

蔡士杰等譯，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（第三版），電子工業(yè)出版社，2005。DaveShreiner等著，鄧鄭祥譯，OpenGL編程指南（第四版），人民郵電出版社，2005?？傇u(píng)成績(jī)構(gòu)成

總評(píng)成績(jī)由學(xué)習(xí)過(guò)程中的各項(xiàng)考核指標(biāo)綜合評(píng)定。上課考勤，20%平時(shí)作業(yè)及平時(shí)表現(xiàn)，20%上機(jī)，30%小測(cè)驗(yàn)，30%

關(guān)于考勤：

曠課一次-5，遲到、早退、每次-2，請(qǐng)假次數(shù)多者酌情扣分，扣完為止。

缺勤3次及以上，取消考試(測(cè)試)資格記住5第一章緒論計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的對(duì)象計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究動(dòng)態(tài)61.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（CG，ComputerGraphics）是研究怎樣利用計(jì)算機(jī)來(lái)顯示、生成和處理圖形的原理、方法和技術(shù)的一門學(xué)科。Computergraphicsistheartorscienceofproducinggraphicalimageswiththeaidofcomputer.7能夠在人的視覺(jué)系統(tǒng)中形成視覺(jué)印象的客觀對(duì)象都稱為圖形。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的對(duì)象通常的圖形幾何圖形、圖片圖像、圖形實(shí)體方程、函數(shù)8圖形的要素：幾何要素和非幾何要素。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中所研究的圖形從客觀世界物體中抽象出來(lái)的帶有顏色及形狀信息的圖和形。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的對(duì)象9點(diǎn)陣法是用具有顏色信息的點(diǎn)陣來(lái)表示圖形的一種方法，它強(qiáng)調(diào)圖形由哪些點(diǎn)組成，并具有什么灰度或色彩。參數(shù)法是以計(jì)算機(jī)中所記錄圖形的形狀參數(shù)與屬性參數(shù)來(lái)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(diǎn)陣法描述的圖形叫做圖象（Image）圖形的表示與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)的學(xué)科10數(shù)字圖像數(shù)據(jù)模型圖像生成（計(jì)算機(jī)圖形學(xué)）模型（特征）提?。ㄓ?jì)算機(jī)視覺(jué)，模式識(shí)別）模型變換（計(jì)算幾何）圖像變換（圖像處理）

發(fā)展特點(diǎn):交叉、界線模糊、相互滲透11計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（CG）試圖從非圖象形式的數(shù)據(jù)描述來(lái)生成（逼真的）圖象。數(shù)字圖象處理(DigitalImageProcessing)旨在對(duì)圖象進(jìn)行各種加工以改善圖象的視覺(jué)效果。計(jì)算機(jī)視覺(jué)(ComputerVision)是研究用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬生物外顯或宏觀視覺(jué)功能的科學(xué)和技術(shù)。與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)的學(xué)科12計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的確立圖形硬件的發(fā)展圖形軟件的發(fā)展1.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展13醞釀期（50年代）

1950年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的旋風(fēng)1號(hào)(WhirlwindI)計(jì)算機(jī)配備了陰極射線管(CRT)來(lái)顯示一些簡(jiǎn)單的圖形。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的確立14計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的確立萌芽期（60年代）

1962年，美國(guó)MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的Ivan.E.Sutherland發(fā)表了一篇題為“Sketchpad：一個(gè)人——機(jī)通信的圖形系統(tǒng)”的博士論文，其中首次使用了“ComputerGraphics”。15計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的確立

發(fā)展期（70年代）計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)進(jìn)入實(shí)用化階段；區(qū)域填充、裁剪、消隱等基本圖形概念及算法；真實(shí)感圖形學(xué)和實(shí)體造型技術(shù)；16計(jì)算壘機(jī)圖掠形學(xué)朽的確雙立普及寄期（80年代得）出現(xiàn)種了帶旦有光傭柵圖自形顯弓示器誤的個(gè)副人計(jì)除算機(jī)紀(jì)和工領(lǐng)作站醒。光線版跟蹤導(dǎo)算法愉和輻篇射度好算法籠的提寒出，旋標(biāo)志錦著計(jì)蘋算機(jī)孫真實(shí)輪感圖炒形學(xué)情的算橡法已階經(jīng)日描漸成匙熟。提高億增強(qiáng)晃期（90年代地）標(biāo)準(zhǔn)束化、顛集成考化、題智能調(diào)化方尚向發(fā)預(yù)展。17圖形船顯示否設(shè)備60縱年代優(yōu)中期櫻，隨口機(jī)掃危描的黎顯示寧器；60纖年代避后期弟，存踩儲(chǔ)管盈式顯集示器培；70段年代故中期老，光腎柵掃長(zhǎng)描的弟圖形桿顯示立器。目前缸正向牧著小捉型化沖、低攤電壓伙、數(shù)割字化深方向騎發(fā)展確。圖形紙硬件拳的發(fā)繩展圖形侮硬拷加貝設(shè)笛備打印減機(jī)繪圖徒儀圖形址輸入頭設(shè)備二維朗圖形王輸入脂設(shè)備三維堪圖形租輸入球設(shè)備19圖形可軟件攝的發(fā)唐展開(kāi)放盞式、持高效唐率、湖標(biāo)準(zhǔn)溉化、旗集成噴化、親智能內(nèi)化、掙學(xué)科銹交叉箱。圖形丙軟件華標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)翅備無(wú)粱關(guān)、蜘與應(yīng)離用無(wú)沫關(guān)、錘具有門較高姻性能挎。圖形節(jié)軟件鴨的發(fā)題展及狡軟件泳標(biāo)準(zhǔn)捏的形諷成近二襲十年蕉中，恢國(guó)際鳳標(biāo)準(zhǔn)逢化組踐織IS啟O已經(jīng)玻批準(zhǔn)歪和正件在討黎論的體與計(jì)欠算機(jī)敘圖形勞有關(guān)距的標(biāo)掠準(zhǔn)有利：GK語(yǔ)S、序GK成S-筆3D雜、P疲HI矩GS餡、C彎GM說(shuō)、C哲GI麗、I鄰GE克S、緊ST凳EP。事實(shí)迷標(biāo)準(zhǔn)SG蓄I(lǐng)的Op遭en液GL奔，微軟俘的Di赴re次ct鍵X途，A渠do每be的Po嗎st購(gòu)sc澆ri膛pt等。圖形攝軟件檢的發(fā)螞展及援軟件險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)賓的形有成211.承3計(jì)算踐機(jī)圖旬形學(xué)棚的應(yīng)霸用計(jì)算狠機(jī)輔萍助設(shè)滑計(jì)與能制造（CA佩D/遣CA昂M）CA已D通過(guò)亦交互咐式的霞圖形鑒設(shè)備慶對(duì)部薦件進(jìn)旗行設(shè)漂計(jì)和膊描述乖，產(chǎn)醒生工薦程略失圖（似線框劃圖）門或者尋更接悅近實(shí)惰際物桃體的美透視叉圖等午，通某過(guò)迅貿(mào)速地臭將各設(shè)種修翼改信辣息進(jìn)儉行組左合，餅用戶貫可以饅自由雪、靈魔活地貿(mào)對(duì)圖頌形進(jìn)霸行實(shí)肥驗(yàn)性西改動(dòng)余和形悔體顯醫(yī)示。CA芳M技術(shù)短在各貝種工管業(yè)制跌造業(yè)記中得家到廣喊泛的施應(yīng)用和。奧迪百效果蒙圖和叔線框射圖23計(jì)算隙機(jī)圖卵形學(xué)忘的應(yīng)商用計(jì)算但機(jī)輔猜助繪爸圖圖形苦、圖繭表和棗模型寧圖等洗的繪亞制；商務(wù)撇事務(wù)惑領(lǐng)域展分析躺財(cái)政典、數(shù)注學(xué)和奪經(jīng)濟(jì)翼等方舞面數(shù)費(fèi)據(jù)。24計(jì)算壯機(jī)圖第形學(xué)啄的應(yīng)顫用計(jì)算茫機(jī)輔掠助教捆學(xué)計(jì)算冬機(jī)圖運(yùn)形顯搖示與臘處理略技術(shù)梁已廣砍泛地躺應(yīng)用聽(tīng)于計(jì)噸算機(jī)烏輔助句教學(xué)講系統(tǒng)鋪中，要它可狹以使賺教學(xué)衫過(guò)程能，特膝別是衡基礎(chǔ)冊(cè)學(xué)科翼的教休學(xué)過(guò)頃程形災(zāi)象、搭直觀田和生乳動(dòng)。25計(jì)算煮機(jī)圖丘形學(xué)安的應(yīng)厲用辦公坡自動(dòng)刷化和錢電子塵出版必技術(shù)圖形獅顯示泄技術(shù)到在辦座公自宿動(dòng)化括和事歸務(wù)處搞理中陰的應(yīng)牛用，同有助代于數(shù)糟據(jù)及叔其相甲互關(guān)到系的登有效委表達(dá)發(fā)，因諸而有蔑利于繭人們罪進(jìn)行殺正確零的決完策；圖文撈并茂騾的電掏子排膨版系放統(tǒng)代威替了鐮傳統(tǒng)臣的鉛張字排供版，未這是亮印刷宗史上漿的一蚊次革纏命。26計(jì)算景機(jī)圖趨形學(xué)灶的應(yīng)施用計(jì)算江機(jī)藝負(fù)術(shù)計(jì)算榨機(jī)圖塌形技售術(shù)已廣廣泛病應(yīng)用肥于各爛種圖團(tuán)案、敏花紋媽、工課藝外絨形及嘴傳統(tǒng)笨的油謎畫、往中國(guó)印國(guó)畫串和書崖法等悉藝術(shù)瘦品的慌制作新，為顧創(chuàng)作圓藝術(shù)奸和商挎品藝伯術(shù)提牛供了瞎更為逐廣闊誦的空玩間。27計(jì)算長(zhǎng)機(jī)圖肢形學(xué)村的應(yīng)妙用工業(yè)燭控制釣及交賽通在過(guò)昏程控賴制中得，用志戶利催用計(jì)賽算機(jī)魚圖形伯處理旦和顯哈示技誕術(shù)實(shí)楚現(xiàn)與拐其控精制或華管理白對(duì)象雖間的蜜相互段作用米；用于譽(yù)石油匆化工默、金繳屬冶刷煉過(guò)書程中繭的監(jiān)晝視和誘控制距；鐵路獵系統(tǒng)逃和公干路系傾統(tǒng)的鉛管制沈與監(jiān)探視。28計(jì)算依機(jī)圖理形學(xué)傲的應(yīng)觀用醫(yī)療扣衛(wèi)生顯示纖病歷昏，顯申示各設(shè)種藥凳物的駛劑量冠、性否能；對(duì)某茅種病雄的治碰愈率來(lái)作統(tǒng)含計(jì)分啄析；醫(yī)學(xué)際圖像搬處理說(shuō)技術(shù)濃；計(jì)算疾機(jī)輔打助手誤術(shù)（Co伴mp比ut腐er者-A輔id銹ed劇S相ur霧ge烘ry）。29計(jì)算搏機(jī)圖紫形學(xué)頌的應(yīng)銜用圖形熄用戶等界面（GU季I,迎G阿ra蘋ph學(xué)ic膛al村U劉se斗r峽In銅te搬rf譜ac寒e）介于隱人與示計(jì)算句機(jī)之繞間，蒸人與杏機(jī)器捎的通駛信。人機(jī)太界面檢（HC槐I）：仗軟件舌＋硬閣件典型材的圖廁形用點(diǎn)戶界溫面包洲含一郵個(gè)窗佩口管漏理程場(chǎng)序、稿菜單邊顯示普和圖錘符等釋。30計(jì)算獎(jiǎng)機(jī)圖胖形學(xué)山的研吹究動(dòng)訊態(tài)計(jì)算脂機(jī)動(dòng)妨畫：頑計(jì)算蓬機(jī)動(dòng)凱畫是罷指用個(gè)程序局生成污一系鼓列的謝景物靜畫面污，其沒(méi)中當(dāng)察前幀葵畫面罰是對(duì)囑前一更幀畫鑰面的聞部分射修改覆。31剛體屋動(dòng)畫變形凡動(dòng)畫基于洽物理痛的動(dòng)左畫（蛇運(yùn)動(dòng)乞動(dòng)畫違）粒子留動(dòng)畫關(guān)節(jié)至動(dòng)畫行為條動(dòng)畫計(jì)算售機(jī)動(dòng)滔畫的冰分類32計(jì)算褲?rùn)C(jī)圖廣形學(xué)答的研端究動(dòng)粘態(tài)地理制信息挎系統(tǒng)地理設(shè)信息崇系統(tǒng)（GI專S，Ge使og偷ra燒ph笨ic泡I來(lái)nf痛or耽ma治ti佛on培S宿ys嶄te舅m）是一譜種用鑰于采組集、者模擬布、處隆理、體檢索錯(cuò)、分荷析和六表達(dá)棟地理隨空間惹數(shù)據(jù)公的計(jì)鑼算機(jī)夜信息燃系統(tǒng)撒，是卵社會(huì)短經(jīng)濟(jì)叢與環(huán)棟境保采護(hù)協(xié)兔同持扇續(xù)發(fā)沙展中碰，信裕息集臟成和北分析啄的先月進(jìn)工懷具。33計(jì)算隸機(jī)圖映形學(xué)壓的研刷究動(dòng)微態(tài)人機(jī)伏交互人機(jī)緩交互例學(xué)（Hu廚ma以n-蒸Co抓mp寺ut渣er腔I番nt遙er鴿fa括ce）是疲一門關(guān)語(yǔ)于設(shè)恭計(jì)、項(xiàng)評(píng)估湯和執(zhí)泊行交景互式拖計(jì)算區(qū)機(jī)系嘩統(tǒng)以鏈及研殿究由烏此而牛發(fā)生螞的相位關(guān)現(xiàn)謎象的挖學(xué)科貪。它豬是伴沈隨著玩計(jì)算羅機(jī)的弦出現(xiàn)您而出終現(xiàn)，灑伴隨恒著計(jì)江算機(jī)訂技術(shù)曲發(fā)展廢而發(fā)全展的疏。34計(jì)算謙機(jī)圖榮形學(xué)候的研橫究動(dòng)弊態(tài)真實(shí)拍感圖沾形顯蘭示真實(shí)解感圖朱形的山生成各：場(chǎng)景困造型紗→取景窩變換城→視域濤裁剪治→消除聚隱藏猴面→可見(jiàn)幫面光典亮度揭計(jì)算35計(jì)算涼機(jī)圖你形學(xué)球的研射究動(dòng)蠢態(tài)虛擬膚現(xiàn)實(shí)（Vi饅rt京ua舅l寒re令al肅it杰y）由計(jì)深算機(jī)那生成庸的一抗個(gè)實(shí)隔時(shí)三勢(shì)維空府間。嚷用戶娘在其仿間可疑以“袖自由年”地歷運(yùn)動(dòng)具，隨涂意觀孤察周旦圍的色景物霞，并萬(wàn)可以醬通過(guò)惑一些脫特殊等的設(shè)量備與羨虛擬竹物體代進(jìn)行魄交互誰(shuí)操作坡，使禾用戶詠產(chǎn)生擺一種攪身臨踩其境趕的感安覺(jué)。36沉浸（Im蔽me鬧rs刮io烤n）：胸全方曲位投灰入，啦使用雜戶產(chǎn)擾生身淘臨其萌景的懼感覺(jué)嗚。交互嫩（In婦te政ra病ct暑io束n）：賊響應(yīng)奴用戶扒的各避種輸