图形学绪论 - read.ppt

计算机图形学第一章 绪论 苏小红 计算机学院 教材： 李东，孙长嵩，苏小红，计算机图形学实用教程，人民邮电出版社，2004年7月 参 考 书 陈元琰，张晓竟，计算机图形学实用技术，科学出版社，2000 David F. Rogers 著，石教英，彭群生等译，Procedural Elements for Computer Graphics (Second Edition)计算机图形学的算法基础，机械工业出版社，2002 孙家广，杨长贵，计算机图形学，清华大学出版社，1995 唐荣锡，汪嘉业，彭群生，汪国昭，计算机图形学教程（修订版），科学出版社，2000 Donald Hearn, M. Pauline Baker, 计算机图形学，电子工业出版社，1998 齐东旭，计算机动画原理与应用，科学出版社，1998 什么是计算机图形学 图形的构成要素 广义的概念 几何要素——几何属性 点、线、面、体 非几何要素——视觉属性 明暗、灰度、色彩、纹理、透明性、线型、线宽 计算机对图形数据处理的硬件和软件 围绕着生成、表示物体的图形的 准确性-真实性-实时性 算法可大致分为以下几类： 基于图形设备的基本图形元素的生成算法 图形的变换和裁剪 自由曲线和曲面——计算几何 真实感图形的生成算法 三维几何造型技术 山、水、花、草、树木、云、烟、火焰、雪景等模糊复杂景物的生成——分形几何 三维或高维数据场的可视化 图形的并行处理 虚拟现实环境——实时交互式三维图形处理 与相关学科的关系 发展简史 发展简史 多媒体应用 CAI， 教学娱乐。 在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操作、表现、存储、通信、或集成的信息系统 计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、语音、音频、视频、动画 * * 第 1 章 绪 论 应用领域 与相关学科的关系 发展简史 研究内容 什么是计算机图形学 交互式计算机图形处理系统 Computer Graphics (CG) 计算机图形学是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的一门学科。 国际标准化组织(ISO)的定义： 计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。 它是建立在传统的图学理论、应用数学和计算机科学基础上的一门边缘学科。 研究内容 图像处理 计算机图形学 模式识别 图 像 计算几何 特 征 数 据 几 何 模 型 CAD/CAM 计算机艺术 计算机动画 计算机视觉 准备阶段（50年代） 1950年， MIT，第一台图形显示器 ，旋风I号(Whirlwind I)计算机的附件，类似于示波器的阴极射线管 (CRT) 。 到50年代末期，MIT林肯实验室在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御系统，光笔，交互式图形生成技术。 发展阶段（60年代） MIT林肯实验室的I.E.Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad:一个人机通信的图形系统”的博士论文，首次使用Computer Graphics术语。计算机图形学之父。 60年代中期，美国MIT、通用汽车公司、贝尔电话实验室、洛克希德飞机公司、法国雷诺汽车公司、英国剑桥大学 随机扫描显示器 推广应用阶段（ 70年代） 基于电视技术的光栅扫描显示器的出现，图形学进入了第一个兴盛的时期，并开始出现实用的CAD图形系统。 众多商品化软件的出现，使图形标准化问题也被提上议程。 74年，美国计算机学会成立图形标准化委员会(ACM SIGGRAPH) 系统实用化阶段（80年代） 80年代，超大规模集成电路的发展，奠定了物质基础，工作站的出现，促进了图形学的发展。 标准化智能化阶段（90年代） 朝着标准化、集成化和智能化的方向发展 国际标准化组织（ISO）公布的图形标准也越多、且更加成熟 应 用 图形用户界面 计算机辅助设计与制造——工业领域 CAD/CAM是CG在工业界最广泛、最活跃的应用领域。 飞机、汽车、船舶、机电、轻工、服装的外形设计 集成电路、印刷电路板的设计 建筑设计 基于工程图纸的三维形体重建 计算机动画——商业领域 广告设计 电脑游戏 卡通动画片 影视特技 应 用 计算机艺术——艺术领域 齐东旭 潘云鹤 智能CAD 应 用 应 用 过程控制 石油化工、金属冶炼、电网控制的工作人员根据设备关键部位的传感器送来得图像和数据，对设备运行过程进行监控 机场、铁路的调度人员通过计算机产生运行状态信息来调整空中交通和铁路运输 系统环境模