第1章计算机图形学综述

计算机图形学任鸿翔dmu_rhx@163.com大连海事大学航海技术研究所0411-847296512/6/20231教材及参考书《计算机图形学》（第3版）蔡士杰译《计算机图形学》孙家广《OpenGL编程指南》（第4版），邓郑祥译图形理论知识：计算机图形学理论知识图形程序设计：应用图形API开发图形应用程序学习内容2/6/20232教学目的掌握计算机图形学的基本理论知识掌握三维图形的显示流程和基本变换掌握三维图形程序设计的基本方法掌握图形API（OpenGL）的基本知识了解计算机动画、游戏的一些基本知识了解虚拟现实系统的基本构成、设计思路2/6/20233第一章计算机图形学综述一、定义

计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门的显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。二、研究内容1图形输入、输出设备与技术2图形的生成和表示技术3图形操作与处理方法4图形信息的描述和表示5几何模型的构造技术6动画技术7图形实时性和真实感Apictureisworthathousandwords.

第一节计算机图形学概述2/6/20234硬件(体积从大到小；功能从弱到强）五十年代MIT—第1台图形显示器（准备期）六十年代

IvanE.Sutherland--Sketchpad绘图系统（发展期）七十年代中型机、小型机（实用化）

八十年代图形工作站（推广应用期）九十年代PC＋图形加速卡（普及和广泛应用期）四、发展史三、相关学科模型或数据数字图像计算机图形学模式识别图像处理计算几何2/6/20235软件

(从非标准－>标准化；从与设备相关－>与设备无关）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、应用图和表计算机辅助设计及制造虚拟现实系统

游戏、娱乐图像处理图形用户界面数据可视化教学和培训计算机动画和艺术

2/6/20237计算机图形学的应用领域2/6/202382/6/20239大连海事大学大型船舶操纵模拟器2/6/2023102/6/2023112/6/2023122/6/202313电子海图2/6/202314模拟雷达画面2/6/2023152/6/202316应用程序演示MarineSimulator(CCTV-1)演示MarineSimulator(Under-sea)演示MarineSimulator(Wuhan-harbour)演示ClothSimulation演示FractalTerrain演示MissleTest游戏程序演示FighterTest游戏程序演示2/6/202317第二节图形系统的相关设备一、图形系统的组成二、图形系统的分类三、图形系统的显示设备四、其他设备2/6/202318一、图形系统的组成显示设备图形计算机交互设备软件和数据库用户任务二、图形系统的分类1）采用大、中型计算机的图形系统2）采用图形工作站的图形系统3）采用PC机的图形系统

PC+显卡

2/6/202319三、图形系统的显示设备CPUPCI/AGP/PCI-E总线显卡显示器图图形显示流程示意图1.显卡(图形加速卡)2/6/202320

显示芯片(图形处理器,GPU)：显存：

RAMDAC：总线接口：输出接口：

nVidiaATI帧缓存纹理缓存2/6/202321图显卡工作原理示意图2/6/2023222.显示器CRT显示器液晶显示器等离子显示器

象素分辨率点距刷新率颜色数

图具有一位帧缓存的黑白显示器工作原理显示器

显卡

帧缓存屏幕存储位象素2/6/202323图

具有24位面的真彩色显示器工作原理帧缓存(24个位面)屏幕显卡显示器象素分辨率点距刷新率颜色数

2/6/202324头盔显示器(HMD:Head-MountedDisplay)3.其他显示设备2/6/202325立体眼镜2/6/202326CAVE(CaveAutomaticVirtualEnvironment)2/6/2023272/6/202328立体显示器2/6/202329投影仪

2/6/202330四、其他设备数据手套(DataGloves)2/6/202331数字化仪

2/6/2023322/6/202333作业题