计算机图形学基础.ppt

1、1、计算机图形学基础，2、教学要求，出勤率(理论课和实验课)，实验侧重于理解和掌握所学算法，区分图形算法学习和图形软件学习，强化数学知识和编程能力。联系方式：3、教学目的，了解图形系统框架及其相关软硬件技术；理解图形的基本问题，掌握图形的基本概念、方法和算法；对图形相关应用和当前研究热点有初步了解；有一定的实践经验和相关编程能力。4，课程内容，计算机图形设备交互技术介绍，几何建模技术，基本图形生成算法，*图形变换和观察* 3D图形变换和3D观察* OpenGL图形编程，5，主要参考书目，孙，计算机图形学(第三版)，清华大学出版社，1999年。唐纳德赫恩，波林贝克，蔡士杰等译，计算机图形学(第三

2、版)，电子工业出版社，2005年。戴夫施瑞纳等译，邓正祥，OpenGL编程指南(第四版)，人民邮电出版社，2005。6、第一章绪论，计算机图形学的概念，计算机图形学的研究对象，计算机图形学的应用，计算机图形学的研究趋势和内容，1.1，1。什么是计算机图形学2。计算机图形学、图像处理和模式识别之间的关系。计算机图形学与计算机辅助设计/计算机辅助制造技术的关系。计算机图形学的研究内容1。计算机图形学的特点2。计算机图形学的应用领域8，1.1计算机图形学的概念。计算机图形学是研究如何用计算机显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的学科。计算机图形学是借助计算机产生图形图像的艺术或科学。9。在人类视觉

3、系统中能够形成视觉印象的客观物体叫做图形。计算机图形研究的对象，普通图形，几何图形，图片和图像，图形实体，方程和函数，10，图形元素：几何特征和非几何特征。几何特征：描绘物体的轮廓和形状不是几何特征：描绘物体的颜色和材料等。从客观世界的物体中抽象出具有颜色和形状信息的图形和形状。计算机图形学研究的对象，11。点阵法是一种用带有颜色信息的点阵来表示图形的方法，它强调图形由哪些点组成，它有什么灰度或颜色。参数法是用计算机记录的形状参数和属性参数来表示图形的方法。通常，用参数方法描述的图形称为图形，用点阵方法描述的图形称为图像或像素图像。12.计算机图形学试图从非图像形式的数据描述中生成(真实的)图

4、像。数字图像处理旨在处理图像以改善其视觉效果。计算机视觉是一门研究使用计算机模拟生物显性或宏观视觉功能的科学和技术。与计算机图形学相关的学科，特征数据，结构数据，图像信号，计算机图形学，计算机视觉，数字图像处理，图1.1图形与图像处理的学科之间的关系，发展特点：相交，模糊边界和相互渗透，14，计算机图形学的建立，图形硬件的发展，图形软件的发展，1.2计算机图形学的发展，15，酝酿期(50年代)1950年，麻省理工学院的旋风一号计算机配备了阴极射线管(CRT)来显示一些简单的图形。计算机图形学的建立，16，计算机图形学的建立，萌芽阶段(20世纪60年代)1962年，麻省理工学院林肯实验室的萨瑟兰

5、发表了一篇博士论文，题为Sketchpad:人机交互与交流的图形系统。雷诺汽车公司工程师皮埃尔贝塞尔提出了贝塞尔曲线曲面理论。1964年，麻省理工学院教授史蒂文库恩斯(Steven A. Coons)提出了超限插值的新概念，并通过插值四条任意边界曲线来构造曲面。17、18、计算机图形学的建立、发展时期(20世纪70年代)，计算机图形处理技术进入实用阶段；基本的图形概念和算法，如区域填充、裁剪和消隐；真实感图形和实体建模技术；图形软件标准化1974年，ACM SIGGRAPH的“机器无关图形技术”工作会议成立了图形标准化委员会，并制定了“核心图形系统”。iso在1970年发布了CGI、CGM、G

6、KS、PHIGS和真实感图形。布奈特提出了第一个光反射模型。1971年，古兰提出了“漫反射模型插值”的思想，称之为古兰阴影。1975年，丰提出了著名的简单光模型丰模型实体造型技术。英国剑桥大学计算机辅助设计团队的构建系统是美国罗彻斯特大学的PADL-1系统。在普及时期(80年代)，出现了带有光栅图形显示的个人计算机和工作站。提出的光线跟踪算法和辐射算法表明，计算机真实感图形算法日趋成熟。1980年，惠特提出了一种光透视模型惠特模型，并首次给出了实现惠特模型的光线追踪算法实例。1984年，美国康奈尔大学和日本广岛大学的学者分别将热辐射工程的辐射测量方法引入计算机图形学，图形硬件和各个分支在这一时

7、期发展迅速。21.计算机图形学的建立和改进增强期(90年代)朝着标准化、集成化和智能化的方向发展，22世纪60年代中期图形显示设备、随机扫描显示；在20世纪60年代末，储物管显示；20世纪70年代中期，光栅扫描图形显示。目前，它正朝着小型化、低电压化和数字化方向发展。开发图形硬件，图形硬拷贝设备打印机绘图仪图形输入设备2D图形输入设备3D图形输入设备，24。图形软件的开发是开放、高效、标准化、集成化、智能化和跨学科的。图形软件标准独立于设备和应用，具有高性能。图形软件的发展和软件标准的形成。近二十年来，国际标准化组织批准和讨论的与计算机图形学相关的标准有GKS、GKS 3D、PHIGS、CGM

8、、CGI、IGES和STEP。(P4)SGI的OpenGL、微软的Direct X、Adobe的Postscript等。26、1.3计算机图形学的应用(计算机辅助设计/计算机辅助制造)计算机辅助设计通过交互式图形设备设计和描述部件，并产生更接近实际物体的工程草图(线图)或透视图等。通过快速组合各种修改信息，用户可以自由灵活地对图形和显示形状进行实验性更改。计算机辅助制造技术已经广泛应用于各种工业制造行业。27、奥迪效果图和线框、28、工程图及其三维重建结果1、29、工程图及其三维重建结果2、31、32、33、计算机图形的应用、计算机辅助绘图图形的绘制、图表和模型图等。商务领域分析金融、数学和经

9、济数据。计算机图形学和计算机图形显示与处理技术在计算机辅助教学中的应用已经广泛应用于计算机辅助教学系统中，使教学过程，尤其是基础学科的教学过程生动、直观、形象。计算机图形学、办公自动化和电子出版技术的应用图形显示技术在办公自动化和事务处理中的应用有利于数据及其相互关系的有效表达，从而便于人们做出正确的决策；图文电子排版系统取代了传统的打字排版，这是印刷史上的一次革命。计算机图形的应用计算机图形技术已经广泛应用于各种图案、图案、工艺造型和传统油画、中国传统书画的制作，为艺术创作和商业艺术提供了更广阔的空间，艺术创作，草图1，草图2，草图3，草图4，模拟山、水、云、树、草、火等。清华大学自然风景平

10、台生成的野外场景，模拟山、水、云、树、草、火等。由日本人多本善纪绘制的逼真的云，等等。Xfrog3.0生成的挪威云杉，烟雾通过障碍物的模拟，55，56，57，62，计算机图形的应用，工业控制和交通在过程控制中，用户使用计算机图形处理和显示技术实现与他们控制或管理的对象的交互；用于石油化工和金属冶炼过程的监控；铁路系统和公路系统的管理和监控。63、应用计算机图形、医疗和健康显示病历，显示各种药物的剂量和性能；对某一疾病的治愈率进行统计分析；医学图像处理技术；计算机辅助外科(计算机辅助外科)。典型的图形用户界面包括窗口管理程序、菜单显示和图标等。65，计算机图形学研究动态，计算机动画：计算机动画是

11、指由程序生成的一系列风景图片，其中当前帧图片是对前一帧图片的部分修改。66、基于物理的刚体动画变形动画(运动动画)、粒子动画、关节动画、行为动画、计算机动画分类、67、68、69、计算机图形学研究动态、地理信息系统(GIS)是一个收集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统，与社会经济和环境保护协调可持续发展。它随着计算机的出现而出现，随着计算机技术的发展而发展。71，计算机图形学研究趋势，真实感图形显示，真实感图形生成：场景建模，视图变换，视图切割，消除隐藏面，亮度计算，72，计算机图形学研究趋势，虚拟现实，计算机生成的实时3D空间。在此期间，用户可以自由移动，随意观察周围

12、的景物，并通过一些特殊的设备与虚拟物体进行互动，让用户身临其境。73、沉浸：全方位投资，让用户有身临其境的感觉。交互：响应用户的各种输入手势、语言命令和身体动作。想象：形象地反映设计师的想法。虚拟现实技术74可以以实时速度生成逼真的场景图形。它可以高精度地跟踪用户的头部和手部。头戴式显示器可以产生高分辨率图像和大视角。它可以对用户的行为产生强制反馈。实例(VRML，虚拟现实建模语言)，虚拟现实的关键技术，75，爆炸，76，茶壶和茶杯，77，干涉数据场可视化，78，虚拟变形，79，科学计算可视化是利用计算机图形学和图像处理技术将科学计算过程中的数据和计算结果转换成图形和图像并显示在屏幕上进行交互处理的理论、方法和技术，计算机图形学的研究趋势，80，多计算机并行图形处理，多图形显示子系统对多图形处理器/VPU的并行处理，计算机图形学的研究趋势计算机图形学的概念？研究内容？2.计算机图形学与几个相关学科的联系和区别。3.计算机图形学的应用领域是什么？4.点阵法和参数法有什么区别？思考问题(摘要)，ACM SIGGRAPH会议知识，全称“计算机图形和交互技术特别兴趣小组”，在20世纪60年代中期，由布朗大学教授Andries van Dam (