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计算机图形学绪论 苏小红 计算机学院 sxh@hit.edu.cn 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8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 彭群生,鲍虎军,金小刚,计算机真实感图形学的算法基础,科学出版社,1999 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 一般说来,要在计算机上生成一幅表示物体的图形,有三个要素: 造型技术: 在计算机中建立所要生成图像的物体的模型 即给出表示该物体的几何数据和拓扑关系 绘制技术: 按照给定的观察点及观察方向将物体模型在计算机屏幕上显示出来 人机交互技术: 为造型和绘制这两个过程提供友好的人机界面 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: 研究内容 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 几何造型技术 真实感图形的生成算法 自然景物的生成——分形几何 颜色科学及其应用 计算机动画技术 虚拟现实技术——实时交互式三维图形处理 热点问题探讨 与相关学科的关系 发展简史 发展简史 发展简史 发展简史 Boeing 777, 无纸设计,无纸制造 影视制作 计算机动画技术还被广泛用于电影电视中的特技镜头的制作,产生以假乱真而又惊险的特技效果,如模拟大楼被炸、桥梁坍塌等。 计算机艺术——艺术领域 “计算机艺术是科学与艺术相结合的一门新兴的交叉学科,是计算机应用的一个崭新、富有时代气息的领域。 科学和艺术是不可分割的,就像一枚硬币的两面……” ——诺贝尔物理学奖 李政道 计算机艺术——艺术领域 含义很广 以计算机为工具,可以完成多种艺术品的制作和设计,如绘画(平面图形)、雕塑(立体图形)、音乐、平面构成、空间结构,还有体操舞蹈设计等等。 其中,美术作品占比重最大 因此,计算机艺术由主要指计算机美术 齐东旭 计算机动画,分形艺术 潘云鹤 智能CAD,纺织CAD 计算机艺术——艺术领域 计算机平面绘画艺术 计算机绘画(Computer Painting) 主要指人们利用鼠标或数字压感光笔直接在屏幕或数字化板上进行的绘画 软件包括:Corel Painter 或 Adobe Photoshop 等 该类绘画最接近于传统绘画,其画风细腻、形象生动自然。但画幅一般较小,要求绘画者有较高的美术功底。 优势为:易于修改、效果丰富、成本较低、但对于电脑设备要求较高。 近期广泛应用于手绘动画和漫画创作。 计算机艺术——艺术领域 计算机平面合成艺术 计算机数字图像合成艺术(Computer Image Editing and Montage Art) 主要指利用电脑对扫描或数字相机导入的图像素材进行编辑和合成,以及进行后期特技处理所产生的新视觉作品 软件包括:Corel Painter 或 Adobe Photoshop 等。 该类作品接近于传统摄影特技,并带有“蒙太奇艺术”的特点,许多合成图像带有荒诞、刺激、搞笑、离奇和超现实主义风格的效果。 优势为:易于掌握和普及、效果丰富、成本较低。 广泛应用于影视后期和多媒体创作。和应用美术及广告设计的关系十分密切。 非真实感绘制NPR Non-Photorealistic Rendering 非真实感图形比真实感图形应用更广泛,如文学读物插图,其中儿童读物插图量最大; 用数字方法对传统绘画进行模拟以掌握其规律性的东西; 传统动画都是非真实感的,现在需要用计算机技术再现它们 钢笔画效果 钢笔素描产生于中世纪,从19世纪开始成为一门艺术,然而用计算机模拟钢笔绘画却是20世纪90年代的事情。 铅笔画效果 油画效果 水彩画效果 基于图像的NPR 虚拟手术仿真 台湾pcexpert公司研制的LSVR系统逼真地模拟了腹腔手术,进行过程教学、手术成果检验等 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
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