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计算机绘图技术 【本章重点】 计算机绘图的发展及应用 计算机绘图系统组成 常用绘图软件介绍 计算机绘图的发展和应用 图形是表达和交流思想的工具。长期以来，绘图工作基本是以手工形式进行的，因此存在生产效率低、绘图准确度差、劳动强度大等缺点。人们一直在寻找代替手工绘图的方法，在计算机出现并得到广泛应用后，这种愿望才成为现实。 计算机绘图就是利用计算机对数值进行处理、计算，从而生成所需的图形信息，并控制图形设备自动输出图形，以实现图数之间的转换。计算机和绘图机的结合，可以帮助工程技术人员完成从设计到绘图的一系列工作。 计算机绘图发展概述 计算机绘图是20世纪60年代发展起来的新型学科，是随着计算机图形学理论及其技术的发展而发展的。我们知道，图与数在客观上存在着相互对应的关系。把数字化了的图形信息通过计算机存储、处理，并通过输出设备将图形显示或打印出来，这个过程称为计算机绘图，而研究计算机绘图领域中各种理论与实际问题的学科称为计算机图形学。 20世纪40年代中期在美国诞生了世界上第一台电子计算机，这是20世纪科学技术领域的一个重要成就。 20世纪50年代，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院(MIT)研制的旋风I号(Whirlwind I)计算机的附件诞生。该显示器可以显示一些简单的图形，但因其只能进行显示输出，故称之为“被动式”图形处理。随后，MIT林肯实验室在旋风计算机上开发出了SAGE空中防御系统，第一次使用了具有指挥和控制功能的CRT(Cathode Ray Tube阴极射线管)显示器。利用该显示器，使用者可以用光笔进行简单的图形交互操作，这预示着交互式计算机图形处理技术的诞生。 20世纪60年代是交互式计算机图形学发展的重要时期。1962年，MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland在其博士论文《Sketchpad：一个人—机通信的图形系统》中，首次提出了“计算机图形学”(Computer Graphics)这个术语，他开发的Sketchpad图形软件包可以实现在计算机屏幕上进行图形显示与修改的交互操作。在此基础上，美国的一些大公司和实验室开展了对计算机图形学的大规模研究。 20世纪70年代，交互式计算机图形处理技术日趋成熟，在此期间出现了大量的研究成果，计算机绘图技术也得到了广泛的应用。与此同时，基于电视技术的光栅扫描显示器的出现也极大地推动了计算机图形学的发展。20世纪70年代末~20世纪80年代中后期，随着工程工作站和微型计算机的出现，计算机图形学进入了一个新的发展时期。在此期间相继推出了有关的图形标准，如计算机图形接口(Computer Graphics Interface，CGI)、图形核心系统(Graphics Kernel System，GKS)、程序员层次交互式图形系统(Programmers Hierarchical Interactive Graphics System，PHIGS)，以及初始图形交换规范(Initial Graphics Exchange Specification，IGES)、产品模型数据转换标准(Standard for the Exchange of Product model Data，STEP)等。 随着计算机硬件功能的不断提高、系统软件的不断完善，计算机绘图已广泛应用于各个相关领域，并发挥愈来愈大的作用。 计算机绘图的主要应用领域 计算机绘图技术已经得到高度的重视和广泛应用，目前，其主要的应用有： 计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM） 这是一个计算机绘图最广泛、最活跃和发展最快的应用领域。它被用来进行建筑工程、机械产品的设计；机械设计中的受力分析、结构设计与比较、材料选择、绘制加工图纸，以至编制工艺卡、材料明细表和数控加工程序等；汽车、飞机、船舶的外形数学建模，曲线的拟合与光顺，并绘制图纸；在电子行业，大规模集成电路的设计，印刷电路板的设计，直至输出图形。 动画制作与系统模拟 用计算机绘图技术产生的动画，比传统手工绘制的动画质量好，制作速度快。可以把动画技术广泛应用于广告和游戏，可以模拟各种反应过程（如核反应、化学反应等），以及模拟和测试汽车碰撞、地震等过程，还可以模拟各种运动过程，如人体的运动过程，用以科学指导训练。在军事上，可以用于环境模拟、飞行模拟及战场模拟等。 勘探、测量的图形绘制 应用计算机绘图技术，可以利用勘探和测量的数据，绘制出矿藏分布图、地理图、地形图及气象图等。 事务管理与办公自动化 用于绘制各类信息的二、三维图表，如统计的直方图、扇形图、工作进程图，仓库及生产的各类统计管理图表等。这类图表可以用简明的方式提供形象化的数据和变化趋势，增加对复杂现象的了解，并协助作出决策。 科学计算可视化 传统的数学计算是数据流，这种数据不易理解，也不