CG第1章电子教案解析.ppt

1999年7月 计算机图形学基础 王创存 烟台大学计算机学院 教学要求 了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术； 了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法； 对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识； 具有一定实践体会和相关的编程能力. 课程内容（共48学时） 第1章 概论 （3学时） 第2章 计算机图形设备 （3学时） 第3章 交互式技术 （3学时） 第4章 几何造型技术 （12学时） 第5章 基本图形生成算法 （12学时） 第6章 二维图形变换及二维观察 （12学时） 第7章 三维图形变换及三维观察* （2学时） 第8章 曲线和曲面* （2学时） 第9章 真实感图形显示* （2学时） 主要参考书目 陈传波、陆枫，计算机图形学基础，2001 孙家广，计算机图形学（第三版），清华大学出版社，1999。 唐泽圣，计算机图形学基础，清华大学出版社，1995 Donald Hearn, M. Pauline Baker ,“Computer Graphics (C Version)”, Prentice Hall , 1997. James D. Foley, Andries van Dam etc., “Introduction to Computer Graphics”, Addison-Wesley, 1996 第1章 概论 提出问题 两类图形要素： 1.几何要素：点，线，面，体等； 2.非几何要素：明暗，灰度，色彩等 计算机图形学中所研究的图形： 从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。 图形的两种表示方法： 点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么灰度或色彩。 参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。 通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics） 把点阵法描述的图形叫做图象（Image） 与计算机图形学相关的学科 1.2 计算机图形学的发展 酝酿期（50年代） 1946年，第一台电子计算机的问世推动了许多学科的发展和新学科的建立，其中就包括现代图形学技术。 萌芽期（60年代） 1962年，美国MIT林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发表了一篇题为Sketchpad：第一个人-机通信的图形系统的博士论文，其中首次使用了“Computer Graphics”术语。 他提出的计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想已被公认为对交互图形生成技术的发展奠定了基础。这些基本理论和技术至今仍是现代图形技术的基础。 发展期（70年代）：IC技术、计算机硬件性价比提高、廉价图形IO设备及大容量磁盘等出现; CADCAM; 实用化; Lockheed,.. 普及期（80年代）：光栅图形CRT, PC, WS; 大量基于图像形的应用软件出现 提高增强期（90年代）：性能价格比的极大提高；标准化，集成化，智能化 总体特征：技术发展、需求驱动 1.2.2 硬设备的发展 图形显示设备 60年代中期：随机扫描的显示器(闪烁，需刷新) 60年代后期：存储管式显示器（不能动态显示，不能局部删除） 70年代中期：光栅扫描的图形显示器（OK）。 图形绘制设备：用于把图形画在纸上，也称硬拷贝 打印机 （针式，喷墨，激光，…） 绘图仪 （平板，滚筒，静电，笔式） 图形输入设备 二维图形输入设备（键盘，光笔，鼠标，…） 三维图形输入设备（数据手套，空间球，…） 1.2.3 图形软件的发展 随着计算机图形显示器从专用设备发展成标准化的人机通信接口，图形显示及应用软件必然应有相应的发展。 图形软件的发展 早期的绘图软件大都采用线框式图形数据结构，该结构特别适合于图形的几何变换和交互显示，但无法在计算机内完整地定义三维物体。 20世纪60年代末期开始研究和发展实体造型技术，如英国剑桥大学的I.C.Braid的BUILD系统、美国罗彻斯特大学的PADL-1系统和日本北海道大学的TIPS-1系统。这些系统都在计算机内提供了对物体的完整的几何定义，可随时提取所需信息。 开放式、高效率、标准化、集成化、智能化、学科交叉 1.2.3 计算机图形的标准化 图形显示软件由底层次的与设备有关的软件包转变为高层次的与设备无关的软件包，就是图形软件的标准化过程。与设备无关、与应用无关，具有较高性能 官方标准 第一个图形软件标准是由德国提出的图形核心系统GKS (Graphics Kernel System)，这是一个二维图形软件包。 1988年，GKS的三维