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计算机图形学课件剖析.ppt

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计算机图形学课件剖析

考核 平时成绩20% 实验成绩20% 期末成绩60% 计算机图形学 教材 苏小红、李东、唐好选、赵玲玲等编著,计算机图形学实用教程(第三版),人民邮电出版社,2014年9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 第 1 章 绪 论 应用领域 与相关学科的关系 发展简史 研究内容 什么是计算机图形学 交互式计算机图形处理系统 什么是计算机图形学 Computer Graphics (CG) 计算机图形学是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的一门学科。 国际标准化组织(ISO)的定义: 计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形,并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。 它是建立在传统的图学理论、应用数学和计算机科学基础上的一门边缘学科。 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 研究内容 研究内容 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 图像处理 计算机图形学 模式识别 图 像 计算几何 特 征 数 据 几 何 模 型 CAD/CAM 计算机艺术 计算机动画 计算机视觉 发展简史 准备阶段(50年代) 1950年, MIT,第一台图形显示器 ,旋风I号(Whirlwind I)计算机的附件 类似于示波器的阴极射线管 (CRT) 50年代末期,MIT林肯实验室,在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御系统 光笔,交互式图形生成技术。 发展简史 发展阶段(60年代) MIT林肯实验室,I.E.Sutherland发表博士论文“Sketchpad:一个人机通信的图形系统” 首次使用Computer Graphics术语 计算机图形学之父 60年代中期,美国MIT、通用汽车公司、贝尔电话实验室、洛克希德飞机公司、法国雷诺汽车公司、英国剑桥大学 随机扫描显示器 发展简史 推广应用阶段( 70年代) 基于电视技术的光栅扫描显示器的出现,图形学进入了第一个兴盛的时期,并开始出现实用的CAD图形系统。 众多商品化软件的出现,使图形标准化问题也被提上议程。 74年,美国计算机学会成立图形标准化委员会(ACM SIGGRAPH) 发展简史 系统实用化阶段(80年代) 80年代,超大规模集成电路的发展,奠定了物质基础,工作站的出现,促进了图形学的发展。 标准化智能化阶段(90年代) 朝着标准化、集成化和智能化的方向发展 国际标准化组织(ISO)公布的图形标准也越多、且更加成熟 应 用 图形用户界面 计算机辅助设计与制造——工业领域 CAD/CAM是CG在工业界最广泛、最活跃的应用领域。 飞机、汽车、船舶、机电、轻工、服装的外形设计 集成电路、印刷电路板的设计 建筑设计 基于工程图纸的三维形体重建 孙家广 谭建荣 (a)工程图 应 用 (b)线框图 (c)实体图 Boeing 777, 无纸设计,无纸制造 在飞机工业中,美国波音飞机公司已用有关的CAD系统实现波音777大型客机的整体设计和模拟,其中包括飞机外型、内部零部件的安装和检验。使其设计制造成本下降30%以上 。 计算机动画——商业领域 广告设计 电脑游戏 卡通动画片 影视特技 应 用 影视制作

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