第一次课_计算机图形学基本.ppt

计算机图形学基础;教材或参考书：;课程考核方法;讲授内容;教学要求;第一章; 什么是计算机图形学？ 计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。是建立在传统的图学理论、应用数学及计算机科学基础上的一门边缘学科。 计算机图形学计算机科学中，最为活跃、得到广泛应用的分支之一 ;计算机图形学与传统理论关系 ： 计算几何 计算数学 微分几何 形态学 混沌学 小波理论;1 计算机图形学的研究内容;;图形学与CAD 1962年，MIT林肯实验室, I. E. Sutherland “Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统” Coons, “CAD”的概念，Coons曲面，Coons奖 图形学与模式识别 图形学与视觉 基于图像的绘制 基于视频的绘制;1.2 发展历史;历史追溯;历史追溯;历史追溯;80年代 Whitted提出了一个光透视模型-Whitted模型，并第一次给出光线跟踪算法的范例。 图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发展 90年代： 微机和软件系统的普及使得图形学的应用领域日益广泛。 标准化、集成化、智能化 多媒体技术、人工智能、科学计算可视化、虚拟现实 三维造型技术;硬件发展;操纵杆和跟踪球、数据手套;第一章 绪论;;应用领域：;管理、经济和技术;艺术和教育;计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）;奥迪效果图和线框图;基于工程图纸的三维形体重建 定义：从二维信息中提取三维信息，通过对这些信息进行分类、综合等一系列处理，在三维空间中重新构造出二维信息所对应的三维形体，恢复形体的点、线、面及其拓扑关系，从而实现形体的重建 优势：可以做装配件的干涉检查、以及有限元分析、仿真、加工等后续操作，代表CAD技术的发展方向 ;工程图及其三维重建结果1;可视化;在医学领域，可视化有着广阔的发展前途 是机械手术和远程手术的基础 将医用CT扫描的数据转化为三维图象，帮助医生判别病人体内的患处 由CT数据产生在人体内漫游的图象 可视化的前沿与难点 可视化硬件的研究 实时的三维体绘制 体内组织的识别分割——Segmentation;基于位置相关的地理图形的关于各种资源的综合信息系统 军事国防，决策支持，旅游，资源调查等。 数字地球，地形和地理数据作为载体的全球信息化.;虚拟现实（Virtual Reality简称VR）;●电脑游戏 实时性 逼实性 蕴含了先进的图形处理技术 ●电视广告，节目片头，科教演示（CAI） ●Quake III，“古墓丽影”，“侏罗纪公园”、“皇帝的新衣”、完美风暴………;物体网格模型的面片简化：对网格面片表示的模型，在一定误差的精度范围内，删除对结果图像贡献小的点、边、面，从而简化所绘制场景的复杂层度，加快图形绘制速度； 基于图象的绘制(IBR，Image Based Rendering)：不先建立几何模型；它直接从一系列已知的图象中生成未知视角的图象，适用于野外极其复杂场景的生成漫游;野外场景远远复杂于室内场景，绘制难度更大，方法更趋多样化 主要绘制山、水、云、树、草、火等等 绘制火的粒子系统（Particle System），基于生理模型的绘制植物的方法，绘制云的细胞自动机方法等;由清华大学自然景物平台生成的野外场景;日本Yoshinori Dobashi等人绘制的真实感云;Xfrog3.0生成的挪威云杉;用于模拟艺术效果，研究方法有别于真实感图形学 钢笔素描的生成 钢笔素描产生于中世纪，从19世纪开始成为一门艺术20世纪90年代开始研究用计算机模拟 中国国画与书法的生成 ;Georges Winkenb1ach绘制的壶和???(Siggraph’96);Salisbury绘制的茶壶(Siggraph’97);Salisbury绘制的熊(Siggraph’97);Oliver Deussen绘制的素描树(Siggraph’2000);钢笔画效果;油画效果;水彩画效果;计算机动画近十多年来取得了很大的发展，已渗透到人们生活的各个角落 商业、影视特技、娱乐、教育、军事、飞行模拟。 分类 二维动画（图像变形，形状混合） 三维动画： 关键帧动画 变形物体的动画 过程动画 关节动画与人体动画 ;基于特征的图象变形（猫变虎）;由三维FFD操作得到的鱼的变形图