东华 计算机图形学(PPT).ppt

计算机图形学Computer Graphics 三、教材及参考书目 1．Donald Hearn, M. Pauline Baker ,“Computer Graphics (C Version)”, Prentice Hall , 1997. 2．计算机图形学（新版） 孙家广编 清华大学出版社 3．计算机图形学基础 唐泽圣等著清华大学出版社 4. 计算机图形学（Computer Graphics）. Donald Hearn et al. 蔡士杰译. 电子工业出版社 5. Fundamentals of Computer Graphics, Peter Shirley, second edition, AK Peters 四、基础知识要求 熟练的编程能力，数据结构和算法 五、每日课堂练习和作业提交 第一章 计算机图形学综述 图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是由线条组成的图形，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是类似于照片的明暗图(Shading)，也就是通常所说的真实感图形。 计算机图形产生的方法 (1)矢量法(短折线法) 任何曲线用许多首尾相连的短直线(矢量)逼近. (2)描点法(相临像素串接法) 曲线由发亮的相素点串接起来. 图形与图像两个概念间的区别越来越模糊，但还是有区别的：图像纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息，而图形含有几何属性，或者说更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。 1．1 计算机图形学的发展简史 1．1．1 硬件的发展 1．1．2 软件及算法的发展 1950年代初到1960年代中，MIT开始计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）的研究； 1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了插值四条任意的边界曲线的Coons曲面； 1966年，法国雷诺汽车公司的工程师Pierre Bézier发展了一套自由曲线和曲面的方法； 1975年Versprille提出有理B样条的理论。 1．1．3 计算机图形标准 1974年，美国国家标准化局（ANSI）在ACM SIGGRAPH的一个与“与机器无关的图形技术”的工作会议上，提出了制定有关标准的基本规则。 CGI(Computer Graphics Interface) ； CGM（Computer Graphics Metafile） ； GKS(Graphics Kernel system) ； PHIGS(Programmers Hierarchical Interactive Graphics Standard) ； 1992年，美国SGI(Silicon Graphics, Inc.)推出了OpenGL 。 最后，我们以SIGGRAPH会议的情况，来结束计算机图形学的历史回顾。ACM SIGGRAPH会议是计算机图形学最权威的国际会议，每年在美国召开，参加会议的人在50,000人左右。世界上没有第二个领域每年召开如此规模巨大的专业会议，SIGGRAPH会议很大程度上促进了图形学的发展。因为每年只录取大约50篇论文，在Computer Graphics杂志上发表，因此论文的学术水平较高，基本上代表了图形学的主流方向。 1．2 计算机图形学的研究内容 ① 三维景物的表示； ② 三维场景的显示； ③ 基于图象和图形的的混合绘制技术； ④ 自然景物仿真； ⑤ 图形用户接口； ⑥ 虚拟现实； ⑦ 动画技术； ⑧ 可视化技术； ⑨ 几何和图形数据的存储，包括数据压缩和解压缩； ⑩ 图形硬件、图形标准、图形交互技术。 1．3 计算机图形学的应用 计算机辅助设计 图示图形学 如word中的各种报表 计算机艺术 娱乐 教学与培训 可视化 图像处理 图形用户界面 1．4 应用及研究前沿 1．4．1计算机辅助设计与制造 CAD/CAM是计算机图形学在工业界最广泛、最活跃的应用领域 ,美国波音飞机公司已用有关的CAD系统实现波音777飞机的整体设计和模拟。 随着计算机网络技术的发展，在网络环境下进行异地异构系统的协同设计，已经成为CAD领域最热门的课题之一。 三维几何造型系统具有许多优点，例如，可以进行装配件的干涉检查，可以用于有限元分析、仿真、数控加工等后续操作，它基本上代表了CAD技术的发展方向。 1．4．2 可视化 目前科学计算可视化广泛应用于医学、流体力学、有限元分析、