计算机图形学-ch1.ppt

计算机图形学 简 季 成都理工大学空间信息技术系 先修课程： 教学要求： 参考书目 1、杨欣等，计算机图形学，清华大学出版社，2005 2、孙家广等，计算机图形学，清华大学出版社，1995 3、David.Rogers著，计算机图形学的算法基础（英文版），机械工业出版社，2002 4、蔡士杰等译，计算机图形学，电子工业出版社，2002 5、廖朵朵等编，OpenGL三维程序设计，星球出版社，1997 考评方案 上机程序设计：30％ 笔试：70％ 教学内容 第1章 绪论 1.1 计算机图形学的发展历史 1.2 计算机图形学的研究内容 1.3 计算机图形学的应用领域 1.4 当前计算机图形学的研究热点 计算机图形学定义 计算机图形学： 是研究图形生成(Creation)、图形存储(Reproduction)和图形处理 (Manipulation)的一门学科。 交互式计算机图形学(C.G): 是利用交互设备对图形的内容、形式、位量、尺寸或颜色等进行动态控制的一门学科。 1.1 计算机图形学的发展历史-起源 发展历程 计算机图形学硬件设备的发展 计算机图形学硬件设备的发展（续） 计算机图形学算法研究的发展 光栅扫描图形生成 （点、线、面的离散表示） 图形变换（几何变换、平行投影、透视投影） 真实感图形生成 （隐藏线/面去除法、Z缓冲器算法、简单光照模型、光线追踪、辐射度、阴影、透明、纹理） 几何建模（线框模型、面模型、体模型） 曲线与曲面生成算法 （Furguson参数曲线/面 Bézier 均匀B样条 非均匀B样条） 图形学应用算法 （与具体应用领域的算法相结合） 1.2 计算机图形学的研究内容 1.3 计算机图形学的应用领域 图形用户界面 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） 科学计算可视化 地理信息系统 娱乐 计算机艺术 虚拟现实 逆向工程 计算机辅助设计CAD 图示图形学 娱乐 可视化 艺术实例 1.4 当前计算机图形学的研究热点 应用实例－医学 * * 高等数学 线性代数 画法几何与机械制图（可选） C/C++或其它有绘图功能的编程语言 数据结构 了解计算机图形学的发展概况； 了解计算机绘图系统的软硬件组成； 掌握计算机图形学的基本算法和理论； 具有一定的图形程序设计能力； 了解计算机图形学的应用概况。 计算机图形学基础 几何与坐标变换 透视投影、平行投影 交互绘图技术 真实感图形生成 曲线与曲面 几何建模 计算机图形学的相关应用 物质基础： 1950年麻省理工学院(MIT)于采用了类似示波器的CRT研制了第一台图形显示器； 1958年Calcomp公司将数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司基于数控机床研制出平板式绘图仪。 诞生： 1963年MIT的Ivan E. Sutherland在他的博士论文“Sketchpad：一个人－机通信的图形系统”中首次提出 “Computer Graphics (计算机图形学)”，使用阴极射线管显示器和光笔，可交互式地生成简单图形； 20世纪 60－70年代：硬件设备昂贵，只有少数条件好的单位（如MIT、Bell Lab、 通用汽车公司、剑桥大学等)开展计算机图形学的研究； 20世纪80年代硬件成本不断下降，计算机图形学的研究与应用呈加速发展，开始出现商品化的计算机绘图系统； 20世纪90年代快速发展、应用普及 发 展 开创阶段（50年代~60年代） 1950年，MIT采用原理类似于示波器阴极射线管（CRT）作为旋风一号的图形显示器。 1958年，滚筒式绘图仪和平板式绘图仪研制成功。 50年代末，SAGE空中防御指挥系统采用光笔作为输入设备，标志着交互式图形技术的诞生。 迅速发展阶段 （60年代初~60年代末） 大公司纷纷开展图形学科学研究，出现各种系统软件和应用软件。 60年代中期出现随机扫描显示器。 图形学之父——Ivan.E.Sutherland 发 展 降低成本阶段 （60年代末~70年代初） 发 展 存储管显示器出现，大大降低图形硬件系统成本。 70年代初，出现一批通用的、可移植的软件系统。 存储管显示器的结构 发展成熟阶段 （70年代初~80年代初） 发 展 光栅扫描显示器得到推广。 出现许多新型的图形输入设备， 如各类图形输入板，坐标数字化仪，跟踪球，鼠标器等。 GKS、PHIGS等国际标准的建立。 光学跟踪球 推广应用阶段 （80年代中~90年代中） 发 展 图形工作站的出现，如Apollo, Sun, HP等。 SGI 图形工作站 目前（九十年代中至今） 发 展 微机和软件系统的普及使得图形学的应用领域日益广泛。 图形学已经同模式识别、人工智能、数据库等众多领域结合，形成