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计算机图形学第一章 绪论苏小红计算机学院教材：李东，孙长嵩，苏小红，计算机图形学实用教程，人民邮电出版社，2004年7月陈元琰，张晓竟，计算机图形学实用技术，科学出版社，2000David 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唐荣锡，汪嘉业，彭群生，汪国昭，计算机图形学教程（修订版），科学出版社，2000Donald Hearn, M. Pauline Baker, 计算机图形学，电子工业出版社，1998齐东旭，计算机动画原理与应用，科学出版社，1998参 考 书 什么是计算机图形学 研究内容第1章绪论 与相关学科的关系 发展简史 应用领域 交互式计算机图形处理系统 Computer Graphics (CG) 什么是计算机图形学 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——计算几何真实感图形的生成算法三维几何造型技术山、水、花、草、树木、云、烟、火焰、雪景等模糊复杂景物的生成——分形几何三维或高维数据场的可视化图形的并行处理虚拟现实环境——实时交互式三维图形处理图像处理图 像计算机图形学模式识别特 征 数 据几 何 模 型计算几何与相关学科的关系CAD/CAM计算机艺术计算机动画计算机视觉准备阶段（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) 。到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林肯实验室的I.E.Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad:一个人机通信的图形系统”的博士论文，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 应 用计算机动画——商业领域广告设计电脑游戏卡通动画片影视特技应 用计算机艺术——艺术领域齐东旭潘云鹤智能CAD应 用过程控制石油化工、金属冶炼、电网控制的工作人员根据设备关键部位的传感器送来得图像和数据，对设备运行过程进行监控机场、铁路的调度人员通过计算机产生运行状态信息来调整空中交通和铁路运输 应 用系统环境模拟飞行模拟舱——用光栅扫描器产生驾驶员在驾驶舱中预期所能看到的景象，对飞行员进行单飞前的地面训练和飞机格斗训练等应 用事务和商务数据的图形显示绘制表示经济信息的各类二、三维统计管理图表信息可视化:信息流量，商业统计数据，股市行情 应 用地形地貌和自然资源的图形显示地理信息系统（GIS）数字地球，地形数据作为载体，（70％）全球信息化.军事，政府决策，旅游，资源调查。地理图、地形图、矿藏分布图、气象气流图、植物分布图 应 用科学计算的可视化不同于可视化计算（CT）医学图象重建，流