Class-2-计算机图形学基础-20180504.pptx

第二章计算机图形系统及硬件基础;回顾第一章绪论;回顾1.1计算机图形学及其相关概念

;构成图形的要素

1.几何要素

2.非几何要素

表示图形的方法

1.点阵表示

2.参数表示

;广义的计算机图形包括图像和图形。

图像

以点阵图形式呈现，它更强调整体形式，记录点及它的灰度或色彩。例如照片、扫描图片和由计算机产生的真实感和非真实感图形等。

图形

以矢量图形式呈现，计算机中由景物的几何模型与物理属性表示的图形。能体现几何个体，记录体元的形状参数与属性参数。如图纸。

;计算机图形学

计算机图形学是研究怎样利用计算机来生成、处理和显示图形的原理、方法和技术的一门学科。

IEEE:InstituteofElectricalandElectronicsEngineers

(电气和电子工程师协会)

;计算机图形学产生真实感图形的过程

;与计算机图形学相关的一些学科;计算机图形学的两个核心问题

1.如何在计算机中构造一个客观世界：几何建模

2.如何将计算机中的虚拟世界展现出来：几何的视觉实现;建模

CSG（ConstructiveSolidGeometry）

NURBS（Non-UniformRationalB-Splines）

细分曲面

基于扫描点云的建模

基于草图交互方式的三维建模方法

…

;绘制（也称为渲染，Rendering)

局部光照模型(LocalIlluminationModel)

光线跟踪算法(RayTracing)

辐射度算法(Radiosity)

双向反射分布函数（BRDF）

…

;回顾第一章绪论;1.2.1计算机图形学的确立

1.2.2计算机图形学硬件设备的发展

1.2.3图形软件的发展及软件标准的形成;酝酿期（50年代）

1952年，美国MIT成功研制了世界上第一台图形显示器；

1959年，美国Calcomp公司根据打印机原理研制了世界上第一台滚筒式绘图机；

整个50年代，计算机图形学处于准备和酝酿时期，称之为“被动”的图形学。

萌芽期(60年代)

60年代初，美国MIT林肯实验室中基于旋风计算机开发的北美空中防御系统SAGE具有了指挥和控制图形对象的功能。

1962年，美国MIT林肯实验室的Ivan.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，其中首次使用了“ComputerGraphics”这个术语，从而确立了计算机图形学的学科地位。

Bezier曲线、曲面的理论；Coons曲面

;发展期（70年代）

60年代末、70年代初，萌芽了光栅图形学算法（连续函数离散化）

因通用与设备无关的图形软件的发展，图形软件功能的标准化问题被提了出来，产生了一些实用的CAD图形系统，比如：洛克希德公司的CADAM(computer-augmenteddesignandmanufacturing)?

计算机图形处理技术进入实用化阶段，但由于图形设备昂贵、功能简单、基于图形的应用软件缺乏等原因，计算机图形学还是一个较小的学科领域。

;普及期（80年代）

1980年光线跟踪算法

1984年辐射度方法

计算机图形硬件飞速发展(运算能力增强，处理速度加快)

由于出现了带有光栅图形显示器的个人计算机和工作站，以及大量简单易用、价格便宜的基于图形的应用软件，计算机图形学进入了社会生活的各个领域。

;提高增强器（90年代）

计算机图形学向着标准化、集成化和智能化方向发展。

产生了很多与计算机图形学相关的学科，比如：多媒体技术、人工智能、科学计算可视化、虚拟现实等

三维造型技术飞速发展

21世纪，图形学呈现两大特点：更加快速，更加真实

;1.2.1计算机图形学的确立

1.2.2计算机图形学硬件设备的发展

1.2.3图形软件的发展及软件标准的形成;回顾1.2.2计算机图形学硬件设备的发展

;输入设备的发展

第一阶段：控制开关、穿孔纸等

第二阶段：键盘

第三阶段：二维定位设备，如鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏等

第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据手套、数据衣），用户的手势、表情等（体感游戏机）

第五阶段：用户的思维/post/330354/

;输出设备（图形绘制设备）

图形绘制设备，又称图形硬拷贝设备，分为打印机和绘图仪两种。

;1.2.1计算机图形学的确立

1.2.2计算机图形学硬件设备的发展

1.2.3图形软件的发展及软件标准的形成;图形软件标准的形成是为了推动图形技术的发展以及图形硬件设备的推广普及，提高应用软件的可移植性，使得图形软件与设备无关、与应用无关，并且具有较高的性能。

;回顾第一章绪论;计算机辅助设计与制造（CAD/CA