圖形學(xué)緒論

1、,計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第一章 緒論,蘇小紅計(jì)算機(jī)學(xué)院,,教材：李東，孫長嵩，蘇小紅，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)用教程，人民郵電出版社，2004年7月,參 考 書,陳元琰，張曉竟，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)用技術(shù)，科學(xué)出版社，2000David F. Rogers 著，石教英，彭群生等譯，Procedural Elements for Computer Graphics (Second Edition)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的算法基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，2002

2、孫家廣，楊長貴，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，清華大學(xué)出版社，1995唐榮錫，汪嘉業(yè)，彭群生，汪國昭，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教程（修訂版），科學(xué)出版社，2000Donald Hearn, M. Pauline Baker, 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，電子工業(yè)出版社，1998齊東旭，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫原理與應(yīng)用，科學(xué)出版社，1998,第1章緒論,應(yīng)用領(lǐng)域,與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系,發(fā)展簡史,研究內(nèi)容,什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué),交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng),什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué),C

3、omputer Graphics (CG),計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究怎樣用計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形的一門學(xué)科。,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義： 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究通過計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專門顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)的學(xué)科。 它是建立在傳統(tǒng)的圖學(xué)理論、應(yīng)用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)上的一門邊緣學(xué)科。,圖形的構(gòu)成要素,廣義的概念幾何要素——幾何屬性點(diǎn)、線、面、體非幾何要素——視覺屬性明暗、灰度、色彩

4、、紋理、透明性、線型、線寬,研究內(nèi)容,計(jì)算機(jī)對(duì)圖形數(shù)據(jù)處理的硬件和軟件圍繞著生成、表示物體的圖形的 準(zhǔn)確性->真實(shí)性->實(shí)時(shí)性 算法可大致分為以下幾類：,,,基于圖形設(shè)備的基本圖形元素的生成算法圖形的變換和裁剪自由曲線和曲面——計(jì)算幾何真實(shí)感圖形的生成算法三維幾何造型技術(shù)山、水、花、草、樹木、云、煙、火焰、雪景等模糊復(fù)雜景物的生成——分形幾何三維或高維數(shù)據(jù)場的可視化圖形的并行處理虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)

5、境——實(shí)時(shí)交互式三維圖形處理,與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系,CAD/CAM計(jì)算機(jī)藝術(shù)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫計(jì)算機(jī)視覺,發(fā)展簡史,準(zhǔn)備階段（50年代）1950年， MIT，第一臺(tái)圖形顯示器 ，旋風(fēng)I號(hào)(Whirlwind I)計(jì)算機(jī)的附件，類似于示波器的陰極射線管 (CRT) 。到50年代末期，MIT林肯實(shí)驗(yàn)室在“旋風(fēng)”計(jì)算機(jī)上開發(fā)SAGE空中防御系統(tǒng)，光筆，交互式圖形生成技術(shù)。,發(fā)展階段（60年代）MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的I.E.Sutherland發(fā)表

6、了一篇題為“Sketchpad:一個(gè)人機(jī)通信的圖形系統(tǒng)”的博士論文，首次使用Computer Graphics術(shù)語。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父。60年代中期，美國MIT、通用汽車公司、貝爾電話實(shí)驗(yàn)室、洛克希德飛機(jī)公司、法國雷諾汽車公司、英國劍橋大學(xué)隨機(jī)掃描顯示器,發(fā)展簡史,推廣應(yīng)用階段（ 70年代）基于電視技術(shù)的光柵掃描顯示器的出現(xiàn)，圖形學(xué)進(jìn)入了第一個(gè)興盛的時(shí)期，并開始出現(xiàn)實(shí)用的CAD圖形系統(tǒng)。眾多商品化軟件的出現(xiàn)，使圖形標(biāo)準(zhǔn)化問題也被提

7、上議程。74年，美國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)成立圖形標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(ACM SIGGRAPH),系統(tǒng)實(shí)用化階段（80年代）80年代，超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，工作站的出現(xiàn)，促進(jìn)了圖形學(xué)的發(fā)展。,標(biāo)準(zhǔn)化智能化階段（90年代）朝著標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的方向發(fā)展國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布的圖形標(biāo)準(zhǔn)也越多、且更加成熟,應(yīng) 用,圖形用戶界面,,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造——工業(yè)領(lǐng)域CAD/CAM是CG在工業(yè)界最廣泛、最

8、活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。飛機(jī)、汽車、船舶、機(jī)電、輕工、服裝的外形設(shè)計(jì)集成電路、印刷電路板的設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì)基于工程圖紙的三維形體重建,計(jì)算機(jī)動(dòng)畫——商業(yè)領(lǐng)域廣告設(shè)計(jì)電腦游戲卡通動(dòng)畫片影視特技,應(yīng) 用,計(jì)算機(jī)藝術(shù)——藝術(shù)領(lǐng)域齊東旭潘云鶴智能CAD,應(yīng) 用,應(yīng) 用,,過程控制石油化工、金屬冶煉、電網(wǎng)控制的工作人員根據(jù)設(shè)備關(guān)鍵部位的傳感器送來得圖像和數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行

9、過程進(jìn)行監(jiān)控機(jī)場、鐵路的調(diào)度人員通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生運(yùn)行狀態(tài)信息來調(diào)整空中交通和鐵路運(yùn)輸,系統(tǒng)環(huán)境模擬飛行模擬艙——用光柵掃描器產(chǎn)生駕駛員在駕駛艙中預(yù)期所能看到的景象，對(duì)飛行員進(jìn)行單飛前的地面訓(xùn)練和飛機(jī)格斗訓(xùn)練等,應(yīng) 用,應(yīng) 用,,事務(wù)和商務(wù)數(shù)據(jù)的圖形顯示繪制表示經(jīng)濟(jì)信息的各類二、三維統(tǒng)計(jì)管理圖表信息可視化:信息流量，商業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，股市行情,應(yīng) 用,,地形地貌和自然資

10、源的圖形顯示地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)字地球，地形數(shù)據(jù)作為載體，（70％）全球信息化.軍事，政府決策，旅游，資源調(diào)查。地理圖、地形圖、礦藏分布圖、氣象氣流圖、植物分布圖,應(yīng) 用,,科學(xué)計(jì)算的可視化不同于可視化計(jì)算（CT）醫(yī)學(xué)圖象重建，流場、湍流、激波、核爆模擬，有限元分析、氣象分析、天體物理、分子生物學(xué),多媒體應(yīng)用CAI， 教學(xué)娛樂。在計(jì)算機(jī)控制下，對(duì)多種媒體信息進(jìn)行生成、操作、表現(xiàn)、存儲(chǔ)、通信、或集