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1、计算机图形学课件第一章引言本讲稿第一页，共十九页课时安排：课时安排：30使用教材：使用教材：计算机图形学基础计算机图形学基础陈传波陈传波陆枫陆枫编著编著机械工业出版社机械工业出版社参考书：参考书：计算机图形学基础计算机图形学基础孙家广孙家广著著清华大学出版社清华大学出版社计算机图形学的算法基础计算机图形学的算法基础石教英石教英译译机械工业出版社机械工业出版社本讲稿第二页，共十九页教学要求教学要求了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术；了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术；了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法；方法与算法；对
2、与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识；步认识；具有一定实践体会和相关的编程能力。具有一定实践体会和相关的编程能力。本讲稿第三页，共十九页课程内容课程内容 概论概论 计算机图形设备计算机图形设备 交互式技术交互式技术 几何造型技术几何造型技术 基本图形生成算法基本图形生成算法 二维图形变换及二维观察二维图形变换及二维观察 三维图形变换及三维观察三维图形变换及三维观察 曲线和曲面、真实感图形显示曲线和曲面、真实感图形显示本讲稿第四页，共十九页第第1章章引言引言主要内容：主要内容：什么是计算机图形学？什么是计算机图形学？计算机图形学研究的对象是什么
3、？计算机图形学研究的对象是什么？计算机图形处理系统的构造？计算机图形处理系统的构造？本讲稿第五页，共十九页1.1计算机图形学及其相关概念计算机图形学及其相关概念 计算机图形学计算机图形学（Computer GraphicsComputer Graphics）计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。本讲稿第六页，共十九页 计算机图形学的研究对象计算机图形学的研究对象图形图形通通常常意意义义下下的的图图形形：能能够够在在人人的的视视觉觉系系统统中中形形成视觉印象的客观对象
4、都称为成视觉印象的客观对象都称为图形图形。图形的要素有：图形的要素有：几何要素几何要素和和非几何要素非几何要素。计计算算机机图图形形学学中中所所研研究究的的图图形形：从从客客观观世世界界物物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。本讲稿第七页，共十九页 图形的表示图形的表示 Graphics ImageGraphics Image点点阵阵法法：用用具具有有颜颜色色信信息息的的点点阵阵来来表表示示图图形形的的一种方法。一种方法。（ImageImage）参参数数法法：以以计计算算机机中中所所记记录录图图形形的的形形状状参参数数与与属性参数来表示图形的一种
5、方法。属性参数来表示图形的一种方法。（GraphicsGraphics）本讲稿第八页，共十九页 与计算机图形学相关的学科与计算机图形学相关的学科计计算算机机图图形形学学试试图图从从非非图图象象形形式式的的数数据据描描述述来来生成（逼真的）图象。生成（逼真的）图象。数数字字图图象象处处理理旨旨在在对对图图象象进进行行各各种种加加工工以以改改善善图象的视觉效果。图象的视觉效果。计计算算机机视视觉觉是是研研究究用用计计算算机机来来模模拟拟生生物物外外显显或或宏观视觉功能的科学和技术。宏观视觉功能的科学和技术。本讲稿第九页，共十九页特征数据、结构数据计算机图形学计算机视觉图象信号数字图象处理图1-1
6、图形图象处理相关学科间的关系本讲稿第十页，共十九页1.2计算机图形学的发展计算机图形学的发展 1.2.11.2.1计算机图形学的确立计算机图形学的确立酝酿期（酝酿期（5050年代）年代）萌芽期（萌芽期（6060年代）年代）发展期（发展期（7070年代）年代）普及期（普及期（8080年代）年代）提高增强期（提高增强期（9090年代）年代）本讲稿第十一页，共十九页 1.2.2 1.2.2 硬设备的发展硬设备的发展 图形显示设备图形显示设备6060年代中期，随机扫描的显示器年代中期，随机扫描的显示器6060年代后期，存储管式显示器年代后期，存储管式显示器7070年代中期，光栅扫描的图形显示器。年代中
7、期，光栅扫描的图形显示器。目前正向着目前正向着小型化、低电压、数字化小型化、低电压、数字化方向发展方向发展本讲稿第十二页，共十九页 图形硬拷贝设备图形硬拷贝设备打印机打印机绘图仪绘图仪 图形输入设备图形输入设备二维图形输入设备二维图形输入设备三维图形输入设备三维图形输入设备本讲稿第十三页，共十九页1.2.3 1.2.3 图形软件的发展及软件标准的形成图形软件的发展及软件标准的形成 图形软件的发展图形软件的发展 开开放放式式、高高效效率率、标标准准化化、集集成成化化、智智能能化化、学科交叉学科交叉 图形软件标准图形软件标准 与设备无关、与应用无关、具有较高性能与设备无关、与应用无关、具有较高性能
8、本讲稿第十四页，共十九页 近二十年中，国际标准化组织近二十年中，国际标准化组织ISOISO已经批准已经批准和正在讨论的与计算机图形有关的标准有：和正在讨论的与计算机图形有关的标准有：GKSGKS、GKS-3DGKS-3D、PHIGSPHIGS、CGMCGM、CGICGI、IGESIGES、STEPSTEP 事实标准事实标准如如SGISGI的的OpenGLOpenGL，微软的，微软的Direct XDirect X，AdobeAdobe的的PostscriptPostscript等等 本讲稿第十五页，共十九页1.3计算机图形学的应用计算机图形学的应用计算机辅助设计与制造（计算机辅助设计与制造（C
9、AD/CAMCAD/CAM）计算机辅助绘图计算机辅助绘图计算机辅助教学（计算机辅助教学（CAICAI）办公自动化和办公自动化和电子出版技术电子出版技术计算机艺术计算机艺术在工业控制及交通方面的应用在工业控制及交通方面的应用在医疗卫生方面的应用在医疗卫生方面的应用图形用户界面图形用户界面本讲稿第十六页，共十九页1.4计算机图形系统计算机图形系统 1.4.1 1.4.1 计算机图形系统的功能计算机图形系统的功能图1-2 图形系统基本功能框图显示器交互输出计算输入存贮数据库图形输出设备图形输入设备本讲稿第十七页，共十九页 1.4.2 1.4.2 计算机图形系统的结构计算机图形系统的结构图形硬件图形软件图形应用数据结构图形应用软件图形支撑软件图形计算机平台图形设备图形系统图1-3 计算机图形系统的结构本讲稿第十八页，共十九页1.5计算机图形学研究动态计算机图形学研究动态 计算机动画计算机动画 地理信息系统地理信息系统 人机交互人机交互 真实感图形显示真实感图形显示 虚拟现实虚拟现实 科学计算可视化科学计算可视化 并行图形处理并行图形处理本讲稿第十九页，共十九页