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1、计算机图形学西华大学数学与计算机学院西华大学数学与计算机学院教师：陈红红教师：陈红红Email：chenhonghong_2/23/20231计算机图形学计算机图形学第一章第一章 概述概述教学目的：教学目的：本章将主要介绍计算机图形学的有关概念，本章将主要介绍计算机图形学的有关概念，发展简史，应用及发展动向。通过本章的学习，发展简史，应用及发展动向。通过本章的学习，应掌握图形的概念，简单了解图形学与图象处理应掌握图形的概念，简单了解图形学与图象处理技术之间的区别。技术之间的区别。注：注：本章内容作为了解内容，属知识性的介绍本章内容作为了解内容，属知识性的介绍计算机图形学计算机图形学教学内容教学
2、内容:1.1 计算机图形学与图象处理计算机图形学与图象处理 1.2 计算机图形学的发展简史计算机图形学的发展简史 1.3 计算机图形学的应用计算机图形学的应用 1.4 计算机图形学的发展动向计算机图形学的发展动向计算机图形学计算机图形学1.1 1.1 计算机图形学与图象处理计算机图形学与图象处理一、计算机图形学一、计算机图形学 1、概念、概念 2、研究内容、研究内容二、图形学中的基本术语二、图形学中的基本术语 1、什么是图形？、什么是图形？2、图形的要素及表示法、图形的要素及表示法 3、图形的生成方式、图形的生成方式三、计算机图形学与图象处理三、计算机图形学与图象处理计算机图形学计算机图形学1
3、 1、概念、概念 计算机图形学是研究通过计算机将计算机图形学是研究通过计算机将数据数据转换为转换为图形图形，并在专用设备上显示的并在专用设备上显示的原理、方法和技术原理、方法和技术的学科。的学科。即使用计算机通过即使用计算机通过算法算法和和程序程序在显示设备上构造出在显示设备上构造出图形来。也就是说，图形是人们通过计算机图形来。也就是说，图形是人们通过计算机设计设计和和构造构造出来的，而不是通过摄象机或扫描仪等设备输入的图象。出来的，而不是通过摄象机或扫描仪等设备输入的图象。所设计和构造的图形可以是现实世界中已经存在的物体所设计和构造的图形可以是现实世界中已经存在的物体的图形，也可以显示完全虚
4、构的物体。因此，计算机图的图形，也可以显示完全虚构的物体。因此，计算机图形学是真实物体或虚构物体的图形综合技术。形学是真实物体或虚构物体的图形综合技术。计算机图形学计算机图形学2 2、研究内容、研究内容 计算机处理图形是计算机应用史上的一次重大变革，计算机处理图形是计算机应用史上的一次重大变革，也是多媒体信息处理中以视觉为主的处理技术的重大也是多媒体信息处理中以视觉为主的处理技术的重大突破。计算机图形学的突破。计算机图形学的初期初期是解决计算机是解决计算机处理几何图处理几何图形形、几何数据几何数据和和数学方程数学方程等图形问题，进行等图形问题，进行计算机辅计算机辅助工程制图助工程制图和和计算机
5、自动绘图计算机自动绘图等问题。然而，计算机等问题。然而，计算机图形学目前涉及的问题已今非昔比，它已经成为各个图形学目前涉及的问题已今非昔比，它已经成为各个应用领域中不可或缺的技术，成为应用领域中不可或缺的技术，成为图象处理图象处理、模式识模式识别别、CAD/CAM、计算机视觉计算机视觉、多媒体技术多媒体技术等各个学科等各个学科的技术基础。的技术基础。计算机图形学计算机图形学研究内容研究内容l图形的输入图形的输入 如何开发利用图形输入设备及软件将图形输入到如何开发利用图形输入设备及软件将图形输入到计算机中去，以便作各种处理。计算机中去，以便作各种处理。l图形的处理图形的处理 包括对图形进行变换包
6、括对图形进行变换(几何变换，投影变换几何变换，投影变换)和运算和运算（集合运算）（集合运算）,着色，形变等着色，形变等l图形的输出图形的输出 如何将图形特定的表示形式转换成图形输出系统如何将图形特定的表示形式转换成图形输出系统便于接受的表示形式，并将图形在显示屏或打印机等便于接受的表示形式，并将图形在显示屏或打印机等输出设备上输出输出设备上输出计算机图形学计算机图形学研究内容研究内容1）图形的输入：图形的输入：研究如何把要处理的图形输入到计算机内，研究如何把要处理的图形输入到计算机内，以便让计算机进行各种处理以便让计算机进行各种处理2）产生图形的算法：产生图形的算法：研究在显示器或其它输出设备
7、上产生研究在显示器或其它输出设备上产生图形的各种算法图形的各种算法3）图形的数据结构：图形的数据结构：研究图形在计算机内的表示方法研究图形在计算机内的表示方法4）图形的变换：图形的变换：研究图形的各种几何变换研究图形的各种几何变换5）图形运算：图形运算：包括图形的分解组合等包括图形的分解组合等6）图形语言：图形语言：研究具有各种图形处理功能的语言研究具有各种图形处理功能的语言7）图形软件的标准化：图形软件的标准化：研究图形软件象高级语言那样与研究图形软件象高级语言那样与具体设备无关具体设备无关计算机图形学计算机图形学1 1、什么是图形？、什么是图形？图形学中的图形学中的图形图形是从客观世界的物
8、体抽象出来的带有灰度或色彩以及是从客观世界的物体抽象出来的带有灰度或色彩以及形状的图或形。图形的概念在计算机图形学中是一个广义的概念，它既包形状的图或形。图形的概念在计算机图形学中是一个广义的概念，它既包括了括了描述图形描述图形，也包括了，也包括了自然图形自然图形。对于对于描述图形描述图形来说，这是计算机图形学早期重点解决的问题。它包括来说，这是计算机图形学早期重点解决的问题。它包括了了各种几何图形各种几何图形，由函数式、代数方程和表达式所描述的图形，这也是人，由函数式、代数方程和表达式所描述的图形，这也是人们通常称之为图形的概念。然而，目前计算机图形处理的范围已经远远超们通常称之为图形的概念
9、。然而，目前计算机图形处理的范围已经远远超过了用数学方法描述的图形，它已经从过了用数学方法描述的图形，它已经从纯粹的纯粹的“图图”的概念进入了的概念进入了“形形”的深的深度度。所以，从广义的角度它还包括了。所以，从广义的角度它还包括了自然图形自然图形，它们分别是，它们分别是图景图景、图片图片、图案图案、图象图象以及以及形体实体形体实体。这些自然图形来自各种输入媒体，如照相机、。这些自然图形来自各种输入媒体，如照相机、摄象机、扫描仪等。这些与摄象机、扫描仪等。这些与“图图”有关的术语有图形、图象、图片、图案、有关的术语有图形、图象、图片、图案、图标、图表、插图等图标、图表、插图等。计算机图形学计
10、算机图形学l图形：图形：计算机图形学的研究对象计算机图形学的研究对象能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象包括自然景物、拍摄到的图片、包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形用数学方法描述的图形等等等等l图形的要素图形的要素几何要素：刻画对象的轮廓、形状等几何要素：刻画对象的轮廓、形状等非几何要素：刻画对象的颜色、材质等非几何要素：刻画对象的颜色、材质等l图形的表示方法图形的表示方法点阵表示点阵表示l枚举出图形中所有的点枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成强调图形由点构成)l简称为简称为图像图像（数字图像）（数字图像）参数表示参数表示l由图形
11、的由图形的形状参数形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+属性属性参数参数(颜色、线型等颜色、线型等)来表示图形来表示图形l简称为简称为图形图形2、图形的要素及表示法、图形的要素及表示法计算机图形学计算机图形学3、图形的生成方式、图形的生成方式 图形的生成方式有两种：图形的生成方式有两种：被动式被动式(passive)和和交互式交互式(interactive)。l被动式被动式图形在生成过程中，操作者无法对图形进行图形在生成过程中，操作者无法对图形进行操纵和控制。多用于早期的计算机作图系统以及某些固操纵和控制。多用于早期的计算机作图系统以及某
12、些固定的显示程序定的显示程序l交互式交互式允许操作者以某种方式（对话方式或命令方允许操作者以某种方式（对话方式或命令方式）来控制和操纵图形的生成过程，使得图形可以式）来控制和操纵图形的生成过程，使得图形可以边生边生成成、边显示边显示、边修改边修改，直到符合要求为止。是目前常用，直到符合要求为止。是目前常用的图形系统和处理方式，因而被称为交互式图形处理。的图形系统和处理方式，因而被称为交互式图形处理。计算机图形学计算机图形学三、计算机图形学与图象处理三、计算机图形学与图象处理 目前，与图形信息的计算机处理有关的计算目前，与图形信息的计算机处理有关的计算机分支学科有三个，机分支学科有三个，即：即：
13、图象处理图象处理(image processing)模式识别模式识别(pattern recognition)、计算机图形学计算机图形学(computer graphics)，它们之间有一定的关系和区别。它们之间有一定的关系和区别。计算机图形学计算机图形学.数数字字图图像像数数据据模模型型图像生成（计算机图形学）图像生成（计算机图形学）模型（特征）提取模型（特征）提取（计算机视觉，模式识别）（计算机视觉，模式识别）模型变换模型变换（计算几何）（计算几何）图像变换图像变换（图像处理）（图像处理）.发展特点发展特点:交叉、界线模糊、相互渗透交叉、界线模糊、相互渗透与相关学科的关系与相关学科的关系计
14、算机图形学计算机图形学图象处理图象处理（IP）：图象处理是利用计算机对图象处理是利用计算机对图形和图象进行分析处理，继图形和图象进行分析处理，继而再现图象，而再现图象，并且研究如何从图象中提取二维或三维物体的并且研究如何从图象中提取二维或三维物体的模型。（它是景物或图象的分析技术，所研究的是计算机图模型。（它是景物或图象的分析技术，所研究的是计算机图形学的逆过程，包括图象增强、模式识别、景物分析、计算形学的逆过程，包括图象增强、模式识别、景物分析、计算机视觉等。）机视觉等。）l研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生数字图像，研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生数字图像，l如何对数字图像做各种
15、变换以方便处理，如何对数字图像做各种变换以方便处理，l如何滤去图像中的无用噪声，如何滤去图像中的无用噪声，l如何压缩图像数据以便存储和传输，图像边缘提取，特如何压缩图像数据以便存储和传输，图像边缘提取，特征增强和提取征增强和提取。计算机图形学计算机图形学计算机视觉和模式识别：计算机视觉和模式识别：模式识别是指计算机对图形信息进行的识别和分模式识别是指计算机对图形信息进行的识别和分析描述，是从析描述，是从图形（图象）到描述表达的过程图形（图象）到描述表达的过程。图形学的逆过程，分析和识别输入的图像并从中图形学的逆过程，分析和识别输入的图像并从中提取二维或三维的数据模型（特征）。手写体识别、提取二
16、维或三维的数据模型（特征）。手写体识别、机器视觉。机器视觉。计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学 计算机图形学（计算机图形学（CG）则主要研究图形的计算）则主要研究图形的计算机生成和基本图形操作。计算机根据对某一对象机生成和基本图形操作。计算机根据对某一对象（实际形体或抽象事物）的描述，由这些非图形（实际形体或抽象事物）的描述，由这些非图形信息产生该对象的图形输出。这是从信息产生该对象的图形输出。这是从数据描述数据描述到到图形生成图形生成的过程。的过程。计算机图形学计算机图形学CAGD（Computer Aided Geometric Design）几何形体在计算机中的表示，分析、
17、研究怎几何形体在计算机中的表示，分析、研究怎样灵活方便地建立几何形体的数学模型，提高算样灵活方便地建立几何形体的数学模型，提高算法效率，在计算机内更好地存储和管理这些模型法效率，在计算机内更好地存储和管理这些模型等。研究曲线、曲面的表示、生成、拼接、数据等。研究曲线、曲面的表示、生成、拼接、数据拟合。拟合。计算机图形学计算机图形学下表可说明图形学和图象处理的区别和特点下表可说明图形学和图象处理的区别和特点 计算机图形学计算机图形学1.2 1.2 计算机图形学的发展简史计算机图形学的发展简史一、历史追溯一、历史追溯二、硬件发展二、硬件发展 1、图形显示器的发展、图形显示器的发展 2、图形输入设备
18、的发展、图形输入设备的发展三、图形软件及软件标准的发展三、图形软件及软件标准的发展计算机图形学计算机图形学一、历史追溯一、历史追溯 计算机图形学的发展历史应追溯到计算机图形学的发展历史应追溯到50年代年代末至末至60年代初期，到目前，已有年代初期，到目前，已有40多年的历史多年的历史了。其发展经历了四个时期，即：了。其发展经历了四个时期，即：l萌芽期；萌芽期；60年代年代l发展期：发展期：70年代年代l普及期：普及期：80年代年代l提高增强期：提高增强期：90年代年代计算机图形学计算机图形学历史追溯历史追溯 1950年年，MIT，旋旋风风一一号号（Whirlwind I 计计算算机机的的图图形
19、形显显示示器器，类类似似于于示示波波器器的的CRT来来显显示示简简单单图图形形。-CRT的的出出现现为为计计算算机机生生成成和和显显示示图图形形提提供供了了可能。可能。50年年代代末末期期，MIT林林肯肯实实验验室室，在在Whirlwind上上开开发发SAGE空空中中防防御御系系统统，通通过过光光笔笔在在屏屏幕幕上上指指点点与系统交互。与系统交互。-标志着交互式图形技术的诞生标志着交互式图形技术的诞生。计算机图形学计算机图形学历史追溯历史追溯 1962年年MIT林林肯肯室室验验室室Ivan.E.Sutherland的的博博士士论论文文：Sketchpad：一一个个人人机机通通信信的的图图形形系
20、系统统。-确确定定了了交交互互图图形形学学作作为为一一个个学学科科分分支支（提提出出基基本本交交互互技技术术、图图元元分分层层表表示示概概念及数据结构念及数据结构)。60年年代代：MIT、Bell Lab、通通用用汽汽车车公公司司、剑剑 桥桥大大学学开展大规模的研究开展大规模的研究 。60年代确立并得到发展年代确立并得到发展 70年代进入技术实用化年代进入技术实用化 但但80年年代代初初，图图形形学学依依然然是是较较小小的的学学科科，原原因因是是图图形形硬硬件件设设备备十十分分昂昂贵贵，且且基基于于图图形形的的应应用用相相对对较较少少。后后来来，情情况况发生了变化发生了变化计算机图形学计算机图
21、形学1、图形显示器的发展、图形显示器的发展 图形显示器是计算机图形学中关键的设备图形显示器是计算机图形学中关键的设备l60年代中期：年代中期：画线显示器画线显示器（亦称矢量显示器）（亦称矢量显示器）需要需要刷新刷新。设备昂贵，限制普及。设备昂贵，限制普及l60年代后期：年代后期：存储管式显示器存储管式显示器 不不需需刷刷新新，价价格格较较低低，缺缺点点是是不不具具有有动动态态修修改改图图形形功功能能，不不适合交互式。适合交互式。l70年代初年代初:刷新式光栅扫描显示器刷新式光栅扫描显示器 以以点点阵阵形形式式表表示示图图形形，使使用用专专用用的的缓缓冲冲区区存存放放点点阵阵，由由视视频频控制器
22、负责刷新扫描。大大地推动了交互式图形技术的发展。控制器负责刷新扫描。大大地推动了交互式图形技术的发展。计算机图形学计算机图形学 图形显示设备的发展画线显示器（矢量显示器/随机扫描显示器）存储管式显示器刷新式光栅扫描显示器计算机图形学计算机图形学2 2、图形输入设备的发展、图形输入设备的发展第一阶段：控制开关、穿孔纸等等第一阶段：控制开关、穿孔纸等等第二阶段：键盘第二阶段：键盘第三阶段：二维定位设备，如鼠标、光笔、图形输第三阶段：二维定位设备，如鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏等等，语音入板、触摸屏等等，语音第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据手套、第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据手套、数
23、据衣），用户的手势、表情等等数据衣），用户的手势、表情等等第五阶段：用户的思维第五阶段：用户的思维计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学 三、图形软件发展及软件标准形成三、图形软件发展及软件标准形成 三类计算机图形软件系统：三类计算机图形软件系统：(1)用某种语言写成的子程序包用某种语言写成的子程序包 如如:GKS(Graphics Kernel System)PHIGS(ProgrammersHerarchical Iuteractive Graphics system)GL 特点：便于移植和推广、但执行速度相对较慢，效率低特点：便于移植和推广、但执行速度相
24、对较慢，效率低 (2)扩充计算机语言，使其具有图形生成和处理的功能扩充计算机语言，使其具有图形生成和处理的功能 如：如：Turbo Pascal、Turbo C，AutoLisp等。等。特点：特点：简练、紧凑、执行速度快，但不可移植简练、紧凑、执行速度快，但不可移植 (3)专用图形系统专用图形系统 特点：效率高，但系统开发量大，可移植性差。特点：效率高，但系统开发量大，可移植性差。计算机图形学计算机图形学发展历程发展历程诸侯割据标准讨论标准形成图形软件发展及软件标准的形成图形软件发展及软件标准的形成计算机图形学计算机图形学 通用的、与设备无关的图形包，图形标准通用的、与设备无关的图形包，图形标
25、准:lGKS(Graphics Kernel System)(第一个官方标准，1977)lPHIGS(Programmers Herarchical Iuteractive Graphics system)一些非官方图形软件，广泛应用于工业界，成为事实上的标准一些非官方图形软件，广泛应用于工业界，成为事实上的标准lDirectX(MS)lXlib(X-Window系统)lOpenGL(SGI)lAdobe公司Postscript开放式、高效率的发展趋势开放式、高效率的发展趋势计算机图形学计算机图形学1.31.3计算机图形学的应用计算机图形学的应用 目前，已经应用于工业、科技、教育、管理、商业、
26、目前，已经应用于工业、科技、教育、管理、商业、艺术、娱乐等多个领域，其中，比较有代表性的应用艺术、娱乐等多个领域，其中，比较有代表性的应用有：有：l计算机辅助绘图和设计计算机辅助绘图和设计l事务管理中的交互式绘图事务管理中的交互式绘图l科学计算可视化科学计算可视化l过程控制过程控制l计算机动画及广告计算机动画及广告l计算机艺术计算机艺术l办公自动化及电子出版系统等办公自动化及电子出版系统等l地形地貌和自然资源的图形显示地形地貌和自然资源的图形显示计算机图形学计算机图形学 应用举例应用举例图形用户界面图形用户界面l介介于于人人与与计计算算机机之之间间，人人与与机机器器的的通通信信，人人机机界界面
27、面（HCI）：软件硬件）：软件硬件l发发展展：由由指指示示灯灯和和机机械械开开关关组组成成的的操操纵纵界界面面由由终终端端和和键键盘盘组组成成的的字字符符界界面面（80年年代代）由由多多种种输输入入设设备备和和光光栅栅图图形形显显示示设设备备构构成成的的图图形形用用户户界界面面（GUI），（90年年 代代）PC，工工 作作 站站，WIMP(W-windows、I-icons、M-menu、P-pointing devices)界界面面，所所见见即即所得所得VR技术（发展方向）技术（发展方向）l由计算机发展决定：由计算机发展决定：科科学学计计算算型型无无处处不不在在的的计计算算机机，人人机机溶溶
28、合合，提提高高交互效率。交互效率。计算机图形学计算机图形学 CAD/CAMl图形学的主要应用领域之一。图形学的主要应用领域之一。l建建筑筑、机机械械结结构构和和产产品品设设计计（结结构构分分析析和和外外形形设设计）、布局（各种管道，电子线路）计）、布局（各种管道，电子线路）lBoeing 777,无纸设计。无纸设计。lAutoCAD,GHCAD,SolidWorks,Pro/E,UG,CATIA,MDT,计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学Teapot计算机图形学计算机图形学Blending of the modeling计算机图形学计算机图形学可视化可视化l科学计算可视化科学计算
29、可视化(Scientific Visualization)必要性必要性：直接分析大量的测量数据或统计数据有困难：直接分析大量的测量数据或统计数据有困难目标目标：用图形表现抽象的数据：用图形表现抽象的数据应用领域应用领域：医学：医学图象重建图象重建，遥感，流场，遥感，流场、气象、核爆、气象、核爆模拟，有限元分析模拟，有限元分析l信息可视化：信息流量，商业统计数据，股市行情信息可视化：信息流量，商业统计数据，股市行情计算机图形学计算机图形学地理信息系统（地理信息系统（GIS）l建立在地理图形之上的关于各种资源的综合信息管理系统建立在地理图形之上的关于各种资源的综合信息管理系统l数字地球，地形数据作
30、为载体，（数字地球，地形数据作为载体，（70）全球信息化）全球信息化l军事，政府决策，旅游，资源调查军事，政府决策，旅游，资源调查 多媒体多媒体在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操作、表现、存在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操作、表现、存储、通信、或集成的信息系统，其中媒体至少应包括一种储、通信、或集成的信息系统，其中媒体至少应包括一种“连续连续媒体媒体”及一种及一种“离散媒体离散媒体”计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、语音、音频、视计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、语音、音频、视频、动画频、动画特点：媒体的多样性、特点：媒体的多样性、操作的交互性、系统的集成性操作的
31、交互性、系统的集成性lCAI，教学娱乐。教学娱乐。计算机图形学计算机图形学 娱乐娱乐电脑游戏电脑游戏实时性实时性逼实性逼实性蕴含了先进的图形处理技术蕴含了先进的图形处理技术电视广告，节目片头，科教演示（电视广告，节目片头，科教演示（CAI）Quake III，“古古墓墓丽丽影影”，“侏侏罗罗纪纪公公园园”、“皇皇帝帝的新衣的新衣”、完美风暴、完美风暴 MAYA,3D-MAX,SOFTIMAGE计算机图形学计算机图形学计算机艺术计算机艺术lCoreldraw,Photoshop,金山画王笔金山画王笔l相片真实感模拟与自然媒体仿真技术相片真实感模拟与自然媒体仿真技术 l分形艺术分形艺术计算机图形学
32、计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学Virtual Reality（虚拟现实、灵境）（虚拟现实、灵境）Virtual Reality 或称虚拟环境（或称虚拟环境（Virtual Environment)是用计算机技术来生成一个是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。交互考察。输入输出设备输入输出设备计算机图形学计算机图形
33、学l在线虚拟现实：虚拟现实建模语言在线虚拟现实：虚拟现实建模语言VRML计算机图形学计算机图形学1.4 1.4 计算机图形学的发展动向计算机图形学的发展动向l造型技术造型技术l画面绘制技术画面绘制技术l人机交互技术人机交互技术 l与计算机网络技术的紧密结合与计算机网络技术的紧密结合远程医疗与诊断远程医疗与诊断远程导航与维修远程导航与维修远程教育远程教育多年来，前三方面构成了计算机图形学的主要研究多年来，前三方面构成了计算机图形学的主要研究内容，目前，仍然在这三方面不断地向前发展。内容，目前，仍然在这三方面不断地向前发展。计算机图形学计算机图形学规则形体：欧氏几何方法规则形体：欧氏几何方法不规则
34、形体：不规则形体：l分形几何方法分形几何方法l粒子系统粒子系统l纹理映射纹理映射一、造型技术一、造型技术计算机图形学计算机图形学造型技术造型技术实体造型实体造型基于物理的造型基于物理的造型基于图像的造型基于图像的造型要生成图形，首先必须在计算机中构造出该物体的要生成图形，首先必须在计算机中构造出该物体的模型，这一模型是由一批几何数据以及数据之间的拓扑模型，这一模型是由一批几何数据以及数据之间的拓扑关系来表示的。关系来表示的。计算机图形学计算机图形学二、画面绘制技术二、画面绘制技术 有了三维物体的模型，在给定了观察点和观察方向有了三维物体的模型，在给定了观察点和观察方向以后，就可以通过一系列的以
35、后，就可以通过一系列的几何变换几何变换和和投影变换投影变换在屏幕在屏幕上显示出该三维物体的二维图象。为了使二维图象具有上显示出该三维物体的二维图象。为了使二维图象具有立体感，或者尽可能逼真地显示出该物体在观察世界中立体感，或者尽可能逼真地显示出该物体在观察世界中所观察到的形象；就需要采用适当的光照模型，尽可能所观察到的形象；就需要采用适当的光照模型，尽可能准确地模拟物体在现实世界中受到各种光源照射时的效准确地模拟物体在现实世界中受到各种光源照射时的效果。果。计算机图形学计算机图形学画面绘制技术画面绘制技术（真实感图形绘制技术）（真实感图形绘制技术）光照明模型光照明模型绘制算法绘制算法快速算法快速算法易于图像的绘制易于图像的绘制例子例子计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学计算机图形学