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计算机图形学 东北大学 闻时光 课程简介 学习方法 实验课 小组项目 联系方式 CGcourse@163.com 8368 8326 闻时光 参考书目 陈元琰 《计算机图形学实用技术》清华大学出版社 2007.3 孔令德 《计算机图形学实用教程》清华大学出版社 2008.4 Philip J.Schneider 《计算机图形学几何工具算法详解》电子工业出版社 2005.1 图形 图形是传递信息最主要的媒体之一。 人们使用图形来表达与交流思想有着悠久的历史，工程领域和各个科学分支都离不开图。它能使人们通观全局，一目了然。 人的眼睛从一张图纸中吸收信息比从一张数据表格吸收信息快得多。若图形和数字互为补充，则可使人们更深刻地认识事物的本质及其内在联系。 计算机图形学定义 是研究怎样利用计算机表示、生成、处理和显示图形的原理、算法、方法和技术的一门学科。它与一般的科学计算不同。 在一般的科学计算中，涉及的是数字运算， 在计算机图形学中则是以基本的几何元素为其运算对象的。这些几何元素描述物体的模拟图示表示：符号、线图、阴影区域和物体等。 研究计算机图形学的主要工具是图形显示系统和绘图机、打印机等，乃至三维虚拟环境。 计算机图形学相关学科 C.G.、I.P.和P.R.之间的区别 应用领域 1.管理、科学技术 2.制图学 3. 动画 4. 计算机辅助设计 CAD 5. 模拟 6. 艺术和教育 7. 办公自动化 管理、科学技术 绘制数学、物理以及经济函数的二维及三维图形：直方图、线条图、扇形图、进程图... 特点：简洁、直观 ——数据的模型和趋势。 制 图 学 以高精度的地理或其他自然现象的图形 —纸或胶片上。包括地图、地质图、油层图、海图、气象、人口密度图... 计算机辅助设计 CAD 汽车效果图和线框图 模 拟 数学图形——科学现象的数学模型(液体流动、相对论、核反应、化学反应、生理系统与器官以及有负载时结构的变形等) 图形学发展历史50s 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生了。该显示器用一个类似于示波器的阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。 1958年美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数控机床发展成为平板式绘图仪。 图形学发展历史60s 1962年，MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文， 首次使用“Computer Graphics”这个术语，证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域 1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了被后人称为超限插值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。同在60年代早期，法国雷诺汽车公司的工程师Pierre Bézier发展了一套Bézier曲线、曲面的理论，成功地用于几何外形设计。Coons方法和Bézier方法是CAGD最早的开创性工作。 图形学发展历史70s 70年代是计算机图形学发展过程中一个重要的历史时期。光栅显示器的产生，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 1977、1979年开始，计算机图形学标准制定，真实感图形学和实体造型技术的产生。 1970年Bouknight提出了第一个光反射模型，1971年Gourand提出“漫反射模型＋插值”的思想，被称为Gourand明暗处理。r 1975年Phong 提出了著名的简单光照模型—Phong模型。这些可以算是真实感图形学最早的开创性工作。 从1973年开始，相继出现了英国剑桥大学CAD小组的Build系统、美国罗彻斯特大学的PADL-1系统等实体造型系统。 图形学发展历史80s 1980年Whitted提出了一个光透视模型—Whitted模型，并第一次给出光线跟踪算法的范例，实现Whitted模型。 1984年，美国Cornell大学和日本广岛大学的学者分别将热辐射工程中的辐射度方法引入到计算机图形学中，用辐射度方法成功地模拟了理想漫反射表面间的多重漫反射效果。 1986年，美国科学基金会（NSF）专门召开了一次研讨会， 会上提出了“科学计算可视化（Visualization in Scientific Computing，简称为ViSC）”。 SIG GRAPH SIGGRAPH 会议， “TheSpecial Interest Group on Computer Graphicsand Interactive Techniques”ACM SIGGRAPH会议是计算机图形学最权威的国际会议，每年在美国召开，参加会议的人在50,000人左右。世界上没有第二个领域每年召开如