计算机图形学课件 第1讲 绪论.pptVIP

计算机图形学基础 赵秀阳 导言 计算机发展的下一个热潮是什么？ 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、方法与算法； 对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识； 具有一定实践体会和相关的编程能力。 课程内容 参考书和考核 第一章 绪论 与计算机图形学相关的学科 1.2 计算机图形学的发展 计算机图形学的确立 计算机图形学的确立 硬设备的发展－图形显示器的发展 60年代中期：画线显示器（亦称矢量显示器） 需要刷新。设备昂贵，限制普及 60年代后期：存储管式显示器 不需刷新，价格较低，缺点是不具有动态修改 图形功能，不适合交互式。 70年代中期，刷新式光栅扫描显示器出现，大大地推动了交互式图形技术的发展。 以点阵形式表示图形，使用专用的缓冲区存放点阵，由视频控制器负责刷新扫描。 硬设备的发展－图形显示器的发展 硬设备的发展－输入设备的发展 第一阶段：控制开关、穿孔纸等等 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、表情等等 第五阶段：用户的思维 硬设备的发展－输出设备 图形硬拷贝设备 打印机 绘图仪 图形软件的发展及软件标准的形成 1.3 计算机图形学的应用 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） 科学计算可视化 真实感图形实时绘制与自然景物仿真 地理信息系统（GIS） 虚拟现实（Virtual Reality） 计算机动画 计算机辅助绘图 在工业控制和交通方面的应用 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） -CAD/CAM是计算机图形学在工业界最广泛、最活跃的应用领域 飞机、汽车、船舶的外形的设计 日用品的设计 土木工程、建筑物的设计 电子线路、电子器件的设计 设计结果直接送至后续工艺进行加工处理，如波音777飞机的设计和加工过程 科学计算可视化 定义 运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中的及计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术。 诞生 三个层次 广泛应用 真实感图形实时绘制与自然景物仿真 真实感图形显示指的是能逼真地表示真实世界的图形 真实感图形的生成 场景造型 取景变换 视域裁剪 消除隐藏面 可见面光亮度计算 地理信息系统（GIS） 定义：建立在地理图形之上的关于各种资源的综合信息分析管理系统。 应用：军事，资源调查，城市科学管理规划等方面。 信息来源：卫星遥感图像、航空照片、各类地图、全球定位系统、地表野外勘察调查记录、历史文献资料等。 虚拟现实 定义：是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可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成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。 计算机动画 定义 计算机动画是指用程序生成一系列(帧)的景物画面，其中当前帧画面是对前一帧画面的部分修改 。 应用 教育、军事、飞行模拟等 商业广告、影视特技/片头、动画片 分类 二维动画 三维动画 1.4 计算机图形系统 1.4 计算机图形系统 1.4.2 计算机图形系统的结构 图形应用数据结构 图形应用软件 图形计算机平台 实现：虚拟现实是利用立体眼镜、传感手套等一系列传感辅助设施来实现的一种三维现实 计算机图形学的基本任务 研究如何用计算机来处理图形 具体包含以下任务： 如何用硬件来实现图形处理功能 如何设计好的图形软件 图形处理所需的数学处理方法和算法 如何解决实际应用中的图形处理问题 一个计算机图形系统定义为计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。 1.4.1 计算机图形系统的功能 涉及各种图形计算，目的是建立形体设计、分析的方法程序库和 有关描述形体的图形数据库 在计算机内、外存中存放图形数据，主要存放图形数据之间的相互关系 允许用户实时地、直接地对系统的命令、工具、程序及其对话框等内容进行调节和控制 图形数据进入计算机的过程，主要指把设计过程中图形的形状、尺寸等必要的参数和命令输入到计算机中去 将图形特定的表示形式转换成输出设备能够接受的形式的过程，便于长期保存计算结果 图形软件 图形系统 图形硬件 图形计算机平台 图形设备 图形应用数据结构 图形支撑软件 图形应用软件 计算机图形系统的结构 其中存放着将要生成的图形对象的全部描述信息 这些数据以图形文件的形式存放于计算机中，根据不同的系统硬件和结构，组织成不同的数据结构，或者形成一种通用的或