计算机图形学第一章PPT课件
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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
50年代末期，MIT的林肯实验室在“旋风” 计算机上开发SAGE空中防御体系
17
60年代
1962年，MIT林肯实验室的I. 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--确定了交互 图形学作为一个学科分支
20
80年代
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
图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发 展
21
90年代
计算机图形技术
yuli110@ 1205
整体概述
概述一
点击此处输入
相关文本内容
概述二
点击此处输入
相关文本内容
概述三
点击此处输入
相关文本内容
教材和参考书
主要参考书：
吴宾、段海波、薛凤武译，《OpenGL编程权威指 南》，中国电力出版社，2001.8
NeHe的OpenGL教程 /default.asp 周炜的NeHe中文教程 /DancingWind/
OpenGL(SGI) Direct3D (Microsoft) Xlib（X-Window系统） Adobe公司Postscript
23
计算机图形学的应用及研究前沿
计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) 可视化(Visualization) 真实感图形实时绘制与自然景物仿真 计算机动画 用户接口(User Interface) 计算机艺术
数 据 模
模型变换 （计算几何）
像 模型（特征）提取 型
（计算机视觉，模式识别）
发展特点：交叉、界线模糊、相互渗透
11
一个典型的图形生成过程
3D Scanning Interactive
Gemetric Modeling
Model Libraries Displacement Mapping
12
图形学过程：绘制(Rendering)
24
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 发电厂、化工厂等的布局 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
存储为磁盘文件
电影胶片记录 视频记录 打印
14
计算机图形学的3大主题
modeling + Rendering + Animation
15
计算机图形学发展的历史回顾
历史追溯 硬件发展
图形显示器的发展 图形输入设备的发展
图形软件及软件标准的发展
16
50年代
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
变换(Transformation) 裁减(Clipping) 投影(Projection) 图像生成
光照明模型(Illumination Model) 物体材质属性 纹理信息(Texture)
13
图形学过程：图像显示与存储
硬件帧缓存(Hardware Framebuffer):控制三 色电子枪发射的电子束强度
8
根据处理技术不同，图形可以分为
线框图形：基于线条信息表示的，如工程 图、等高线地图、曲面的线框图等
真实感图形：利用计算机生成像照片一样 真实的图形
场景表示：曲线曲面造型、实体造型 光照模型：光源、纹理、材质
9
奥迪汽车效果图和线框图
10
与相关学科的关系
图像生成（计算机图形学）
数 图像变换 字 （图像处理） 图
计算机图形学之父 1983年获Coons奖 1988年获图灵奖
1962年，雷诺汽车公司的工程师 Pierre Bézier 提出Bézier曲线、曲面的理论
1985年获Coons奖
18
70年代
光栅图形学迅速发展 区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、 及其相应算法纷纷诞生
图形软件标准化 1974年，ACM SIGGRAPH的与“与机器 无关的图形技术”的工作会议 ACM成立图形标准化委员会，制定“核 心图形系统”（Core Graphics System） ISO发布CGI、CGM、GKS、PHIGS
微机和软件系统的普及使得图形学的应用领 域日益广泛。 标准化、集成化、智能化 多媒体技术、人工智能、科学计算可视化、 虚拟现实 三维造型技术
22
图形软件标准
第一个官方标准，1977 GKS (Graphics Kernel 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
19
70年代
真实感图形学 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 1975年，Phong的简单光照模型- Phong模型
实体造型技术 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
期中成绩（20%） 期末成绩（50%）
5
身边的计算机图形学－电影
6
身边的计算机图形学－游戏
目前图形硬件发展的动力所在
7
什么是计算机图形学
计算机图形学:Computer Graphics, CG
研究如何利用计算机表示、生成、处理和显 示图形的学科
图形通常由点、线、面、体等几何属性和颜 色、纹理、线型、线宽等非几何属性组成
清华大学计算机系计算机图形学基础课程主页 /course/
3
如何学习本课程？
以课件、教材为主线 勤于实践； 利用网络资源；
课程中心
熟练OpenGL； 随时接受CG的新思想和新进展
4
本课程的考核方式
平时成绩（30%） 课堂提问+书面作业+上机实验成绩
50年代末期，MIT的林肯实验室在“旋风” 计算机上开发SAGE空中防御体系
17
60年代
1962年，MIT林肯实验室的I. 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--确定了交互 图形学作为一个学科分支
20
80年代
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
图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发 展
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90年代
计算机图形技术
yuli110@ 1205
整体概述
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教材和参考书
主要参考书：
吴宾、段海波、薛凤武译，《OpenGL编程权威指 南》，中国电力出版社，2001.8
NeHe的OpenGL教程 /default.asp 周炜的NeHe中文教程 /DancingWind/
OpenGL(SGI) Direct3D (Microsoft) Xlib（X-Window系统） Adobe公司Postscript
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计算机图形学的应用及研究前沿
计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) 可视化(Visualization) 真实感图形实时绘制与自然景物仿真 计算机动画 用户接口(User Interface) 计算机艺术
数 据 模
模型变换 （计算几何）
像 模型（特征）提取 型
（计算机视觉，模式识别）
发展特点：交叉、界线模糊、相互渗透
11
一个典型的图形生成过程
3D Scanning Interactive
Gemetric Modeling
Model Libraries Displacement Mapping
12
图形学过程：绘制(Rendering)
24
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 发电厂、化工厂等的布局 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
存储为磁盘文件
电影胶片记录 视频记录 打印
14
计算机图形学的3大主题
modeling + Rendering + Animation
15
计算机图形学发展的历史回顾
历史追溯 硬件发展
图形显示器的发展 图形输入设备的发展
图形软件及软件标准的发展
16
50年代
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
变换(Transformation) 裁减(Clipping) 投影(Projection) 图像生成
光照明模型(Illumination Model) 物体材质属性 纹理信息(Texture)
13
图形学过程：图像显示与存储
硬件帧缓存(Hardware Framebuffer):控制三 色电子枪发射的电子束强度
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根据处理技术不同，图形可以分为
线框图形：基于线条信息表示的，如工程 图、等高线地图、曲面的线框图等
真实感图形：利用计算机生成像照片一样 真实的图形
场景表示：曲线曲面造型、实体造型 光照模型：光源、纹理、材质
9
奥迪汽车效果图和线框图
10
与相关学科的关系
图像生成（计算机图形学）
数 图像变换 字 （图像处理） 图
计算机图形学之父 1983年获Coons奖 1988年获图灵奖
1962年，雷诺汽车公司的工程师 Pierre Bézier 提出Bézier曲线、曲面的理论
1985年获Coons奖
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70年代
光栅图形学迅速发展 区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、 及其相应算法纷纷诞生
图形软件标准化 1974年，ACM SIGGRAPH的与“与机器 无关的图形技术”的工作会议 ACM成立图形标准化委员会，制定“核 心图形系统”（Core Graphics System） ISO发布CGI、CGM、GKS、PHIGS
微机和软件系统的普及使得图形学的应用领 域日益广泛。 标准化、集成化、智能化 多媒体技术、人工智能、科学计算可视化、 虚拟现实 三维造型技术
22
图形软件标准
第一个官方标准，1977 GKS (Graphics Kernel 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
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70年代
真实感图形学 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 1975年，Phong的简单光照模型- Phong模型
实体造型技术 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
期中成绩（20%） 期末成绩（50%）
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身边的计算机图形学－电影
6
身边的计算机图形学－游戏
目前图形硬件发展的动力所在
7
什么是计算机图形学
计算机图形学:Computer Graphics, CG
研究如何利用计算机表示、生成、处理和显 示图形的学科
图形通常由点、线、面、体等几何属性和颜 色、纹理、线型、线宽等非几何属性组成
清华大学计算机系计算机图形学基础课程主页 /course/
3
如何学习本课程？
以课件、教材为主线 勤于实践； 利用网络资源；
课程中心
熟练OpenGL； 随时接受CG的新思想和新进展
4
本课程的考核方式
平时成绩（30%） 课堂提问+书面作业+上机实验成绩