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
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
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
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
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
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
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
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
计算机图形技术
yuli110@126.com 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 http://nehe.gamedev.net/default.asp 周炜的NeHe中文教程 http://www.owlei.com/DancingWind/
清华大学计算机系计算机图形学基础课程主页 http://cg.cs.tsinghua.edu.cn/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
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)
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
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
wk.baidu.com 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
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
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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
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
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
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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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
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
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
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
计算机图形技术
yuli110@126.com 1205
整体概述
概述一
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相关文本内容
概述二
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相关文本内容
概述三
点击此处输入
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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 http://nehe.gamedev.net/default.asp 周炜的NeHe中文教程 http://www.owlei.com/DancingWind/
清华大学计算机系计算机图形学基础课程主页 http://cg.cs.tsinghua.edu.cn/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
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)
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
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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
wk.baidu.com 图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发 展
21
90年代