清华大学图形学基础lecture1-导论
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计算机图形学第一章PPT课件
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
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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
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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
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
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概述二
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概述三
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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
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
计算机图形学 第四章1
• 颜色具有恒常性，颜色之间的对比效应 能使人区分不同颜色 • 颜色具有混合性，牛顿在十七世纪后期 用棱镜把太阳光分散成光谱上的颜色光 带，证明白光由很多颜色光混合而成
清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础
• 十九世纪初
– Yaung提出某种波长的光可以通过三种不同 波长的光混合而复现出来的假说 – 红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色 – 把三种原色按照不同的比例混合就能准确的 复现其他任何波长的光 – 三原色等量混合产生白光
清华大学计算机科学与技术系
早期发展
• 1967年，Wylie等人第一次在显示物体时 加进光照效果 • 1970年，Bouknight提出第一个光反射模 型：Lambert漫反射＋环境光 • 1971年，Gourand提出漫反射模型加插值 的思想 • 1975年，Phong提出图形学中第一个有影 响的光照明模型
d
I d I p Kd (L N )
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学基础
镜面反射光
• 对一般的光滑表面，反射光集中在一个 范围内，且由反射定律决定的反射方向 光强最大 I s I p Ks (R V )n • 镜面反射光强可表示为
– K s 是与物体有关的镜面反射系数，n为反射 指数，反映物体表面的光泽程度，数目越大 物体表面越光滑
大致相等， 为白光
波长
400
清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础
700
nm
– 各波长的能量 分布不均匀， 为彩色光
– 包含一种波长
能 量
P ( )
波长
400
能 量
700
nm
的能量，其他 波长都为零， 是单色光
清华大学计算机科学与技术系
清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础
• 十九世纪初
– Yaung提出某种波长的光可以通过三种不同 波长的光混合而复现出来的假说 – 红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色 – 把三种原色按照不同的比例混合就能准确的 复现其他任何波长的光 – 三原色等量混合产生白光
清华大学计算机科学与技术系
早期发展
• 1967年，Wylie等人第一次在显示物体时 加进光照效果 • 1970年，Bouknight提出第一个光反射模 型：Lambert漫反射＋环境光 • 1971年，Gourand提出漫反射模型加插值 的思想 • 1975年，Phong提出图形学中第一个有影 响的光照明模型
d
I d I p Kd (L N )
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学基础
镜面反射光
• 对一般的光滑表面，反射光集中在一个 范围内，且由反射定律决定的反射方向 光强最大 I s I p Ks (R V )n • 镜面反射光强可表示为
– K s 是与物体有关的镜面反射系数，n为反射 指数，反映物体表面的光泽程度，数目越大 物体表面越光滑
大致相等， 为白光
波长
400
清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础
700
nm
– 各波长的能量 分布不均匀， 为彩色光
– 包含一种波长
能 量
P ( )
波长
400
能 量
700
nm
的能量，其他 波长都为零， 是单色光
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学第1章ppt课件
技术
计算机图 形学
计算机 视觉
试图从非图象形式 的数据描述来生成
（逼真的）图象
2020/9/23
图象信号
数字图象处理
旨在对图象进行各 种加工以改善图象
的视觉效果
12
1.2 计算机图形学的发展
1.2.1计算机图形学的确立
▪酝酿期（50年代）
1946年，第一台电子计算机的问世推动了许 多学科的发展和新学科的建立，其中就包括 现代图形学技术。
2020/9/23
16
▪ 普及期（80年代）：
光栅图形CRT, PC, WS; 大量基于图像形的应用软件 出现
– 出现了带光栅图形显示器的个人计算机和工作站。 – 光线跟踪算法和辐射度算法的提出，标志着计算
机真实感图形学的算法已经日渐成熟。
▪ 提高增强期（90年代）：
性能价格比的极大提高；标准化，集成化，智能化
2020/9/23
13
1950年，美国MIT用于空中防御系统研究的旋风1 号(Whirlwind I)计算机配备了阴极射线管(CRT)来显 示一些简单的图形，它标志着交互式图形技术的诞
生。
2020/9/23
14
▪萌芽期（60年代）
1962年，美国MIT林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发 表了一篇题为"Sketchpad：第一个人-机通信的图形系 统 " 的 博 士 论 文 ， 其 中 首 次 使 用 了 “ Computer Graphics”术语。
把点阵法描述的图形叫做图象（Image）
2020/9/23
9
1.1计算机图形学的研究内容
▪ 计算机图形学（Computer Graphics） 计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、
计算机图 形学
计算机 视觉
试图从非图象形式 的数据描述来生成
（逼真的）图象
2020/9/23
图象信号
数字图象处理
旨在对图象进行各 种加工以改善图象
的视觉效果
12
1.2 计算机图形学的发展
1.2.1计算机图形学的确立
▪酝酿期（50年代）
1946年，第一台电子计算机的问世推动了许 多学科的发展和新学科的建立，其中就包括 现代图形学技术。
2020/9/23
16
▪ 普及期（80年代）：
光栅图形CRT, PC, WS; 大量基于图像形的应用软件 出现
– 出现了带光栅图形显示器的个人计算机和工作站。 – 光线跟踪算法和辐射度算法的提出，标志着计算
机真实感图形学的算法已经日渐成熟。
▪ 提高增强期（90年代）：
性能价格比的极大提高；标准化，集成化，智能化
2020/9/23
13
1950年，美国MIT用于空中防御系统研究的旋风1 号(Whirlwind I)计算机配备了阴极射线管(CRT)来显 示一些简单的图形，它标志着交互式图形技术的诞
生。
2020/9/23
14
▪萌芽期（60年代）
1962年，美国MIT林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发 表了一篇题为"Sketchpad：第一个人-机通信的图形系 统 " 的 博 士 论 文 ， 其 中 首 次 使 用 了 “ Computer Graphics”术语。
把点阵法描述的图形叫做图象（Image）
2020/9/23
9
1.1计算机图形学的研究内容
▪ 计算机图形学（Computer Graphics） 计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、
清华大学机械制图全部课件1—15章
三角板移动方向 绘制任意角度的 一组平行线直线
25
• 圆规
用于绘制圆和圆弧。 铅芯形状：
使用方法：
铲形（画细线圆） 矩形（画粗线圆，B或2B）
弹簧圆规 画小圆
带加长腿圆 规画大圆
选带平台的针尖
铅芯与针尖平台取齐
26
• 其他工具
擦图片
均为圆锥形针尖
三棱尺 分规（用于度量）
小毛刷
胶带纸
量角器 砂纸
27
缩小比例
1:1
5:1 5×10n :1
1:2 1:2×10n
比
例
2:1 2×10n :1
1:5 1:5×10n
1×10n :1 1:10
1:10×10n
注：n 为正整数
必要时允许选取的比例
种类
放大比例
4:1 4×10n :1
缩小比例
1:1.5 1:1.5×10n
注：n 为正整数
比 2.5:1 2.5×10n :1 1:2.5 1:2.5×10n
例
1:3 1:3×10n
1:4 1:4×10n
1:6 1:6×10n
比例一般标注在标题栏的比例栏内。必要时可在视图名称下方或右侧标注。
19
2.1.4 图线（GB/T 4457.4 - 2002）
图样中常用图线
代码No 名 称
01.1
细实线 波浪线 双折线
01.2 粗实线
02.1 04.1
细虚线 细点画线
笔芯形状及尺寸
矩形笔芯磨削方法
笔芯平行于砂纸面
圆锥形笔芯
矩形笔芯 用于绘制粗实线
砂纸板
笔芯移动方向
24
• 三角板
一副三角板（45°和30°、60°）与丁字尺配合使 用可以绘制15°倍角的直线或任意角度的一组平行线。
计算机图形学课件 1第一、二章
象素（Pixel）：光栅显示器或图像阵列中的每个点称为一个象素。
分辨率（Dimension）：水平和垂直方向的像素数目。
2）液晶显示器
CRT显示器存在着体积大、有辐射的缺点。因此人们又推出了LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）。
TN型（Twisted Nematic，扭曲向列型）液晶显示器是最典型的液晶显示器。 TNT型（Thin Film Transistor，薄膜型晶体管）是常用的液晶显示器。
2）计算机图形学 见定义。
3）图像处理 输入和输出均为图像。例如平滑、锐化等。
客观世界 （对象模型）
计 算 机 图 形 学
计 算 机 视 觉
设备环境 （图形显示）
4）计算机视觉 分析和识别输入图像，并从中提取二维或三维的数 据模型或特征，再将其变换到抽象的描述
院（MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生 了。
50年代，计算机图形学主要应用于科学计算，为 计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形 学处于准备和酝酿时期，称之为：被动式图形学。
50年代末期，MIT第一次使用了具有指挥和控制功 能的CRT显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确 定的目标，它预示着交互式计算机图形学的诞生。
例如：各种导航软件、地图软件等。
与其紧密相关的系统还有：GPS(Global Position System)、RS(remote sensing )，俗称3S。
第二章 计算机图形硬件系统
2.1图形系统的组成：
中央处理器
系统存储器
显显 示处理器数
示 主 芯
显 存
模 转 换
片
器
系统总线 输入/输出设备
根据屏幕上荧光点的 排列不同，控制栅格也就 不一样。
分辨率（Dimension）：水平和垂直方向的像素数目。
2）液晶显示器
CRT显示器存在着体积大、有辐射的缺点。因此人们又推出了LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）。
TN型（Twisted Nematic，扭曲向列型）液晶显示器是最典型的液晶显示器。 TNT型（Thin Film Transistor，薄膜型晶体管）是常用的液晶显示器。
2）计算机图形学 见定义。
3）图像处理 输入和输出均为图像。例如平滑、锐化等。
客观世界 （对象模型）
计 算 机 图 形 学
计 算 机 视 觉
设备环境 （图形显示）
4）计算机视觉 分析和识别输入图像，并从中提取二维或三维的数 据模型或特征，再将其变换到抽象的描述
院（MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生 了。
50年代，计算机图形学主要应用于科学计算，为 计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形 学处于准备和酝酿时期，称之为：被动式图形学。
50年代末期，MIT第一次使用了具有指挥和控制功 能的CRT显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确 定的目标，它预示着交互式计算机图形学的诞生。
例如：各种导航软件、地图软件等。
与其紧密相关的系统还有：GPS(Global Position System)、RS(remote sensing )，俗称3S。
第二章 计算机图形硬件系统
2.1图形系统的组成：
中央处理器
系统存储器
显显 示处理器数
示 主 芯
显 存
模 转 换
片
器
系统总线 输入/输出设备
根据屏幕上荧光点的 排列不同，控制栅格也就 不一样。
计算机图形学基础教程——第2章1
目标：进一步将一个加法改为一个整数加法。
新思路－> DDA算法采用点斜式，可否采用其他的直 线表示方式？
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学基础
•基本思想
当前象素点为(xp, yp) 。下一个象素点为P1 或P2 。 设M=(xp+1, yp+0.5)，为p1与p2
之中点，Q为理想直线与x=xp+1
x=x+1，e=e+k;
if (e0) { y++, e=e-1;} } } 清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础
• 最终，Bresenham算法也是每个象素，需一个整数算法， 其优点是可以用于其他二次曲线。
至此，直线光栅化是否终结？
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学基础
新方法：
BRDC: binary representation of displacement code for line
2.1 直线段的扫描转换算法
• 直线的扫描转换: 确定最佳逼近于该直线的一组 象素，并且按扫描线顺序，对这些象素进行写 操作。
• 三个常用算法：
数值微分法（DDA）
3 2 1 Line: P0(0, 0)-- P1(5, 2)
中点画线法
Bresenham算法。
0
1
2
3
4
5
清华大学计算机科学与技术系
2.1.3 Bresenham算法
• 基本思想
– DDA算法采用点斜式，中点法采用隐式表示。 – 中点法可以有整数算法。
– 其他表示可以推出整数算法吗？
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学基础
– 过各行各列象素中心构造一组虚拟网格线。按直线从
新思路－> DDA算法采用点斜式，可否采用其他的直 线表示方式？
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学基础
•基本思想
当前象素点为(xp, yp) 。下一个象素点为P1 或P2 。 设M=(xp+1, yp+0.5)，为p1与p2
之中点，Q为理想直线与x=xp+1
x=x+1，e=e+k;
if (e0) { y++, e=e-1;} } } 清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础
• 最终，Bresenham算法也是每个象素，需一个整数算法， 其优点是可以用于其他二次曲线。
至此，直线光栅化是否终结？
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学基础
新方法：
BRDC: binary representation of displacement code for line
2.1 直线段的扫描转换算法
• 直线的扫描转换: 确定最佳逼近于该直线的一组 象素，并且按扫描线顺序，对这些象素进行写 操作。
• 三个常用算法：
数值微分法（DDA）
3 2 1 Line: P0(0, 0)-- P1(5, 2)
中点画线法
Bresenham算法。
0
1
2
3
4
5
清华大学计算机科学与技术系
2.1.3 Bresenham算法
• 基本思想
– DDA算法采用点斜式，中点法采用隐式表示。 – 中点法可以有整数算法。
– 其他表示可以推出整数算法吗？
清华大学计算机科学与技术系
计算机图形学基础
– 过各行各列象素中心构造一组虚拟网格线。按直线从
计算机图形学讲义课件第一章
Electronic Publication
随着微型计算机及桌上印刷设备的发展， 计算机图形学及人机交互技术在办公自 动化及电子出版系统中得到广泛的应用。 昔日需要提交给专门的印刷机构出版的 资料，现在可以在办公室内印刷了，办 公自动化及电子出版系统可以产生传统 的硬拷贝文本，也可以产生电子文本， 包括正文、表格、图形及图象等内容。
路径探索
数字地球图片
HCI
HCI是设计、评估和执行交互计算机系统以及研 究由此而发生的相关现象的 HCI是未来的计算机科学。我们已经花费了至少 50年的时间来学习如何制造计算机以及如何编 写计算机程序。下一个新领域自然是让计算机 服务并适应于人类的需要，而不是强迫人类去 适应计算机。 ----Dan R. Olsen(CMU)
断 路 器 操 作 盘
远 程 控 制 界 面
医疗卫生方面
图形用户界面
介于人与计算机之间，人与机器的通信，人机界面 （HCI）：软件＋硬件 发展：由指示灯和机械开关组成的操纵界面→由终端 和键盘组成的字符界面（80年代）→由多种输入设备 和光栅图形显示设备构成的图形用户界面（GUI）， （90年代）PC，工作站，WIMP(W-windows、I-icons、 M-menu、P-pointing devices)界面，所见即所得→VR 技术（发展方向）
CAD/CAM
图形学的主要应用领域之一 建筑、机械结构和产品设计（结构分析和外形设计）、布局（各 种管道，电子线路） AutoCAD, SolidWorks, Pro/E, UG, CATIA 实例 需要用户绘制出对象的精确图形
计算机辅助设计软件
由计算机构造对象的线框图模型
实例：已绘制的图形如下
小结：概念与术语
大一上学期末计算机图形学导论课程重点整理
大一上学期末计算机图形学导论课程重点整理计算机图形学导论课程是大一上学期的一门重要课程，通过学习这门课程，可以使学生们初步了解计算机图形学的基本概念、原理和应用。
本文将对大一上学期末计算机图形学导论课程的重点内容进行整理，帮助同学们更好地复习和总结知识。
一、图形学基础知识1. 图形学概述计算机图形学是研究计算机在图像产生、处理、存储和显示等方面的科学和技术。
包括二维图形和三维图形。
2. 图形学的发展历程从二维向三维发展的历程，包括硬件和软件技术的进步。
3. 计算机图形学的应用领域包括动画、游戏、虚拟现实、影视特效等领域。
二、图形学基本原理1. 坐标系统二维坐标系统和三维坐标系统的区别和联系。
2. 图元的表示点、线、面元素的表示方法，以及颜色、光照等基本属性的处理。
3. 绘图算法直线生成算法、圆弧生成算法等常用绘图算法的原理和实现。
4. 变换和投影二维、三维图形的平移、旋转、缩放等基本变换，透视投影、正交投影等投影方式。
三、图形学基本技术1. 光栅化技术将几何图元映射到屏幕上的光栅化过程。
2. 图像处理基础包括图像的采样、量化、编码等基本处理。
3. 图形学算法面向对象的图形学算法、图像处理算法的设计和实现。
4. 图形学软件工具常用的图形学软件工具及其基本操作。
四、计算机图形学的发展趋势1. 虚拟现实技术虚拟现实技术在计算机图形学中的应用和发展。
2. 人工智能和图形学的融合人工智能技术对计算机图形学的影响和促进作用。
3. 图形处理技术的发展图形处理芯片、图形处理算法等新技术的发展趋势和前景。
以上便是大一上学期末计算机图形学导论课程的重点内容整理，希望同学们通过复习和总结，能够更好地掌握这门课程的知识，取得优异的成绩。
Lecture01-计算机图形学课程大纲
网络虚拟环境技术 (周忠) 视频编码技术及其应用 (李炜) 信息隐藏与数字水印技术 (陈真勇) 计算机视觉 (张兆翔 百晓) 机器学习 (张兆翔) 可视化建模方法 (齐越) 多源信息融合 (郑锦) 计算几何 (李吉刚)
学科关系图
Computer vision
“HORSE”
教材
杨钦等，计算机图形学，清华大学出版社。
Donald Hearn（胡事民等译），计算机图形学（OpenGL版） (Third Edition)，清华大学出版社，2009 。 Donald Hearn（蔡士杰等译），计算机图形学（OpenGL版） (Third Edition)，电子工业出版社，2005 。 OpenGL编程指南（OpenGL Programming Guide)（Seventh Edition）“OpenGL红宝书”。
CAD/CAM 计算机动画 可视化 虚拟现实 逆向工程
2
第九讲
图形学相关研究领 域
2
图形图像及智能处理课程群
多媒体系统与技术 (夏榆滨 周忠) 模式识别 (王蕴红 张兆翔) 人工智能原理与应用 (百晓 巢文涵) 计算机图形学 (吴壮志) 数字图象处理 (姜宏旭 郑锦 何招锋) 虚拟现实技术 (沈旭昆 王莉莉) 科学计算可视化算法 (梁晓辉) 数据挖掘 (许可) 真实感图形建模与绘制 (王莉莉)
课件下载
邮箱：buaa_cst_cg@ 密码：cg1111
精品课程
计算机图形学基础（清华大学）
/course/ /667/ /elite/graphic/
应用计算机图形学（浙江大学）
清华大学MATLAB课件 第一讲
3
MATLAB的应用示例介绍
展示MATLAB在国内外大型工程项目中的应用，包括航天、交通、能源等领域。
3
MATLAB的特点和优势
易于使用，支持多种编程语言，还拥有强大的作图功能。
MATLAB的基本操作
MA窗口、菜 单等组成部分，具备基本 操作技能。
MATLAB的基本数据 类型
包括字符串、矩阵、向量、 结构体等数据类型，熟练 掌握。
MATLAB的基本矩阵 操作
矩阵的创建、变换、运算 等操作，是进行数学模拟 的基础。
清华大学MATLAB课件 第 一讲
欢迎来到清华大学MATLAB课件！本系列课程将为您介绍MATLAB的基本操 作、语法、图形化界面、编程与应用、相关工具、扩展与发展等方面的知识 点。
MATLAB简介
1
MATLAB的发展历史
诞生于20世纪80年代，经历多次迭代升级。
2
MATLAB的应用领域
广泛应用于科学计算及工程领域，特别擅长进行大规模数学计算。
MATLAB的应用实例
通过几个常见的案例，掌握MATLAB在实际工程中的应用。
MATLAB编程的注意事项
良好的代码习惯，遵循MATLAB编程规范，是提高编程效率的关键。
MATLAB的相关工具
MATLAB的相关工具介绍
各种工具箱的功能和使用说明， 如图像处理、信号处理、控制 系统等。
MATLAB的调试和优化工 具
MATLAB的基本语法
MATLAB的变量和语句
变量命名、赋值、调用等基础 语法。
MATLAB的运算符和表达 式
包括算术、比较、逻辑、位运 算符等。
MATLAB的控制结构
If、for、while等基本控制语句， 是进行编程的必备工具。
导论
彻底修改
大大增强3D游戏的真实感
计算机图形软件系统
DirectX的历史
1995年微软发布DirectX 1：极其简单
1992年6月OpenGL 1.0规范 1995年OpenGL 1.1：顶点数组和纹理对象
1996年DirectX 2：2D绘图得到了有效增强 同年DirectX 3发布：DirectX 2的简单改进
使用计算机生成图形
计算机图形硬件系统 计算机图形软件系统
图形输入输出设备及交互方式
交互界面：
新的交互方式
计算机图形显示与软、硬件系统
体感系统Kinect
Kinect：微软设计
用户不需要手持或踩踏控制器，而是使用语 音指令或手势来操作。 Kinect可以捕捉用户 的全身动作，带来全新交互体验。
三维动画、影视特效、娱乐游戏
军事仿真
图形学的应用
信息可视化
科学计算（有限元分析、交通流量监控） 医疗影像、平面及三维图案设计等
虚拟现实
三维动画、影视特效、娱乐游戏
计算机图形软件系统
Khronos Group: Khronos Group是一个行业非盈利组织，于
2000年由行业领先的数字媒体公司共同成立，
包括3Dlabs、ATI、Discreet、Evans & Sutherlan, 英特尔、SGI和Sun Microsystems。
致力于创建开放标准以实现各类平台和设备上
计算机图形软件系统
OpenGL：行业标准、跨平台
OpenGL架构委员会 （Architecture Review Board简称ARB）
ARB的成员
3Dlabs，Apple，IBM，Intel，NVidia， ATI，SGI， HP and Sun Microsystems等
计算机图形学第一讲课程介绍精品PPT课件
课程内容介绍
1 Graphics Systems and Models - Overview of the field - Image formation as cameras - Modeling-Rendering Paradigm
2 Graphics Programming - Introduction to programming with OpenGL
如何查找资料Βιβλιοθήκη • 北大图书馆数据库 • IEEE • Web of Science • ACM
计算机图形学讲义－1
计算机图形学
更新时间*
计算机图形学讲义－1
课程介绍
计算机图形学：用计算机构造和显示图形。 计算机图形学研究利用计算机产生图形和 显示图形，它包括对要产生图形的物体的 描述（建模或几何描述），对图形数据的 管理和操作（数据结构和图形变换），图 形的生成，显示和输出。在交互式的图形 系统中，还包括研究图形的输入和图形操 作的人机接口。 [HB]
计算机图形学讲义－1
• 编程技能：Ｃ，或C＋＋语言，或其它语 言。以C语言为主。
• 本课程将使用OpenGL图形库，同学可使 用任何语言来调用OpenGL的函数完成作 业。例子均采用glut，将讲解如何使用 glut来编写OpenGL的程序以及在 Windows环境下如何编译程序。
计算机图形学讲义－1
[EA] 为教材和参考文献索引，以下同此。
计算机图形学讲义－1
参考书
• [F1] J. D. Foley, A. van Dam: Introduction to Computer Graphics，机械工业出版社，2004年影 印版。
• [F2] J. D. Foley, A. van Dam, S. K. Feiner and J. F. Hughes, Computer Graphics, principles and practice.机械工业出版社，2002年影印版。
1 Graphics Systems and Models - Overview of the field - Image formation as cameras - Modeling-Rendering Paradigm
2 Graphics Programming - Introduction to programming with OpenGL
如何查找资料Βιβλιοθήκη • 北大图书馆数据库 • IEEE • Web of Science • ACM
计算机图形学讲义－1
计算机图形学
更新时间*
计算机图形学讲义－1
课程介绍
计算机图形学：用计算机构造和显示图形。 计算机图形学研究利用计算机产生图形和 显示图形，它包括对要产生图形的物体的 描述（建模或几何描述），对图形数据的 管理和操作（数据结构和图形变换），图 形的生成，显示和输出。在交互式的图形 系统中，还包括研究图形的输入和图形操 作的人机接口。 [HB]
计算机图形学讲义－1
• 编程技能：Ｃ，或C＋＋语言，或其它语 言。以C语言为主。
• 本课程将使用OpenGL图形库，同学可使 用任何语言来调用OpenGL的函数完成作 业。例子均采用glut，将讲解如何使用 glut来编写OpenGL的程序以及在 Windows环境下如何编译程序。
计算机图形学讲义－1
[EA] 为教材和参考文献索引，以下同此。
计算机图形学讲义－1
参考书
• [F1] J. D. Foley, A. van Dam: Introduction to Computer Graphics，机械工业出版社，2004年影 印版。
• [F2] J. D. Foley, A. van Dam, S. K. Feiner and J. F. Hughes, Computer Graphics, principles and practice.机械工业出版社，2002年影印版。
计算机图形学基础教程——课件
06
实践项目与案例分析
3D建模与渲染项目
01
02
03
3D建模
学习使用3D建模软件（如 Blender、Maya等）进行 基本物体建模，包括几何 体、曲面和细分曲面等。
材质与纹理
掌握如何为模型添加材质 和纹理，以实现更逼真的 视觉效果。
光照与渲染
学习设置场景灯光，理解 不同类型的光源对渲染效 果的影响，以及如何使用 渲染器进行最终渲染。
光照模型
光源类型
包括点光源、方向光源和 聚光灯等，每种光源都有 不同的光照效果。
材质属性
包括颜色、纹理、透明度 等，影响物体对光的反射 和折射方式。
光照计算
根据光源和材质属性，计 算物体表面的光照强度和 颜色，以实现逼真的渲染 效果。
纹理映射
STEP 01
纹理定义
STEP 02
纹理映射技术
纹理是用于描述物体表面 细节的图像或图像集。
图像压缩
减少图像文件大小的过程，以加 快传输和存储速度。
图像分辨率
描述图像的细节和清晰度的度量 。
图像处理算法
用于改善图像质量或提取信息的 各种算法和技术。
计算机图形学中的数学基础
01
向量运算
在图形学中用于描述方向和位移的 基本数学概念。
插值和拟合
用于创建平滑曲线和表面的数学方 法。
03
02
矩阵运算
发展历程
起步阶段
20世纪50年代，计算机图形学开始起步，主要应用 于科学可视化。
发展阶段
20世纪80年代，随着计算机硬件和软件技术的进步 ，计算机图形学在电影、游戏等领域得到广泛应用。
成熟阶段
21世纪初，计算机图形学技术逐渐成熟，广泛应用于 教育、工业设计、医学影像等领域。
实践项目与案例分析
3D建模与渲染项目
01
02
03
3D建模
学习使用3D建模软件（如 Blender、Maya等）进行 基本物体建模，包括几何 体、曲面和细分曲面等。
材质与纹理
掌握如何为模型添加材质 和纹理，以实现更逼真的 视觉效果。
光照与渲染
学习设置场景灯光，理解 不同类型的光源对渲染效 果的影响，以及如何使用 渲染器进行最终渲染。
光照模型
光源类型
包括点光源、方向光源和 聚光灯等，每种光源都有 不同的光照效果。
材质属性
包括颜色、纹理、透明度 等，影响物体对光的反射 和折射方式。
光照计算
根据光源和材质属性，计 算物体表面的光照强度和 颜色，以实现逼真的渲染 效果。
纹理映射
STEP 01
纹理定义
STEP 02
纹理映射技术
纹理是用于描述物体表面 细节的图像或图像集。
图像压缩
减少图像文件大小的过程，以加 快传输和存储速度。
图像分辨率
描述图像的细节和清晰度的度量 。
图像处理算法
用于改善图像质量或提取信息的 各种算法和技术。
计算机图形学中的数学基础
01
向量运算
在图形学中用于描述方向和位移的 基本数学概念。
插值和拟合
用于创建平滑曲线和表面的数学方 法。
03
02
矩阵运算
发展历程
起步阶段
20世纪50年代，计算机图形学开始起步，主要应用 于科学可视化。
发展阶段
20世纪80年代，随着计算机硬件和软件技术的进步 ，计算机图形学在电影、游戏等领域得到广泛应用。
成熟阶段
21世纪初，计算机图形学技术逐渐成熟，广泛应用于 教育、工业设计、医学影像等领域。
计算机图形学课件第一章引言常用文档
■图形的表示 Graphics Image 点阵法：用具有颜色信息的点阵来表示图形的
一种方法。（Image）
参数法：以计算机中所记录图形的形状参数与
属性参数来表示图形的一种方法。（Graphics）■与计算机图形学相关的学科
计算机图形学试图从非图象形式的数据描述来
生成（逼真的）图象。
数字图象处理旨在对图象进行各种加工以改善
■具有一定实践体会和相关的编程能力。
课程内容
■概论 ■计算机图形设备 ■交互式技术 ■几何造型技术
■基本图形生成算法 ■二维图形变换及二维观察 ■三维图形变换及三维观察
■曲线和曲面、真实感图形显示
第1章 引言
主要内容：
•什么是计算机图形学？ 3 计算机图形学的应用
图1-3 计算机图形系统的结构 •计算机图形学研究的对象是什么？ 计算机图形学基础 陈传波 陆枫 编著 计算机图形学中所研究的图形：从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。
图象的视觉效果。
计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或
宏观视觉功能的科学和技术。
特征数据、结构数据
计算机图 形学
计算机 视觉
图象信号
数字图象处理 图1-1 图形图象处理相关学科间的关系
1.2 计算机图形学的发展
计算机图形学的确立 ■酝酿期（50年代） ■萌芽期（60年代） ■发展期（70年代） ■普及期（80年代） ■提高增强期（90年代）
■近二十年中，国际标准化组织ISO已经批准 和正在讨论的与计算机图形有关的标准有：
GKS、GKS-3D、PHIGS、CGM、 CGI、IGES、STEP ■事实标准 如SGI的OpenGL，微软的Direct X， Adobe的Postscript等
计算机图形学第一章
eated
5.2.0
– 可视化的前沿与难点
• 可视化硬件的研究 • 实时的三维体绘制 • 体内组织的识别分割——Segmentation
清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础
• 真实感图形实时绘制与自然景物仿真
Evaluation only. – 计算机中重现真实世界的场景叫做真实感绘 eated with制 Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0
• 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
清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础
– 网络环境下进行异地异构系统的协同设计
• 现代产品设计已不再是一个设计领域内孤立的技 术问题，而是综合了产品各个相关领域、相关过 Evaluation only. 程、相关技术资源和相关组织形式的系统化工程
清华大学计算机科学与技术系 计算机图形学基础
1.3 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）
– CAD/CAM是计算机图形学在工业界最广泛、 Evaluation only. 最活跃的应用领域
eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 • 飞机、汽车、船舶的外形的设计 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. • 发电厂、化工厂等的布局
– 真实感图形学
• 1970年，Bouknight提出了第一个光反射模型 Evaluation only. • 1971年Gourand 提出“漫反射模型＋插值”的思 想，被称为Gourand with Aspose.Slides for 明暗处理 .NET 3.5 Client Profile • 1975年，Phong 提出了著名的简单光照模型 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Phong模型
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彻底修改 大大增强3D游戏的真实感
计算机图形软件系统
DirectX的历史
z 1998年DirectX 6：已被许多厂商认可并成为2D游 戏和部分3D游戏的标准API
z 1999年DirectX 7：DirectX API发展史上的转折 点，nVIDIA的GPU概念堪称图形技术的里程碑
z 2000年DirectX 8：真正的质变 具有可编程能力的Vertex Shader和Pixel Shader
计算机图形软件系统
DirectX的历史 z 2005年DirectX 9：
当前无可争议的新一代图形API标准；nVIDIA、 ATI、XGI等图形厂商都以它作为产品开发的指 导方向；新一代游戏也积极提供支持。
z DirectX 10：
专为微软的Vista系统所设计，必须用到Vista先 进的WDDM驱动模型
GPU加速的通用硬件编程技术
计算机图形软件系统
计算机软件系统
操作系统、文本编辑器、编译器和调试器
图形软件工具
与硬件无关的图形应用程序编程接口（图形API） 二维图形绘制：Windows系统下的GDI＋ 三维图形绘制：OpenGL和DirectX
计算机图形软件系统
GDI
图形设备接口（Graphics Device Interface）
producing graphical images with the aid of computer.
传统图形学的内容
光栅图形学
z 直线、圆弧、多边形的扫描转换算法； z 区域填充、字符、裁剪等算法；
几何造型技术
z Bezier与样条曲线曲面；
真实感图形学
z 颜色视觉； z 光照明模型、算法；
图形学的应用
信息可视化
科学计算（有限元分析、交通流量监控） 医疗影像、平面及三维图案设计等
虚拟现实
三维动画、影视特效、娱乐游戏
军事仿真
图形学的应用
信息可视化
科学计算（有限元分析、交通流量监控） 医疗影像、平面及三维图案设计等
虚拟现实 三维动画、影视特效、娱乐游戏
Point curvePoints[8] = {point1, point2, point3, point4, point5, point6, point7, point8}; Point* pcurvePoints = curvePoints;
GraphicsPath path; path.AddClosedCurve(curvePoints, 8, 0.5);
3. 图形学中的矢量计算（9月28日）
点积、叉积、投影、变换、齐次坐标
本门课讲授内容
5. 用OpenGL绘制一个简单图形（10月12日）
消息驱动机制，OpenGL窗口程序
6. 光滑曲线、曲面设计（10月19日）
多项式、Bezier、B样条曲线曲面
7. 用三角网格模型建模（10月26日）
形状的表示、网格简化、三维模型的获取
数据手套、操纵杆和跟踪球等
计算机图形软件系统
图形硬件系统
电脑显示器
z CRT z LCD
TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示)
• 和CRT显示器相比，LCD显示器的优势包括： 体积小、能耗低；采用数字方式传输显示图像 ；没有辐射，静态图像无需刷新，显示稳定， 长时间观看眼睛也不会疲劳。 • 但LCD显示器在图像质量上存在不足，色彩 表现和饱和度均不如CRT显示器。在显示游戏 、电影等快速更新的画面时，液晶显示器的弱 点就暴露出来，画面延迟会产生重影、脱尾等 现象，严重影响显示质量。
本门课讲授内容
3、用OpenGL绘制一个简单图形
消息驱动机制，OpenGL窗口程序 程序：1_opengl_window 窗口、菜单、鼠标响应 程序：2_sinc_func 科学计算、世界窗口和视口的变换 程序：3_hexSwirl 绘制有趣的图案、分形几何
12. 人工智能（11月30日）
结合计算机辅助设计技术
13. OpenGL高级技术（12月7日）
光照图、深度图、环境图、多重纹理
本门课讲授内容
14. OpenGL着色语言（12月14日）
OpenGL可编程管线、开发渲染引擎
15. Final exam presentation（12月21日）
报告陈述
本门课讲授内容
8. 三维观察（11月2日）
照相机模型、世界与局部坐标系、视口
9. OpenGL光照明模型（11月9日）
颜色、漫反射光、境面反射光、环境光
10. 纹理映射（11月16日）
纹理图、纹理坐标、纹理映射、光照和阴影
本门课讲授内容
11. 迷宫设计（11月23日）
分形几何在艺术表现方面的应用
GDI＋
GDI在.net下的版本 Visual C++.NET：gdiplus.h，gdiplus.lib
程序演示
计算机图形软件系统
三维图形的API
OpenGL和DirectX
每次图形技术的重大发展都与API紧密相关
关注OpenGL和DirectX最新版的发布信息 可以了解整个图形技术的前沿动态
本门课讲什么？
结合不同专业的应用需求 结合代码、由浅入深讲解OpenGL OpenGL与图形学的演变 预备知识
z C语言基础 z 线性代数
教学方式
不增加课堂外的学习负担 每个演示范例均提供源代码 课堂上重点在图形学基本原理
联系方式
z Email：liuyongjin@ z 办公电话：62784141－804
计算机图形学－多学科交叉
数字图像处理 信号处理 计算机视觉 媒体艺术 认知心理学 人工智能（军事仿真、游戏娱乐）
图形学的应用
信息可视化
科学计算（有限元分析、交通流量监控） 医疗影像、平面及三维图案设计等
虚拟现实
三维动画、影视特效、娱乐游戏
军事仿真
有限元分析
（应力、应变强度）
计算机图形软件系统
OpenGL：行业标准、跨平台
OpenGL架构委员会 （Architecture Review Board简称ARB）
ARB的成员
3Dlabs，Apple，IBM，Intel，nVidia， ATI，SGI， HP and Sun Microsystems等
指导OpenGL规范的制定和兼容性测试
z C语言基础 z 线性代数
下面的代码是通过路径用两条样条曲线构造一个复杂的区域 ，然后填充它
using namespace Gdiplus; Graphics graphics( pDC->m_hDC );
Pen pen(Color::Blue, 3); Point point1( 50, 200); Point point2(100, 150); Point point3(160, 180); Point point4(200, 200); Point point5(230, 150); Point point6(220, 50); Point point7(190, 70); Point point8(130, 220);
《计算机图形学基础》
第一讲 计算机图形学导论 刘永进
计算机图形学的概念
一、计算机图形学定义
计算机图形学（Computer Graphics） 定义：计算机图形学是研究怎样用数字计算机生成、 处理和显示图形的一门学科。
IEEE定义：Computer graphics is the art or science of
API：图形、音频、输入/输出、显示、多媒体
DirectX的历史 与OpenGL的竞争
Hale Waihona Puke 计算机图形软件系统 DirectX的历史
z 1995年微软发布DirectX 1：极其简单 z 1996年DirectX 2：2D绘图得到了有效增强 z 同年DirectX 3发布：DirectX 2的简单改进 z 1997年DirectX 5：DirectX 4被直接跳过
军事仿真
电影《阿凡达》取得巨大成功的重要因素之一符合人类 感知的可视媒体交互、融合与呈现。但同时，阿凡达的 制作依靠800多名特效人员耗时近4年才完成
在3D拍摄上，卡梅隆与索尼公司合作，参与研制了新的3D摄像系 统，使用8台Sony HDC-F950数字电影摄像机及8部Sony CineAlta F23数字电影摄影机组成的3D拍摄系统，此3D摄影系统被命名为： Fusion Camera-3D System，这使得其拍摄效果与以往3D电影相比 有了极大的提高。
PathGradientBrush pthGrBrush(&path); pthGrBrush.SetCenterColor(Color(255, 0, 0, 255)); Color colors[] = {Color(0, 0, 0, 255)}; INT count = 1; pthGrBrush.SetSurroundColors(colors, &count);
计算机图形软件系统
ARB的扩展机制
API函数：图形硬件厂商在图形驱动程序中实现 OpenGL扩展注册表 小规模的改动就可以拥有最新硬件的强大功能
指导OpenGL规范的制定和兼容性测试
OpenGL新版本的发布
计算机图形软件系统
OpenGL：行业标准、跨平台 DirectX是微软制定的API标准
计算机图形软件系统
OpenGL（Open Graphics Library） 行业标准的跨平台图形API
Windows，Apple Mac OS，UNIX/Linux系统
OpenGL的历史
Silicon Graphics Inc. (SGI) － Iris GL
计算机图形软件系统
DirectX的历史
z 1998年DirectX 6：已被许多厂商认可并成为2D游 戏和部分3D游戏的标准API
z 1999年DirectX 7：DirectX API发展史上的转折 点，nVIDIA的GPU概念堪称图形技术的里程碑
z 2000年DirectX 8：真正的质变 具有可编程能力的Vertex Shader和Pixel Shader
计算机图形软件系统
DirectX的历史 z 2005年DirectX 9：
当前无可争议的新一代图形API标准；nVIDIA、 ATI、XGI等图形厂商都以它作为产品开发的指 导方向；新一代游戏也积极提供支持。
z DirectX 10：
专为微软的Vista系统所设计，必须用到Vista先 进的WDDM驱动模型
GPU加速的通用硬件编程技术
计算机图形软件系统
计算机软件系统
操作系统、文本编辑器、编译器和调试器
图形软件工具
与硬件无关的图形应用程序编程接口（图形API） 二维图形绘制：Windows系统下的GDI＋ 三维图形绘制：OpenGL和DirectX
计算机图形软件系统
GDI
图形设备接口（Graphics Device Interface）
producing graphical images with the aid of computer.
传统图形学的内容
光栅图形学
z 直线、圆弧、多边形的扫描转换算法； z 区域填充、字符、裁剪等算法；
几何造型技术
z Bezier与样条曲线曲面；
真实感图形学
z 颜色视觉； z 光照明模型、算法；
图形学的应用
信息可视化
科学计算（有限元分析、交通流量监控） 医疗影像、平面及三维图案设计等
虚拟现实
三维动画、影视特效、娱乐游戏
军事仿真
图形学的应用
信息可视化
科学计算（有限元分析、交通流量监控） 医疗影像、平面及三维图案设计等
虚拟现实 三维动画、影视特效、娱乐游戏
Point curvePoints[8] = {point1, point2, point3, point4, point5, point6, point7, point8}; Point* pcurvePoints = curvePoints;
GraphicsPath path; path.AddClosedCurve(curvePoints, 8, 0.5);
3. 图形学中的矢量计算（9月28日）
点积、叉积、投影、变换、齐次坐标
本门课讲授内容
5. 用OpenGL绘制一个简单图形（10月12日）
消息驱动机制，OpenGL窗口程序
6. 光滑曲线、曲面设计（10月19日）
多项式、Bezier、B样条曲线曲面
7. 用三角网格模型建模（10月26日）
形状的表示、网格简化、三维模型的获取
数据手套、操纵杆和跟踪球等
计算机图形软件系统
图形硬件系统
电脑显示器
z CRT z LCD
TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示)
• 和CRT显示器相比，LCD显示器的优势包括： 体积小、能耗低；采用数字方式传输显示图像 ；没有辐射，静态图像无需刷新，显示稳定， 长时间观看眼睛也不会疲劳。 • 但LCD显示器在图像质量上存在不足，色彩 表现和饱和度均不如CRT显示器。在显示游戏 、电影等快速更新的画面时，液晶显示器的弱 点就暴露出来，画面延迟会产生重影、脱尾等 现象，严重影响显示质量。
本门课讲授内容
3、用OpenGL绘制一个简单图形
消息驱动机制，OpenGL窗口程序 程序：1_opengl_window 窗口、菜单、鼠标响应 程序：2_sinc_func 科学计算、世界窗口和视口的变换 程序：3_hexSwirl 绘制有趣的图案、分形几何
12. 人工智能（11月30日）
结合计算机辅助设计技术
13. OpenGL高级技术（12月7日）
光照图、深度图、环境图、多重纹理
本门课讲授内容
14. OpenGL着色语言（12月14日）
OpenGL可编程管线、开发渲染引擎
15. Final exam presentation（12月21日）
报告陈述
本门课讲授内容
8. 三维观察（11月2日）
照相机模型、世界与局部坐标系、视口
9. OpenGL光照明模型（11月9日）
颜色、漫反射光、境面反射光、环境光
10. 纹理映射（11月16日）
纹理图、纹理坐标、纹理映射、光照和阴影
本门课讲授内容
11. 迷宫设计（11月23日）
分形几何在艺术表现方面的应用
GDI＋
GDI在.net下的版本 Visual C++.NET：gdiplus.h，gdiplus.lib
程序演示
计算机图形软件系统
三维图形的API
OpenGL和DirectX
每次图形技术的重大发展都与API紧密相关
关注OpenGL和DirectX最新版的发布信息 可以了解整个图形技术的前沿动态
本门课讲什么？
结合不同专业的应用需求 结合代码、由浅入深讲解OpenGL OpenGL与图形学的演变 预备知识
z C语言基础 z 线性代数
教学方式
不增加课堂外的学习负担 每个演示范例均提供源代码 课堂上重点在图形学基本原理
联系方式
z Email：liuyongjin@ z 办公电话：62784141－804
计算机图形学－多学科交叉
数字图像处理 信号处理 计算机视觉 媒体艺术 认知心理学 人工智能（军事仿真、游戏娱乐）
图形学的应用
信息可视化
科学计算（有限元分析、交通流量监控） 医疗影像、平面及三维图案设计等
虚拟现实
三维动画、影视特效、娱乐游戏
军事仿真
有限元分析
（应力、应变强度）
计算机图形软件系统
OpenGL：行业标准、跨平台
OpenGL架构委员会 （Architecture Review Board简称ARB）
ARB的成员
3Dlabs，Apple，IBM，Intel，nVidia， ATI，SGI， HP and Sun Microsystems等
指导OpenGL规范的制定和兼容性测试
z C语言基础 z 线性代数
下面的代码是通过路径用两条样条曲线构造一个复杂的区域 ，然后填充它
using namespace Gdiplus; Graphics graphics( pDC->m_hDC );
Pen pen(Color::Blue, 3); Point point1( 50, 200); Point point2(100, 150); Point point3(160, 180); Point point4(200, 200); Point point5(230, 150); Point point6(220, 50); Point point7(190, 70); Point point8(130, 220);
《计算机图形学基础》
第一讲 计算机图形学导论 刘永进
计算机图形学的概念
一、计算机图形学定义
计算机图形学（Computer Graphics） 定义：计算机图形学是研究怎样用数字计算机生成、 处理和显示图形的一门学科。
IEEE定义：Computer graphics is the art or science of
API：图形、音频、输入/输出、显示、多媒体
DirectX的历史 与OpenGL的竞争
Hale Waihona Puke 计算机图形软件系统 DirectX的历史
z 1995年微软发布DirectX 1：极其简单 z 1996年DirectX 2：2D绘图得到了有效增强 z 同年DirectX 3发布：DirectX 2的简单改进 z 1997年DirectX 5：DirectX 4被直接跳过
军事仿真
电影《阿凡达》取得巨大成功的重要因素之一符合人类 感知的可视媒体交互、融合与呈现。但同时，阿凡达的 制作依靠800多名特效人员耗时近4年才完成
在3D拍摄上，卡梅隆与索尼公司合作，参与研制了新的3D摄像系 统，使用8台Sony HDC-F950数字电影摄像机及8部Sony CineAlta F23数字电影摄影机组成的3D拍摄系统，此3D摄影系统被命名为： Fusion Camera-3D System，这使得其拍摄效果与以往3D电影相比 有了极大的提高。
PathGradientBrush pthGrBrush(&path); pthGrBrush.SetCenterColor(Color(255, 0, 0, 255)); Color colors[] = {Color(0, 0, 0, 255)}; INT count = 1; pthGrBrush.SetSurroundColors(colors, &count);
计算机图形软件系统
ARB的扩展机制
API函数：图形硬件厂商在图形驱动程序中实现 OpenGL扩展注册表 小规模的改动就可以拥有最新硬件的强大功能
指导OpenGL规范的制定和兼容性测试
OpenGL新版本的发布
计算机图形软件系统
OpenGL：行业标准、跨平台 DirectX是微软制定的API标准
计算机图形软件系统
OpenGL（Open Graphics Library） 行业标准的跨平台图形API
Windows，Apple Mac OS，UNIX/Linux系统
OpenGL的历史
Silicon Graphics Inc. (SGI) － Iris GL