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计算机图形学ppt(共49张PPT)
过程动画技术
过程动画的概念
通过定义物体的运动规律或过程，由计算机自动生成动画。
过程动画的实现方法
基于物理模拟、基于过程建模、基于行为建模等。
过程动画的应用场景
自然现象的模拟（如风、雨、雪）、物体的变形和破碎效果等。
基于物理的动画技术
基于物理的动画概念
利用物理引擎模拟现实世界中的物理现象，生成逼真的动画效果 。
表面模型（Surface Model）
用多边形面片逼近三维物体的表面。
实体模型（Solid Model）
定义三维物体的内部和外部，表示物体的实体。
光线追踪（Ray Tracing）
模拟光线在三维场景中的传播，生成真实感图形。
三维图形的变换与裁剪
几何变换（Geometric Trans…
包括平移、旋转、缩放等变换，用于改变三维物体的位置和形状。
如中点画圆算法，利用圆 的八对称性，通过计算决 策参数来生成圆。
多边形的生成算法
如扫描线填充算法，通过 扫描多边形并计算交点来 生成多边形。
二维图形的变换与裁剪
二维图形的变换
包括平移（Translation）、旋转（Rotation）、 缩放（Scaling）等变换，可以通过变换矩阵来实 现。
二维图形的裁剪
Screen-Space Methods
利用屏幕空间信息进行半透明 物体的渲染，如屏幕空间环境 光遮蔽（SSAO）和屏幕空间 反射（SSR）。
06
计算机动画技术
Chapter
计算机动画概述
计算机动画的定义
01
通过计算机生成连续的动态图像，实现虚拟场景和角色的动态
表现。
计算机动画的应用领域
02
影视特效、游戏设计、虚拟现实、工业设计等。
《计算机图形学》课件
04
光照模型与阴影生成算法的应用广泛，例如在游戏开发、虚拟现实和 电影制作等领域。
纹理映射算法
纹理映射算法用于将图像或纹理贴图映射到三维物体 的表面。
输标02入题
常用的纹理映射算法包括纹理坐标、纹理过滤和纹理 压缩等。
01
03
纹理映射算法的应用广泛，例如在游戏开发、虚拟现 实和数字艺术等领域。
04
工业设计
使用CAD等技术进行产品设计和原型制作 。
游戏开发
创建丰富的游戏场景和角色，提供沉浸式 的游戏体验。
科学可视化
将复杂数据以图形方式呈现，帮助人们理 解和分析数据。
虚拟现实与增强现实
构建虚拟环境，实现人机交互，增强现实 感知。
02
计算机图形学基础知识
图像与图形的关系
图像
由像素组成的二维或三维数据，通常 用于表示真实世界或模拟的视觉信息 。
全息投影技术
总结词
全息投影技术能够实现三维立体显示，为观众提供沉浸式的 观影体验。
详细描述
全息投影技术利用干涉和衍射原理，将三维物体以全息图像 的形式呈现出来，使观众能够从不同角度观察到物体的立体 形态。这种技术将为电影、游戏和其他娱乐领域带来革命性 的变化。
增强现实技术
总结词
增强现实技术能够将虚拟信息与现实世界相结合，提供更加丰富的交互体验。
HSL和HSV模型
基于色调、饱和度和亮度（或 明度）来描述颜色。
RGBA模型
在RGB基础上增加透明度通道 。
图像处理技术
滤波和锐化
通过改变图像的像素值 来减少噪声、突出边缘
或细节。
色彩调整
改变图像中颜色的分布 和强度，以达到特定的
视觉效果。
图像分割
光照模型与阴影生成算法的应用广泛，例如在游戏开发、虚拟现实和 电影制作等领域。
纹理映射算法
纹理映射算法用于将图像或纹理贴图映射到三维物体 的表面。
输标02入题
常用的纹理映射算法包括纹理坐标、纹理过滤和纹理 压缩等。
01
03
纹理映射算法的应用广泛，例如在游戏开发、虚拟现 实和数字艺术等领域。
04
工业设计
使用CAD等技术进行产品设计和原型制作 。
游戏开发
创建丰富的游戏场景和角色，提供沉浸式 的游戏体验。
科学可视化
将复杂数据以图形方式呈现，帮助人们理 解和分析数据。
虚拟现实与增强现实
构建虚拟环境，实现人机交互，增强现实 感知。
02
计算机图形学基础知识
图像与图形的关系
图像
由像素组成的二维或三维数据，通常 用于表示真实世界或模拟的视觉信息 。
全息投影技术
总结词
全息投影技术能够实现三维立体显示，为观众提供沉浸式的 观影体验。
详细描述
全息投影技术利用干涉和衍射原理，将三维物体以全息图像 的形式呈现出来，使观众能够从不同角度观察到物体的立体 形态。这种技术将为电影、游戏和其他娱乐领域带来革命性 的变化。
增强现实技术
总结词
增强现实技术能够将虚拟信息与现实世界相结合，提供更加丰富的交互体验。
HSL和HSV模型
基于色调、饱和度和亮度（或 明度）来描述颜色。
RGBA模型
在RGB基础上增加透明度通道 。
图像处理技术
滤波和锐化
通过改变图像的像素值 来减少噪声、突出边缘
或细节。
色彩调整
改变图像中颜色的分布 和强度，以达到特定的
视觉效果。
图像分割
计算机图形学ppt课件
6
3.3 几何元素的定义 3）面 形体上一个有限、非零的区域，由一个外环和若干个内环界定其范围。面 有方向性，一般用其外法矢方向作为该面的正向。
7
3.3 几何元素的定义 4）环 环是有序、有向边组成的面的封闭边界。有内外之分，外环确定面的最大外 边界，其边按逆时针方向排序。内环确定面中孔或凸台的边界，其边按顺时针 方向排序。
10
3.4 定义形体的层次结构
在计算机中定义几何形体将几何元素按六个层次结构表示。 形体（Object)
Cube
f1 f2
f3 f4 f5 f6
e1 e2 e3 e4 …. e10 e11 e12
外壳(Sell) 面(Face) 环(Loop) 边(Edge)
v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8
为方便； 从计算机对形体的存储管理和操作运算角度看，以边界表示（BRep）最
为实用。 为了适合某些特定的应用要求，形体还有一些辅助表示方式，如单元分
解表示和扫描表示。 比较常用的造型方法：
14
1. 边界表示法 （Boundary Representation Scheme） 通过描述形体的边界来表示一个形体，将形体的边界分成有限个“面” （faces）或“片”（patches），并使每个“面”或“片”由一组边和顶点来 确定边界。
点的表示：
二维用{x,y}或{x(t),y(t)}表示。
齐次坐标用n+1维表示，即{x,y,z,h)或{x,y,h}。
5
2）边 3.3 几何元素的定义
2）边 两个邻面（正则形体）或多个邻面（非正则形体）的交线。
直线边由其端点（起点和终点）定界； 曲线边由一系列型值点或控制点表示，也可用显式、隐式方程表示。
3.3 几何元素的定义 3）面 形体上一个有限、非零的区域，由一个外环和若干个内环界定其范围。面 有方向性，一般用其外法矢方向作为该面的正向。
7
3.3 几何元素的定义 4）环 环是有序、有向边组成的面的封闭边界。有内外之分，外环确定面的最大外 边界，其边按逆时针方向排序。内环确定面中孔或凸台的边界，其边按顺时针 方向排序。
10
3.4 定义形体的层次结构
在计算机中定义几何形体将几何元素按六个层次结构表示。 形体（Object)
Cube
f1 f2
f3 f4 f5 f6
e1 e2 e3 e4 …. e10 e11 e12
外壳(Sell) 面(Face) 环(Loop) 边(Edge)
v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8
为方便； 从计算机对形体的存储管理和操作运算角度看，以边界表示（BRep）最
为实用。 为了适合某些特定的应用要求，形体还有一些辅助表示方式，如单元分
解表示和扫描表示。 比较常用的造型方法：
14
1. 边界表示法 （Boundary Representation Scheme） 通过描述形体的边界来表示一个形体，将形体的边界分成有限个“面” （faces）或“片”（patches），并使每个“面”或“片”由一组边和顶点来 确定边界。
点的表示：
二维用{x,y}或{x(t),y(t)}表示。
齐次坐标用n+1维表示，即{x,y,z,h)或{x,y,h}。
5
2）边 3.3 几何元素的定义
2）边 两个邻面（正则形体）或多个邻面（非正则形体）的交线。
直线边由其端点（起点和终点）定界； 曲线边由一系列型值点或控制点表示，也可用显式、隐式方程表示。
计算机图形学基础 ppt课件
第二章 计算机图形学基础
机械CAD/CAM
虚拟现实（Virtual Reality
第二节 图形的几何变换
图形变换指对图形的几何信息经过几何变换后产生新 的图形，提出的构造或修改图形的方法。
除图形的位置变动外，可以将图形放大或缩小，或者对图形
作不同方向的拉伸来使其扭曲变形…
• 图形变换基本知识
• 二维图形基本几何变换
（4）图形编辑
如何对图形进行组合、分解、插入、裁剪等技术。
第二章 计算机图形学基础
三 计算机图形学的应用
（1）在机械设计中的应用
机械CAD/CAM
（a）工程图
（b）线框图 （c）实体图
第二章 计算机图形学基础
机械CAD/CAM
（2）科学计算可视化
广泛应用于医学、流体力学、有限元分析及气候分析中。
（3）计算机动画
第二章 计算机图形学基础
机械CAD/CAM
（4）过程监控
用曲线来模拟火箭发射的飞行轨迹，同时不断修正参数。
（5）计算机辅助教学
利用计算机图像可以清楚的表现数学曲线、几何曲面的形成。
（6）虚拟现实技术
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。
平移变换
图形的每一个点在给定的方向上移动相同距离所得的变换称为 平图移形变在换x轴。方向的平移量为l， 在y轴方向的平移量为m，
则坐标点的平移变换：
几何关系
x' x l
y
'
ym
矩阵形式
1 0 0
x y 1＝x y 1 0
计算机图形学_完整版 ppt课件
图元（图素） Primitive 矢量（向量）图 Vecter-based graphics 参数图 Parametric 动画 animation
▲ 图像（Image）
➢一些相关概念： 像素 Pixel 网格图 Grid 位图 Bitmap 点阵图 光栅图 Raster 图片 Picture……
计算机图形学与虚拟现实 Computer Graphics and Virtual Reality
第一章 图形学综述 第二章 图形系统概述 第三章 输出图元 第四章 图元属性 第五章 图形变换 第六章 三维对象的表示 第七章 可见面判别算法 第八章 光照模型 第九章 图形用户界面和交互输入方法 第十章 颜色模型 第十一章 虚拟现实技术
系统 存储器
CPU
DAC
图 形
GPU
帧缓存 显存
卡
接口
视频卡
系统总线
其他输入/输出设备
图形卡工作原理示意
图形处理器
GPU
✓可看作连接计算机和显示终端的纽带。不仅存储图 形，还能完成大部分图形函数，减轻了CPU的负担， 提高了显示能力和显示速度。
图形软件体系结构
专业应用系统，如MATLAB、 AutoCAD、3DSMAX、 UG……
CGM 图元文件
CGI 设备相关服务
操作系统通信接口
图形输 入设备
图形 工作站
图形输 出设备
图形输出显示设备
阴极射线管 CRT
存储管式显示器→随机扫描显示器（矢量显示器）→ 刷新式光栅扫描显示器→彩色光栅扫描显示器
平板显示器FPD 等离子体显示板 薄膜光电显示器 发光二极管LED 液晶显示器LCD
边界表示 B-reps
使用一组多边形平面或曲面——面片，来描述 三维对象。面片将对象分为内部和外部。
▲ 图像（Image）
➢一些相关概念： 像素 Pixel 网格图 Grid 位图 Bitmap 点阵图 光栅图 Raster 图片 Picture……
计算机图形学与虚拟现实 Computer Graphics and Virtual Reality
第一章 图形学综述 第二章 图形系统概述 第三章 输出图元 第四章 图元属性 第五章 图形变换 第六章 三维对象的表示 第七章 可见面判别算法 第八章 光照模型 第九章 图形用户界面和交互输入方法 第十章 颜色模型 第十一章 虚拟现实技术
系统 存储器
CPU
DAC
图 形
GPU
帧缓存 显存
卡
接口
视频卡
系统总线
其他输入/输出设备
图形卡工作原理示意
图形处理器
GPU
✓可看作连接计算机和显示终端的纽带。不仅存储图 形，还能完成大部分图形函数，减轻了CPU的负担， 提高了显示能力和显示速度。
图形软件体系结构
专业应用系统，如MATLAB、 AutoCAD、3DSMAX、 UG……
CGM 图元文件
CGI 设备相关服务
操作系统通信接口
图形输 入设备
图形 工作站
图形输 出设备
图形输出显示设备
阴极射线管 CRT
存储管式显示器→随机扫描显示器（矢量显示器）→ 刷新式光栅扫描显示器→彩色光栅扫描显示器
平板显示器FPD 等离子体显示板 薄膜光电显示器 发光二极管LED 液晶显示器LCD
边界表示 B-reps
使用一组多边形平面或曲面——面片，来描述 三维对象。面片将对象分为内部和外部。
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2020/10/16
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• 多边形裁剪 • 双边裁剪——遇到交点向右拐
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20
• 1）进行初步深度排序，可按各多边形z最小值（或最 大值、平均值）排序；
• 2）选择当前深度最小（离视点最近）的多边形为裁剪 多边形；
• 3）用裁剪多边形对那些深度值更大的多边形进行裁剪
• 4）比较裁剪多边形与各内部多边形的深度，检查裁剪 多边形是否是离视点最近的多边形。若裁剪多边形深 度大于某个内部多边形的深度，则恢复被裁剪的各多 边形，选择新的裁剪多边形，回到3），否则做5）；
➢该算法多用于线消隐，也用于面消隐。
➢算法的简单描述如下： ➢对于三维场景中的每一个物体：
➢判定场景中的所有可见表面；
➢用可见表面的颜色填充相应的像素以构成图形;
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假定：垂直投影
•隐藏线和隐藏面消除所讨论的对象是一个三维 图形，消隐后要在二维空间中表示出来，因此消 隐后显示的图形将和三维空间至二维空间的投影 方式有关。 •下面讨论消隐算法时，都假定投影平面是oxy平 面，投影方向为负z轴方向的垂直投影。
• 2）对多边形P，计算它在点（i,j）处的深度值 zi,j,
• 3）若zi,j< ZB(i,j),则ZB（i,j）=zi,j,CB(i,j)=多 边形P的颜色；
• 4）对每个多边形重复（2）、（3）两步，最 终在CB中存放的就是消隐后的图形。
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• 如何求深度
设某个多边形所在的平面方程为
• 5）择选下一个深度最小的多边形作为裁剪多边形，从 3）开始做，直到所有的多边形都处理过为止。在得到 的多边形中，所有的内部多边形是不可见的，其余多 边形均为可见多边形。
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工业设计
利用计算机图形学进行产品设计、仿 真和可视化，提高设计效率和质量。
建筑设计
建筑师使用计算机图形学技术创建三 维模型，进行建筑设计和规划。
计算机图形学的相关学科
计算机科学
计算机图形学是计算机科学的一个重 要分支，涉及计算机算法、数据结构、 操作系统等方面的知识。
物理学
计算机图形学中的很多技术都借鉴了 物理学的原理，如光学、力学等，用 于实现逼真的渲染效果和物理模拟。
02
03
显示器
LCD、LED、OLED等，用 于呈现图形图像。
投影仪
将计算机生成的图像投影 到大屏幕上，用于会议、 教学等场合。
虚拟现实设备
如VR头盔，提供沉浸式的 3D图形体验。
图形输入设备
键盘和鼠标
最基本的图形输入设备，用于操 作图形界面和输入命令。
触摸屏
通过触摸操作输入图形指令，常 见于智能手机和平板电脑。
多边形裁剪算法
文字裁剪算法
判断一个多边形是否与另一个多边形相交， 如果相交则求出交集部分并保留。
针对文字的特殊性质，采用特殊的裁剪算法 进行处理，以保证文字的完整性和可读性。
05
光照模型与表面绘制
光照模型概述
光照模型是计算机图形学中用于模拟光线与物体表面交互的数学模型。
光照模型能够模拟光线在物体表面的反射、折射、阴影等效果，从而增强图形的真 实感。
二维纹理映射原理
根据物体表面的顶点坐标和纹理坐标，计算出每个像素点对应的纹 理坐标，从而确定像素点的颜色值。
二维纹理映射实现方法
使用OpenGL中的纹理映射函数，将纹理图像映射到物体表面。
三维纹理映射技术
三维纹理坐标
定义在三维空间中的坐标，表示纹理图像上的位置。
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三维图形投影方法
正投影
平行光线垂直投射到投影面上 ，形成物体的正投影。
斜投影
平行光线与投影面成一定角度 投射，形成物体的斜投影。
透视投影
从视点出发，通过透视变换将 三维物体投影到二维平面上。
阴影生成
根据光源位置和物体形状，计 算阴影的位置和形状。
05
真实感图形绘制技术
Chapter
消隐技术
消隐算法分类
计算机图形学PPT课件
目录
• 引言 • 图形系统基础 • 基本图形生成算法 • 三维图形变换与观察 • 真实感图形绘制技术 • 曲线与曲面绘制技术 • 计算机动画技术 • 计算机图形学前沿技术
01
引言
Chapter
计算机图形学概述
01
02
03
计算机图形学定义
研究计算机生成、处理和 显示图形的一门科学。
平移变换 旋转变换 缩放变换 镜像变换
将三维图形沿x、y、z方向移动一 定距离，不改变图形形状和大小 。
在x、y、z方向分别进行缩放，可 改变图形的大小和形状。
三维图形复合变换
变换顺序
先进行缩放、旋转，再进行平移，注意变换顺序对结果的影响。
变换矩阵
将各种基本变换表示为矩阵形式，便于进行复合变换的计算。
医学诊断
通过计算机图形学技术，医生可以更 直观地了解病人病情，进行更准确的 诊断和治疗。
军事模拟
计算机图形学在军事模拟和训练中发 挥重要作用，提高训练效果和作战能 力。
THANKS
感谢观看
通过模拟自然现象或物理过程，生成具有真实感的动画效 果。
过程动画制作流程
建立自然现象或物理过程的数学模型，利用计算机图形学 技术模拟模型的运动和变化过程，生成具有真实感的动画 效果。
计算机图形学PPT课件
1．键盘和鼠标 2．数字化仪 3．光笔 4．跟踪球和空间球 5．触摸板 6．扫描仪
第2章 图形系统
第2章 图形系统
2.3 图形软件系统
2.3.1 图形软件的层次
1．零级图形软件 2．一级图形软件 3．二级图形软件 4．三级图形软件
第2章 图形系统
2.3.2 图形软件标准
1．核心图形系统CGS 2．计算机图形核心系统GKS 3．程序员层次交互式图形系统PHIGS 4．图形库GL
电子束穿透法 荫罩法
第2章 图形系统
3．随机扫描显示器
工作原理： 要显示的图形的定义是存放在刷新缓存的一组画线命令， 有时刷新缓存称为显示文件存储器。为了显示指定的图形，系 统周期性地按显示文件存储器中的一组命令，由显示控制器控 制电子束的偏移，依次画出其组成线条，从而在屏幕上产生图 形；当所有画线命令处理完后，系统周期地返回到该刷新缓存 的第一条画线命令。
第2章 图形系统
1
第2章 图形系统
2.1 图形系统的组成
计算机图形系统由计算机硬件系统和软件系统两 部分组成。严格说来，使用系统的人也是这个系统的 组成部分。
2.1.1 图形系统的功能
1．计算功能 2．存储功能 3．对话功能 4．输入功能 5．输出功能
第2章 图形系统
第2章 图形系统
2.1.2 图形系统的分类
7．等离子显示器 8．图形处理器
2.2.2 图形绘制设备
1．绘图仪
笔式绘图仪 静电绘图仪
2．打印机
点阵式打印机 喷墨打印机 激光打印机
3．摄像机
第2章 图形系统
4．颜色模型
RGB颜色模型 CMY颜色模型 HSL颜色模型 YUV颜色模型
第2章 图形系统
第2章 图形系统
2.3 图形软件系统
2.3.1 图形软件的层次
1．零级图形软件 2．一级图形软件 3．二级图形软件 4．三级图形软件
第2章 图形系统
2.3.2 图形软件标准
1．核心图形系统CGS 2．计算机图形核心系统GKS 3．程序员层次交互式图形系统PHIGS 4．图形库GL
电子束穿透法 荫罩法
第2章 图形系统
3．随机扫描显示器
工作原理： 要显示的图形的定义是存放在刷新缓存的一组画线命令， 有时刷新缓存称为显示文件存储器。为了显示指定的图形，系 统周期性地按显示文件存储器中的一组命令，由显示控制器控 制电子束的偏移，依次画出其组成线条，从而在屏幕上产生图 形；当所有画线命令处理完后，系统周期地返回到该刷新缓存 的第一条画线命令。
第2章 图形系统
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第2章 图形系统
2.1 图形系统的组成
计算机图形系统由计算机硬件系统和软件系统两 部分组成。严格说来，使用系统的人也是这个系统的 组成部分。
2.1.1 图形系统的功能
1．计算功能 2．存储功能 3．对话功能 4．输入功能 5．输出功能
第2章 图形系统
第2章 图形系统
2.1.2 图形系统的分类
7．等离子显示器 8．图形处理器
2.2.2 图形绘制设备
1．绘图仪
笔式绘图仪 静电绘图仪
2．打印机
点阵式打印机 喷墨打印机 激光打印机
3．摄像机
第2章 图形系统
4．颜色模型
RGB颜色模型 CMY颜色模型 HSL颜色模型 YUV颜色模型
计算机图形学基本知识PPT课件
仿射变换
通过仿射变换矩阵对图像进行变换，可以处理更复杂的几何变换。
04 计算机图形学高级技术
光照模型与材质贴图
光照模型
描述物体表面如何反射光线的数 学模型，包括漫反射、镜面反射 和环境光等。
材质贴图
通过贴图技术将纹理映射到物体 表面，增强物体的真实感和细节 表现。
纹理映射
纹理映射技术
将图像或纹理图案映射到三维物体表 面，增强物体的表面细节和质感。
总结
计算机图形学在游戏设计、电影与动 画制作、虚拟现实与仿真等领域有着 广泛的应用。
计算机图形学的发展历程
起步阶段
20世纪50年代，计算机图形 学开始起步，主要应用于几 何形状的生成和简单图形的 处理。
发展阶段
20世纪80年代，随着计算机 性能的提高，计算机图形学 开始广泛应用于电影、游戏 等领域。
总结
计算机图形学利用计算机 技术生成、处理和显示图 形，实现真实世界的模拟 和再现。
计算机图形学的应用领域
游戏设计
游戏中的角色、场景和特效都需要用 到计算机图形学技术。
电影与动画制作
电影特效、角色建模和动画制作都离 不开计算机图形学。
虚拟现实与仿真
虚拟现实技术、军事仿真、工业设计 等领域都广泛应用计算机图形学。
向量图
向量图是矢量图的一种，通常用于描 述二维图形，如几何图形和图表。
图像的分辨率与质量
分辨率
分辨率是指图像中像素的数量， 通常以像素每英寸（PPI）或像素
每厘米（PPC）为单位。
质量
图像质量取决于分辨率、颜色深度 和压缩等因素。
压缩
图像压缩是一种减少图像文件大小 的方法，常见的图像压缩格式有 JPEG和PNG等。
通过仿射变换矩阵对图像进行变换，可以处理更复杂的几何变换。
04 计算机图形学高级技术
光照模型与材质贴图
光照模型
描述物体表面如何反射光线的数 学模型，包括漫反射、镜面反射 和环境光等。
材质贴图
通过贴图技术将纹理映射到物体 表面，增强物体的真实感和细节 表现。
纹理映射
纹理映射技术
将图像或纹理图案映射到三维物体表 面，增强物体的表面细节和质感。
总结
计算机图形学在游戏设计、电影与动 画制作、虚拟现实与仿真等领域有着 广泛的应用。
计算机图形学的发展历程
起步阶段
20世纪50年代，计算机图形 学开始起步，主要应用于几 何形状的生成和简单图形的 处理。
发展阶段
20世纪80年代，随着计算机 性能的提高，计算机图形学 开始广泛应用于电影、游戏 等领域。
总结
计算机图形学利用计算机 技术生成、处理和显示图 形，实现真实世界的模拟 和再现。
计算机图形学的应用领域
游戏设计
游戏中的角色、场景和特效都需要用 到计算机图形学技术。
电影与动画制作
电影特效、角色建模和动画制作都离 不开计算机图形学。
虚拟现实与仿真
虚拟现实技术、军事仿真、工业设计 等领域都广泛应用计算机图形学。
向量图
向量图是矢量图的一种，通常用于描 述二维图形，如几何图形和图表。
图像的分辨率与质量
分辨率
分辨率是指图像中像素的数量， 通常以像素每英寸（PPI）或像素
每厘米（PPC）为单位。
质量
图像质量取决于分辨率、颜色深度 和压缩等因素。
压缩
图像压缩是一种减少图像文件大小 的方法，常见的图像压缩格式有 JPEG和PNG等。
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计算机图形学
艺术和教育：
教学活动
蝉（线框图）
计算机图形学
艺术和教育
艺术广告 艺术绘画
计算机图形学
办公自动化
在办公室中，用图形方式显示并交 换文件、报表、图例和其它信息， 并在输出设备上输出、保存起来。
计算机图形学
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。
计算机图形学
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。
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）”。
特点：简洁、直 观 ——>数据的 模型和趋势。
计算机图形学
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...
计算机图形学
动画
用计算机可以 产生逼真的动 画效果，可用 于艺术创作， 模拟真实的环 境，或进行飞 机、驾驶等训 练。
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。
计算机图形学
C.G.、I.P.和P.R.之间的区别
C. G.
描述
图像
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I.P.
P. R.
计算机图形学
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
计算机图形学
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...
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。
计算机图形学
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。
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
计算机图形学相关学科
P.R.——对图象提取特征、予以分类 和描述关系，再进行模式匹配
C.G.——对非图形信息产生图形
I.P.——对图象采用增强、变换等技术进行处理 增强(对比度)：对暴光过度或不足，以及 模糊的图象进行处理。 变 换：一幅亮度范围宽的图象—>两种亮 度的图象—>线条状图形
计算机图形学
计算机辅助设计 CAD
元部件：机械、电气、电子设备...
设
结构(建筑物、汽车车身、飞机
{计 系 和船的外壳及内部结构)
{统 光学系统
电话及计算机网络
计算机图形学
汽车效果图和线框图
计算机图形学
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)
计算机图形学
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。
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。
计算机图形学
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
计算机图形学
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
计算机图形学
课程简介
学习方法 实验课 小组项目 联系方式
8368 8326 闻时光
计算机图形学
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
皮肤结构： 真皮， 上皮及附 属结构 DNA
计算机图形学
模拟
云雾、烟、其他大小 形状不同的飞机等特 殊景物
飞行模拟器：固定环 境的景色
可用在月球登陆的宇 航员(练习登月）、 宇宙飞船驾驶员(首 航前训练)
计算机图形学
过程控制
利用交互式图形生成 技术形成的人机交互 系统，实现人与控制 或管理对象之间的相 互作用。如工厂中的 设备、工序控制，机 场与铁路的调度等。
艺术和教育：
教学活动
蝉（线框图）
计算机图形学
艺术和教育
艺术广告 艺术绘画
计算机图形学
办公自动化
在办公室中，用图形方式显示并交 换文件、报表、图例和其它信息， 并在输出设备上输出、保存起来。
计算机图形学
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。
计算机图形学
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。
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）”。
特点：简洁、直 观 ——>数据的 模型和趋势。
计算机图形学
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...
计算机图形学
动画
用计算机可以 产生逼真的动 画效果，可用 于艺术创作， 模拟真实的环 境，或进行飞 机、驾驶等训 练。
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。
计算机图形学
C.G.、I.P.和P.R.之间的区别
C. G.
描述
图像
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I.P.
P. R.
计算机图形学
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
计算机图形学
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...
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。
计算机图形学
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。
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
计算机图形学相关学科
P.R.——对图象提取特征、予以分类 和描述关系，再进行模式匹配
C.G.——对非图形信息产生图形
I.P.——对图象采用增强、变换等技术进行处理 增强(对比度)：对暴光过度或不足，以及 模糊的图象进行处理。 变 换：一幅亮度范围宽的图象—>两种亮 度的图象—>线条状图形
计算机图形学
计算机辅助设计 CAD
元部件：机械、电气、电子设备...
设
结构(建筑物、汽车车身、飞机
{计 系 和船的外壳及内部结构)
{统 光学系统
电话及计算机网络
计算机图形学
汽车效果图和线框图
计算机图形学
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)
计算机图形学
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。
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。
计算机图形学
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
计算机图形学
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
计算机图形学
课程简介
学习方法 实验课 小组项目 联系方式
8368 8326 闻时光
计算机图形学
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
皮肤结构： 真皮， 上皮及附 属结构 DNA
计算机图形学
模拟
云雾、烟、其他大小 形状不同的飞机等特 殊景物
飞行模拟器：固定环 境的景色
可用在月球登陆的宇 航员(练习登月）、 宇宙飞船驾驶员(首 航前训练)
计算机图形学
过程控制
利用交互式图形生成 技术形成的人机交互 系统，实现人与控制 或管理对象之间的相 互作用。如工厂中的 设备、工序控制，机 场与铁路的调度等。