最新计算机图形学第1章绪论

5、真实感图形的生成算法
三维图形的消隐算法、光照模型的建立，阴影及彩色浓 淡图的生成算法。
6、科学计算可视化技术
这是20世纪90年代计算机图形学领域的前沿课题。研究 的是，将科学计算中大量难以理解的数据通过计算机图形显 示出来，从而加深人们对科学过程的理解。例如，有限元分 析的结果，应力场、磁场的分布，各种复杂的运动学和动力 学问题的图形仿真等。
2、二维图形的基本操作和图形处理算法
对图形的平移、缩放、旋转、镜像、错切等操作，此外 还包括二维图形的裁剪、多边形填充以及二维图形的布尔 运算（并、交、差）等。
3、二维图形的输入输出
用图形输入设几何造型技术
包括基本体素的建立与生成，规则曲面与自由曲面的构造， 以及三维形体之间的布尔运算等。
交互是多通道的、自然的，用来传递的信息可 以是某个操作、一个手势、一个眼神，也可以是 一个表情等。在此环境中，用户看到的是由计算 机生成的逼真图像，听到的是虚拟环境中的声音， 身体可以感受到虚拟环境所反馈的作用力，由此 产生身临其境的感觉。
▪ 六、过程控制和指挥系统
将各种实时过程的重要参数，如火箭的运行状 态，炼油厂、发电厂和电力系统送来的压力、 温度、电压、电流等数据传送到计算机，用图 形方式进行显示，管理人员对图形进行监控， 并对异常情况作出调整。
例如： 系统的描述；商业决策；天气变化趋势图等。
▪ 三、地理信息系统与制图
地理信息系统是建立在地理图形之上的关于人 口分布、矿藏分布、森林覆盖、土地利用、旅游 资源、海洋地理、地形地貌、山川河流分布、区 域规划、城市交通、管线管网等综合信息管理系 统。
目前，它在发达国家中已得到广泛应用，我国 也对其开展了广泛的研究与应用。在地理信息系 统中，计算机图形技术被用来产生高精度的上述 各种资源的专题图，并为管理者提供有效的决策 和帮助。
当前这一领域研究的前沿课题：
1、图形软件与开发环境的标准化 2、提高算法的可靠性和效率 3、用并行处理技术提高真实感图像的生成速度 4、探讨自然景象的模拟方法 5、科学可视化
1.2 计算机图形学的历史回顾
1、1950年，美国麻省理工学院（MIT）研制出 第一台图形显示器。
旋风1号的输出设备，显示简单图形，“被动”的图形学 SAGE，交互式计算机图形系统的雏形
▪ 五、虚拟现实系统
虚拟现实又称为虚拟环境，是指由计算机实时 生成一个虚拟的三维空间。这个空间可以是小到 分子、原子的微观世界，或是大到天体的宏观世 界，也可以是类似于真实社会的生活空间。用户 可以在这个三维空间中“自由”地走动，随意地 观察，并可以通过一些特殊的设备与所处的虚拟 景物进行交互操作。
计算机图形学第1章绪论
第一章 绪论
▪ 1.1 计算机图形学的研究内容 ▪ 1.2 计算机图形学的历史回顾 ▪ 1.3 计算机图形学的应用领域 ▪ 1.4 图形设备
计算机图形学与其他学科的关系：
计算机图形学与图像处理、模式识别、计算几 何这几门相关学科之间正在不断相互渗透、相互 沟通，其学科界线也变得模糊起来。
CAD/CAM是高新技术，是先进的生产力，它已 经并将进一步给人类带来巨大的影响和利益。 现在，CAD技术的水平已成为衡量一个国家工 业技术水平的重要标志。
▪ 二、科学计算可视化 研究如何将来自科学、工程、医学等领域的抽象 数据用图形表示的学科称为科学计算可视化。用 图形来表示大量数据计算的结果或中间过程。可 视化技术发展很快，已广泛应用于流体力学、有 限元分析、医学、遥感等领域。
3、与此同时，美国、英国、法国在汽车和飞机制 造领域对计算机图形学开展了大规模研究。
在计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）中， 一些相关的科研项目、商品化产品纷纷出现。
4、80年代，计算机图形系统迅速推广应用的年代。
计算机图形软件功能开始部分地由硬件实现，尤其是微机的 大面积推广，进一步拓宽了图形学的研究和应用
5、90年代，
随着多媒体概念的提出计算机图形学已成为计算机系统必不 可少的一个组成部分，并且迅速投入使用中。
作为计算机图形系统的一个重要组成部分——图形 显示器，随着计算机图形学的确立和发展也经历了 从矢量显示器、存储管显示器到光栅显示器的发展 过程。
图形输入设备也在发展，出现了：拇指轮、操 作杆、跟踪球、光笔、鼠标、触摸屏、数据手套、 数字化仪、扫描仪等输入设备。
和图形硬件一样，图形软件也得到很大的发展， 各种图形算法、图形标准、图形数据结构等逐渐成 熟并投入使用，使计算机图形学成为一门成熟的学 科。
1.3 计算机图形学的应用领域
▪ 一、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）
这是一个最广泛、最活跃的应用领域，在机械、 建筑、汽车、飞机、造船、电子等领域有着广 泛的应用。如机械结构和零部件的设计，土木 建筑工程及其图纸的设计，汽车、飞机、轮船 的外形设计，集成电路、印刷线路板的设计等。
▪ 四、事务管理和办公自动化
在企事业行政管理中，存在着大量的图表，如 作业进程表、生产产量表、库存表、销售统计图、 生产计划表，以及统计分析方面的各种图表。这 些图表都可以用计算机图形技术产生的直方图、 饼图和折线图来表示。
在办公自动化方面，各国都非常重视。办公自 动化系统可以从联网的数据库中，取出所需要的 数据，用清晰明了的图表在屏幕上显示或在打印 机、绘图仪上输出。
2、60年代是计算机图形学兴起和确立的年代。
1962年，美国麻省理工学院的Iven Sutherland发表了题目 为“Sketchpad：一个人机通信的图形系统”的博士论文， 在论文中他首次使用了“计算机图形学”（Computer Graphics）这个术语，从而确立了计算机图形学作为一个 崭新的科学分支的地位。
例如，计算机图形学课程中往往要介绍参数曲 线、曲面的数学表示；工程图扫描输入后要先用 图象处理技术提取画面的特征信息，然后再用模 式识别技术生成矢量形式的各种几何元素。
图形系统的任务
1.1 计算机图形学的研究内容
1、二维图形元素的生成算法
点、直线、圆、弧、规则曲线、自由曲线、文本等图元 的生成。