计算机图形学cs1-20141资料
计算机图形学理论及应用技术 第1章 计算机图形学概述
1.7.3 常用的图形输入设备
图形输入设备可将用户的图形 结果及各种命令等转换成电信 号，并传递给计算机。 1. 定位器(Locator) (1) 坐标数字化仪(Digitizer)
(2) 图形输入板(Tablet)
(3) 鼠标器(Mouse) (4) 其他定位设备 2. 拾取器(Pick) 3. 键盘(Keyboard) 4. 按键(Button)
1.7.2 微机中常见的显示器和图形适配器 1. 微机中常见的显示器 微机中使用的是光栅扫描显示器，并使用 RGB 三枪彩色 CRT。常见的显示器有4种： (1) 标准彩色显示器(SCD)： (2) 增强彩色显示器(ECD) (3) 模拟显示器 (4) 多扫描变频显示器 2. 微机中常使用的图形适配器 微机中常使用的图形适配器有以下几种。 (1) 彩色／图形适配器(Color Graphics Array)CGA (2) 多色彩图形陈列(Multi-Color Graphics Array)MCGA (3) 增强型图形适配器(Enhanced Graphics Adapter)EGA (4) 视频图形陈列(Video Graphics Array)VGA (5) TVGA和XGA
2. 面向图形对象设计方法的特点 (1) 面向图形对象方法的基本内容 1) 面向对象图形语言 2) 图形对象的数据结构 3) 图形的生成和变换方法 4) 图形软件设计和维护技术 (2) 面向图形对象设计方法的优点 1) 面向图形对象方法基于图形对象、继承性、消息和方法机制， 特别适合计算机图形自身的特点，有利于图形系统质量的提高 和图形系统的维护。 2) 面向图形对象的思想方法和程序设计思想方法一致，有利于 图形接口的设计。 3) 面向图形对象方法容易将图形的自然模型转换为数据模型， 有利于图形系统的设计。 4) 面向图形对象方法是对传统计算机图形系统设计方法的改革 和发展，面向图形对象方法不仅研究计算机图形的实现技术， 还研究计算机图形系统的设计方法。
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
计算机图形学完整复习资料
计算机图形学第一章1.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生成、处理和显示图形的原理、方法和技术的一门学科。
2.计算机图形学的研究对象——图形通常意义下的图形:能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称为图形。
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。
3.图形的表示点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法, 它强调图形由哪些点组成, 并具有什么灰度或色彩。
参数法是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。
通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics）把点阵法描述的图形叫做图象（Image）4.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。
图1-1 图形图象处理相关学科间的关系5.酝酿期（50年代）阴极射线管(CRT)萌芽期（60年代）首次使用了“Computer Graphics”发展期（70年代）普及期（80年代）光栅图形显示器提高增强期（90年代至今）图形显示设备60年代中期, 随机扫描的显示器60年代后期, 存储管式显示器70年代中期, 光栅扫描的图形显示器。
图形硬拷贝设备打印机绘图仪图形输入设备二维图形输入设备三维图形输入设备 6.图形软件标准与设备无关、与应用无关、具有较高性能 7.计算机图形学的应用1.计算机辅助设计与制造（CAD/CAM ）2.计算机辅助绘图3.计算机辅助教学（CAI ）4.办公自动化和电子出版技术(Electronic Publication)5.计算机艺术6.在工业控制及交通方面的应用 7、在医疗卫生方面的应用 8、图形用户界面 8.计算机图形系统的功能9.图1-2 图形系统基本功能框图10.计算机图形系统的结构图形硬件图形软件图形应用数据结构图形应用软件图形支撑软件图形计算机平台图形设备图形系统图1-3 计算机图形系统的结构11.人机交互按着用户认为最正常、最合乎逻辑的方式去做-一致性12.真实感图形的生成:场景造型→取景变换→视域裁剪→消除隐藏面→可见面光亮度计算第二章1.图像扫描仪(Scaner)灰度或彩色等级被记录下来, 并按图像方式进行存储。
计算机图形学基础
实时渲染的关键技术
实时渲染涉及的关键技术包括几何处理、光 照计算、纹理映射、动态视角等。为了实现 高效的实时渲染，需要不断优化这些技术， 提高渲染速度和图像质量。
人工智能在计算机图形学中的应用
人工智能在图形生成中的 应用
人工智能技术可以通过学习大量的图像数据 ，自动生成具有特定风格或特征的图形。这 种技术可以应用于绘画、设计、游戏开发等 领域，提高创作效率和艺术表现力。
图像渲染
物理模拟- 总结词
物理模拟是计算机图形学中的一项重要技术，用于模拟物体的物理行为和运动规 律。- 详细描述
04
计算机图形学应用领域
游戏开发
游戏画面渲染
利用计算机图形学技术，实现游戏中的场景、角色、特效等 的高质量渲染，提升游戏的视觉体验。
交互设计与游戏机制
通过计算机图形学，设计游戏的交互界面和机制，提供流畅 、直观的游戏操作体验。
电影与动画制作
角色与场景建模
利用三维建模技术，创建逼真的角色 和场景模型，为电影和动画制作提供 基础素材。
特效制作
通过计算机图形学技术，制作出炫酷 的特效，增强电影和动画的视觉冲击 力。
虚拟现实与增强现实
虚拟环境构建
利用计算机图形学技术，构建逼真的虚 拟环境，为虚拟现实和增强现实应用提 供基础。
详细描述
2D图形绘制技术包括直线、曲线、多边形、文本 和位图图像的绘制。这些技术通常使用像素作为 基本单位，通过设置像素的颜色值来创建图形。
应用场景
2D图形绘制广泛应用于游戏开发、图形用户界面 设计、图像编辑等领域。
3D图形绘制
总结词
3D图形绘制是计算机图形学中的一项重要技术，涉及在 三维空间中创建和操作三维物体。
计算机图形学_复习资料
计算机图形学复习资料第一章1 图形学定义ISO的定义：计算机图形学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。
通俗定义：计算机图形学以表达现实世界中的对象及景物为主要目标，其核心是解决如何用图形方式作为人和计算机之间传递信息的手段，即人机界面问题。
计算机图形学的研究对象——图形。
图形是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。
图形的构成要素：几何要素：点、线、面、体等描述对象的轮廓、形状。
非几何要素：描述对象的颜色、材质等。
图形的表示方法：点阵法：枚举出图形中所有点(简称图像)。
参数法：由图形的形状参数(简称图形)。
2 图形与图像图像：狭义上又称为点阵图或位图图像。
图像是指整个显示平面以二维矩阵表示，矩阵的每一点称为一个像素，由像素点所取亮度或颜色值不同所构成的二维画面。
特点：A文件所占的空间大。
B位图放大到一定的倍数后会产生锯齿。
C位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越。
图形：狭义上又称为矢量图形或参数图形。
按照数学方法定义的线条和曲线组成，含有几何属性。
或者说更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。
特点：A文件小。
B可采取高分辨印刷。
C图形可以无限缩放。
3 图形学过程3D几何建模、3D动画设置、绘制（光照和纹理）、生成图像的存储和显示4 与图像处理计算机图形学：研究模型及数据的建立和由模型生成图像的过程和方法。
（模型到图像）图像处理：将客观景物数字化成图像，研究数字化图像的采集、去噪、压缩、增强、锐化、复原及重建等。
（图像到特征）对立统一的关系。
5 计算机图形信息的特点图形信息表达直观，易于理解。
图形信息表达精确、精炼。
图形信息能“实时”的反映事物的分布和变化规律6 计算机图形学的应用计算机辅助设计及计算机辅助制造科学计算可视化地图制图与地理信息系统计算机动画、游戏用户接口计算机艺术7 计算机图形系统作为一个图形系统，至少应具有计算、存储、输入、输出、对话等五个方面的基本功能。
计算机图形学概述分析课件
将虚拟内容叠加到真实世界中，为用户提供 额外的信息或体验。
05
CATALOGUE
计算机图形学未来展望
人工智能在计算机图形学中的应用
人工智能技术为计算机图形学提供了强大的算法和数据处理能力，使得计算机能够 更好地模拟和生成复杂的图形和场景。
人工智能技术可以用于自动识别和分类图像，提高计算机图形学的自动化水平，减 少人工干预。
3
计算机图形学与艺术、设计等领域结合，可以用 于数字艺术、数字媒体等方面，推动艺术和设计 领域的发展和创新。
06
CATALOGUE
计算机图形学案例分析
游戏中的计算机图形学应用
3D模型与贴图
游戏中的角色、场景和道具都通 过3D建模技术创建，贴图用于给 模型添加纹理和细节，使其更真实。
光照与阴影
计算机图形学技术能够模拟真实的 光照效果，如全局光照和阴影映射， 使游戏画面更具有层次感和立体感。
流体动力学
模拟液体和气体的运动，如水流或火焰。
用户输入与交互
实现与虚拟环境的自然交互，如手势识别和 虚拟物体抓取。
虚拟现实与增强现实
三维立体显示
通过特殊的显示设备和眼镜，提供沉浸式的 三维视觉体验。
环境交互
允许用户与虚拟环境中的对象进行交互，如 拾取、移动或操作。
头部追踪与身体跟踪
实时跟踪用户的头部和身体动作，以实现更 真实的虚拟体验。
实时渲染
在交互式应用中，如游戏或模拟器， 实现流畅的动态场景。
03
02
动画与动力学
利用物理原理模拟物体运动和交互， 如碰撞检测和刚体动力学。
虚拟摄像机控制
提供更灵活的摄像机操作，以实现 复杂的镜头运动和场景切换。
计算机图形学-第一章--概述资料
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。
2024/7/19
27
1.3 计算机图形学的应用领域
• 二、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。例如：
科技工作者需要认真分析大量的计算结
果以确定一个系统的描述；
商业主管需要分析大量的统计数据以做
出对未来商业行为的决策；
医生需要面对大量的CT数据以确定病人
体内是否发生病变及何处发生病变；
气象人员需要处理气象卫星传回的大批
数据以绘出未来一段时间内的天气变化趋势
图。 2024/7/19
28
1.3 计算机图形学的应用领域
• 分析处理这些大批数据是艰难和枯燥的， 但如果应用计算机图形处理技术建立数据与 图形之间的关系并将它们以图形的形式在屏 幕上显示出来，则使用者很容易观察其中的 各种现象并找出变化规律。
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。
2024/7/19
22
1.2 计算机图形学的发展历史
• 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。
本自动阅读装置、还有地图符号的识别，都
是先由扫描得到图像，然后经识别还原为图
形或字符。
2024/7/19
ห้องสมุดไป่ตู้
6
第一章 概述
• 3、计算几何（Computational Geometry） • 计算几何则着重讨论几何形体在计算机
计算机图形学(1-3章讲义汇总整理)
图形显示系统是计算机图形处理系统中极其重要的部分。图形显示系统负责实时显示图 形处理的中间或最终结果，为用户提供可视的工作界面等。PC 机的图形显示系统逻辑上是 由监视器(Monitor，又称显示器)和显示卡(又称显示适配器)两大部分组成。目前显示器中主 要包括阴极射线管(CRT)，液晶显示器(LCD)和等离子显示器(PDP)。
图形输入板与坐标数字化仪
图形输入板与坐标数字化仪两者的工作原理与功能完全相同，它们都是将图形转变成计 算机能接收的数字量的专用设备。它们按工作原理的不同分为电磁式、超声波式、电位梯度 式、机械式等多种。数字化仪往往具在定位、拾取、选择的功能，其主要性能指标有分辨率、 精度和幅面。许多数字化仪提供多种压感。现在非常流行的汉字手写系统就是一种数字化仪。
光笔
光笔是一种手持检测光的装置，它直接在屏幕上操作，拾取位置。光笔原理简单，操作 直观，但荧光屏的分辨率、电子束扫描速度、荧光粉的特性、笔尖与荧光粉的距离和角度等 诸多因素都会影响光笔的分辨率与灵敏度。另外，光笔对于荧光屏上不发光的区域无法检测， 也不能用于液晶、等离子体等类型的显示器。
触摸屏
触摸屏利用手指等对屏幕的触摸位置进行定位。按工作原理可以分为：电阻式、电容式、 红外线式和声波表面波式。
计算机图形学的研究内容 计算机图形学的定义
计算机图形学是利用计算机来建立、处理、传输和存储从某个客观对象抽象得到的几何 和物理模型，并根据模型产生该对象图形输出的有关理论、方法和技术。1982 年，国际标 准化组织 ISO 将计算机图形学定义为：研究用计算机进行数据和图形之间相互转换的方法和 技术。
CRT 显示器
CRT 显示器由于分辨率和可靠性高、速度快、成本低等优点，多年来一直是图形显示系 统中最重要的设备。CRT 显示器的工作方式分为随机扫描和光栅扫描两种方式，目前以光栅 扫描方式为主，这是因为，虽然随机扫描图形显示器具有画线速度快、分辨率高等优点，但 难以生成具有多种灰度和颜色且色调能连续变化的图形，而光栅扫描图形显示器却可以生成 有高度真实感的图形，因而已成为 PC 机和 Macintosh 计算机以及各种工作站所使用的最重 要的信息显示设备。
计算机图形学基础
纹理、光照和阴影处理
纹理的定义和分类
纹理是附着在物体表面上的图像或图案，可以增加物体的细节和真实感。纹理分为二维纹 理和三维纹理。
光照模型
光照模型是描述光线如何照射物体的数学模型，包括光源、光照方向、光照强度等因素。
阴影的产生和处理
阴影是物体阻挡光线而在周围产生的暗区，阴影的产生和处理方法包括光线追踪、阴影贴 图等。
矢量图形的定义和特点
矢量图形是由矢量数据描述的图形，具有清晰 、无失真、易于编辑和文件体积小等优点。
矢量图形的绘制方法
矢量图形的绘制主要包括线段、曲线、多边形 等基本图形的绘制，以及图形变换、图形裁剪 等操作。
矢量图形的应用领域
矢量图形广泛应用于各种领域，如计算机辅助 设计、数据可视化、地图绘制等。
电影特效
计算机图形学在电影特效制作中扮 演了至关重要的角色，包括3D建模 、动画制作、后期合成等。
虚拟现实
计算机图形学可以模拟真实世界中 的场景和物体，为用户提供沉浸式 的体验。
增强现实
计算机图形学可以将虚拟元素与现 实场景相结合，增强用户的视觉体 验。
02
计算机图形学基础知识
矢量图形学基础
1 2 3
计算机动画和特殊效果
计算机动画
计算机动画是通过计算机生成的连续图像序列，以产生运动 和动态效果。这种方法广泛应用于电影、游戏和其他娱乐领 域。
特殊效果
特殊效果是通过使用高级计算机图形技术来创建超现实或奇 幻的效果。例如，使用粒子系统模拟火、水、烟雾等自然现 象，或是使用物理模拟技术创建爆炸、碰撞等效果。
虚拟现实和增强现实应用
虚拟现实中的计算机图形学应用
虚拟现实技术通过计算机图形学创建出逼真的虚拟环境，让用户身临其境，广泛 应用于娱乐、教育、工业等领域。
计算机图形学习题参考答案(完整版)
计算机图形学习题参考答案第1章绪论1、第一届ACM SIGGRAPH会议是哪一年在哪里召开的？解：1974年，在Colorado大学召开了第一届SIGGRAPH年会。
2、计算机图形学之父是谁？解：Sutherland3、列举一些计算机图形学的应用领域（至少5个）。
解：计算机辅助设计、图示图形学、计算机艺术、娱乐、教学与培训、可视化、图像处理、图形用户界面等。
4、简要介绍计算机图形学的研究内容。
解：（1）图形的输入。
如何开发和利用图形输入设备及相关软件把图形输入到计算机中，以便进行各种处理。
（2）图形的处理。
包括对图形进行变换（如几何变换、投影变换）和运算（如图形的并、交、差运算）等处理。
（3）图形的生成和输出。
如何将图形的特定表示形式转换成图形输出系统便于接受的表示形式，并将图形在显示器或打印机等输出设备上输出。
5、简要说明计算机图形学与相关学科的关系。
解：与计算机图形学密切相关的学科主要有图像处理、计算几何、计算机视觉和模式识别等。
计算机图形学着重讨论怎样将数据模型变成数字图像。
图像处理着重研究图像的压缩存储和去除噪音等问题。
模式识别重点讨论如何从图像中提取数据和模型。
计算几何着重研究数据模型的建立、存储和管理。
随着技术的发展和应用的深入，这些学科的界限变得模糊起来，各学科相互渗透、融合。
一个较完善的应用系统通常综合利用了各个学科的技术。
6、简要介绍几种计算机图形学的相关开发技术。
解：（1）OpenGL。
OpenGL是一套三维图形处理库，也是该领域事实上的工业标准。
OpenGL独立于硬件、操作系统和窗口系统，能运行于不同操作系统的各种计算机，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。
以OpenGL为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植；OpenGL与C/C++紧密接合，便于实现图形的相关算法，并可保证算法的正确性和可靠性；OpenGL使用简便，效率高。
公共基础知识计算机图形学基础知识概述
《计算机图形学基础知识概述》一、引言计算机图形学是一门研究如何利用计算机生成、处理和显示图形的学科。
它涉及到数学、物理学、计算机科学等多个领域，广泛应用于游戏开发、电影制作、工程设计、虚拟现实等众多领域。
随着计算机技术的不断发展，计算机图形学也在不断进步，为人们带来了更加逼真、生动的视觉体验。
二、基本概念1. 图形：图形是指由点、线、面等几何元素组成的二维或三维图像。
在计算机图形学中，图形可以分为矢量图形和光栅图形两种类型。
矢量图形是由数学公式描述的图形，具有无限放大不失真的特点；光栅图形则是由像素点组成的图形，在放大时会出现锯齿现象。
2. 像素：像素是构成光栅图形的最小单位，它是一个带有颜色和亮度信息的小方块。
在计算机图形学中，像素的颜色和亮度通常由红、绿、蓝三个颜色通道的值来决定。
3. 分辨率：分辨率是指图像中像素的数量，通常用水平像素数×垂直像素数来表示。
分辨率越高，图像越清晰，但同时也需要更多的存储空间和计算资源。
三、发展历程1. 早期阶段（20 世纪 50 年代 - 60 年代）：计算机图形学的起源可以追溯到 20 世纪 50 年代，当时计算机主要用于科学计算和工程设计。
随着计算机技术的发展，人们开始尝试利用计算机生成简单的图形，如线条图和流程图。
2. 发展阶段（20 世纪 70 年代 - 80 年代）：在这个阶段，计算机图形学得到了快速发展。
出现了许多重要的图形算法和技术，如扫描线算法、区域填充算法、隐藏面消除算法等。
同时，图形硬件也得到了不断改进，出现了专门的图形处理器（GPU），大大提高了图形处理的速度和质量。
3. 成熟阶段（20 世纪 90 年代 - 21 世纪初）：在这个阶段，计算机图形学已经成为一个成熟的学科，广泛应用于各个领域。
出现了许多先进的图形技术，如真实感图形渲染、虚拟现实、动画制作等。
同时，图形软件也得到了极大的发展，出现了许多功能强大的图形软件包，如 3D Studio Max、Maya 等。
计算机图形学基本知识PPT课件
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。
《计算机图形学教学资料》1
2019/8/6
计算机图形学应用举例—计算机辅助设计与制造
2019/8/6
2019/8/6
真实感图形
2019/8/6
2019/8/6
计算机动画
2019/8/6
2019/8/6
光照效果图
2019/8/6
纹理合成效果图
2019/8/6
真实感图形
2019/8/6
计算机图形学发展简史（3）
• 图形软件及算法的发展
• 图形软件系统分类
1. 用现有的某种计算机高级语言写成的子程序包。如OPENGL软件包。 2. 为语言扩充出图形功能：以某种计算机高级语言为基础，扩充了处理图形
的语句和数据类型，使其具有图形生成和处理功能。如Turbo C 3. 专用的图形系统
定义了用高级语言编写图形应用程序和 图形程序包之间的功能接口。
功能接口包括交互和非交互式设备的全 部图形处理功能。
应用程序使用图形资源必须通过GKS。 采用单层、平面图形数据结构，图形段
不能相互嵌套。不能实现图形数据的动 态修改和绘制显示。
2019/8/6
程序员分层交互式图形系统PHIGS
第二部分：接口部分
图形的输入、输出界面设计及功能实现
第三部分：软件部分
图形处理: 针对图形几何、非几何要素进行的处理
2019/8/6
相关学科
图象处理(image process)
图象（对象的图形、
图象）
计算机图形学 (computer graphics)
模式识别 (pattern recognition)
2019/8/6
几何数据和数学模型 （对象的描述）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本章学习目标： •计算机图形学的应用领域 •计算机图形学的定义 •计算机图形学的提出者 •图形显示器的工作原理
1
本章内容
1.1 计算机图形学的应用领域 1.2 计算机图形学的概念 1.3 计算机图形学的相关学科 1.4 计算机图形学的确立和发展 1.5 图形显示器的发展及其工作原理 1.6 图形软件标准的形成 1.7 计算机图形学的最新技术 1.8 本章小结
是虚拟现实技术最重要的表现形式， 已经在城市规划仿真、大型工程项目仿 真等许多领域得到广泛运用。
25
“家居花园三维视景仿真系统截图”
家居花园外景
26
卧室
居室漫游 27
军事模拟电子对抗仿真项目截图
28
博创研究所视景仿真系统截图 29
1.1.4 计算机辅助教学（CAI）
Computer Aided Instruction是利用计算机图形 学技术展示抽象原理或不可见过程的一种新的教 学方法。
在多媒体教室，教师使用集图、文、声、像为一 体的多媒体课件，形象、生动地进行教学，有助 于学生理解和接受深奥枯燥的理论。同时在网络 化学习（E-Learning）时代，网络多媒体课件使 得受教育者不必进入传统的课堂也能接受到优质 的培训，分享全世界范围内的优质教育资源。
30
教学课件
31
1.2 - 什么是计算机图形学
11
学生宿舍
12
家装
13
卧室
14
1.1.2 计算机艺术（CA）
计算机图形学广泛应用于美术设计 中，称为计算机艺术（Computer Art， CA），动画设计是其典型代表。目前,计 算机动画已经广泛应用于影视特技、商 业广告、游戏等领域。
15
许多商业广告中还用到变形
（Morph）的图形处理方法，可以将一
2. 另一类是基于光照、材质和纹理映射表示的真实感图形。
34
1.2.2 - 计算机图形学中图形的表示方法
1. 参数法
参数法是在设计阶段采用几何方法建立图形数学模型 时，用形状参数和属性参数描述图形的一种方法
形状参数可以是线段的起始点和终止点等几何参数
属性参数则包括线段的颜色、线型、宽度等非几何参 数
国际标准化组织(ISO)的定义：
计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形， 并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。
简单地说，计算机图形学是研究如何在计算机中表 示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和 显示的相关原理与算法。
32
1.2.1 - 计算机图形学中图形的分类
图形：计算机图形学的研究对象 通常意义上的图形
21
1.1.2 - 分形艺术举例
谢尔宾斯基（Sierpinski）海绵的生成原 理为：将一个立方体沿其各个面等分为27 个小立方体，舍弃位于立方体面心的六个 小立方体，以及位于体心的一个小立方体。 对余下的20个立方体按相同的方法逐步递 归.
22
谢尔宾斯基海绵
23
1.1.3 虚拟现实（VR）
能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称 为图形，包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法 描述的图形等等
计算机图形学中的图形
从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的 可见图形以及不可见的数学/几何描述。
33
1.2.1 - 计算机图形学中图形的分类
1. 一类是基于线条表示的几何图形 如线框图、工程制图、等高线地图等
5
AutoCAD 提供了多窗 口环境，不 同的窗口用 于显示不同 的视图。
图1-1 旋耕刀辊设计图
6
奥迪的效果图和线框图
7
用AutoCAD软件制作三维实体模型(学 生作品)
8
用AutoCAD软件制作三维实体模型
9
3DS MAX
另外一个常用的设计软件是3DS MAX。《侏罗纪 公园》、《玩具总动员》等影片均是典型的3DS 技术产品。
3
1.1.1 计算机辅助设计和制造(CAD/CAM) 1.1.2 计算机艺术（CA） 1.1.3 虚拟现实（VR） 1.1.4 计算机辅助教学（CAI）
4
1.1.1 计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)
计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD） 和计算机辅助制造（Computer Aided Manufacture， CAM）是计算机图形学最早应用的领域，也是当前计算 机图形学最成熟的应用领域，典型的代表产品为 AutoCAD系统软件。现在建筑、机械、飞机、汽车、轮 船、电子器件等产品的开发几乎都使用AutoCAD进行设 计。
2
1.1计算机图形学的应用领域
CG： 计算机图形学（Computer Graphics）。利用计 算机技术进行视觉设计和生产的领域统称CG。
计算机图形学的发展水平代表一个国家计算机工业的 发展水平。
计算机图形学是计算机技术与电视技术、图形图像处 理技术相互融合的结果。
近年来，计算机图形学已经在科学、艺术、电影、商 业、广告、教学和培训等领域获得广泛的应用。
AutoCAD对二维图形和三维实体有强大的创建和 修改能力。
较之3DS MAX，它精于二维图形的创建和修改， 而三维实体的创建及修改和渲染能力不如3DS MAX强大。
故在模型制作过程中，通常用AutoCAD完成图纸
的绘制，再输入3DSMAX中进行三维模型的创建，
从而达到快速、准确的目的。
10
办公室效果图
个人的脸变成另一个人的脸。
变形软件截图
16
作者的变脸Байду номын сангаас17
猫变虎
制作软件： Fun Morph
18
19
20
分形艺术
分形几何学和计算机图形学相结合的一门边缘学 科。
分形通过递归实现复杂的图形结构，主要用于描 述欧几里德几何学无法描述的自然世界，诸如： 起伏蜿蜒的山脉、坑坑洼洼的地面、曲曲折折的 海岸线、层层分叉的树枝、撕裂夜空的闪电、闪 烁跳跃的火焰、以及金属和非金属材料的断面、 生物的大分子结构等等。
Virtual Reality 用计算机生成一种虚拟环境，用户“沉浸”
到该环境中，并可通过一些特殊设备与该环境 直接进行交互的技术。在虚拟现实中，看到的 是全彩色的景象，听到的是虚拟环境中的声响， 感受到的是虚拟环境设备反馈的作用力，从而 产生身临其境的感觉。
24
1.1.3 - 视景仿真（虚拟漫游）