计算机图形学优秀课件
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《计算机图形学》课件第一章
2. 模式识别（Pattern Recognition 图形信息输入计算机后， 先对它进行特征提取等预处 理， 然后用统计判定方法或语法分析方法对图形做出识别， 最后由计算机按照使用需求给出图形的分类或描述， 这就 是模式识别。 邮政自动分拣、 中西文字符和工程图纸自动 阅读等都是模式识别技术的应用实例。 模式识别研究怎样 分析和识别输入的图形， 以便找出其中蕴涵的内在联系或 抽象模型。
到能够展示某些期望特征的新图像。
图像处理、 模式识别、 计算机图形学、 计算几何和分 形几何这些学科都已有四十余年的历史了。 但长期以来， 它们基本上是以相互独立的形式各自发展、 成长的。 到了 20世纪80年代， 由于光栅图形显示器的广泛使用， 以及大 量复杂的应用课题的研究需要， 这几门学科的相互关系和 共同技术引起了人们越来越大的兴趣， 其学科界限日益模 糊。 从计算机软硬件的角度来看， 起核心作用的是图形显 示技术。
其后， MIT发展了APT(Automatically Programmed Tools) 数控加工自动编程语言， 这是目前国际上最为通用的加工 编程工具。 整个20世纪50年代， 使用的都是电子管计算机， 用机器语言编程。 计算机仍以科学计算为主， 为之配置的 图形设备仅具有输出功能， 计算机图形学处于被动式的图 形处理阶段。
（4）图形信息的存储、 检索与交换技术。 例如， 图 形信息的各种机内外表示方法、 组织形式、存取技术、 图 形数据库的管理、 图形信息的通信等。
（5） 人机交互与用户接口技术。 例如， 新型定位设 备、 选择设备等的研发， 各种交互技术如构造技术、 命令 技术、 选择技术、 响应技术等的研究， 以及用户模型、 命 令语言、 反馈方法、 窗口系统等用户接口技术的研究等。
《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(共49张PPT)
实现自动化、智能化的 加工和生产。
应用领域
广泛应用于机械、电子、建筑、汽车等制造业领域。
计算机游戏设计与开发
游戏引擎
基于计算机图形学技术构建游戏引擎， 实现游戏场景、角色、特效等的渲染 和交互。
应用领域
广泛应用于娱乐、教育、军事模拟等 领域。
游戏设计
利用计算机图形学技术进行游戏关卡、 任务、角色等的设计，提高游戏的可 玩性和趣味性。
纹理映射与表面细节处理
纹理坐标
定义物体表面上的点与纹理图像上的点之间 的映射关系。
Mipmapping
使用多级渐远纹理来减少纹理采样时的走样 现象。
Bump Mapping
通过扰动表面法线来模拟表面凹凸不平的细 节。
Displacement Mapping
根据高度图调整顶点位置，实现更真实的表 面细节。
透明度与半透明处理
Alpha Blending
通过混合像素的颜色和背景颜 色来实现透明度效果。
Order-Independent Transparency
一种解决透明物体渲染顺序问 题的方法，可以实现正确的透 明效果叠加。
Depth Peeling
通过多次渲染场景，每次剥离 一层深度，来实现半透明物体 的正确渲染。
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
后期制作
在影视制作后期，利用计算机图形学技术进行颜色校正、合成、剪 辑等处理，提高影片质量。
应用领域
广泛应用于机械、电子、建筑、汽车等制造业领域。
计算机游戏设计与开发
游戏引擎
基于计算机图形学技术构建游戏引擎， 实现游戏场景、角色、特效等的渲染 和交互。
应用领域
广泛应用于娱乐、教育、军事模拟等 领域。
游戏设计
利用计算机图形学技术进行游戏关卡、 任务、角色等的设计，提高游戏的可 玩性和趣味性。
纹理映射与表面细节处理
纹理坐标
定义物体表面上的点与纹理图像上的点之间 的映射关系。
Mipmapping
使用多级渐远纹理来减少纹理采样时的走样 现象。
Bump Mapping
通过扰动表面法线来模拟表面凹凸不平的细 节。
Displacement Mapping
根据高度图调整顶点位置，实现更真实的表 面细节。
透明度与半透明处理
Alpha Blending
通过混合像素的颜色和背景颜 色来实现透明度效果。
Order-Independent Transparency
一种解决透明物体渲染顺序问 题的方法，可以实现正确的透 明效果叠加。
Depth Peeling
通过多次渲染场景，每次剥离 一层深度，来实现半透明物体 的正确渲染。
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
后期制作
在影视制作后期，利用计算机图形学技术进行颜色校正、合成、剪 辑等处理，提高影片质量。
计算机图形学第讲优秀课件
的和减去一张双线性插值曲面得到的：
r (u, v) r1 (u, v) r2 (u, v) r3 (u, v)
r r 1 2 ( u ( u , v , ) v ) ( 1 ( 1 u ) v r ) ( r 0 ( , u v , ) 0 ) u r v ( r 0 , ( v u ) , 1 )r(u,v)(1u,u) r r 1 00 0
计算机图形学第讲
第7章 曲线与曲面
曲线曲面的计算机辅助设计源于20世纪60年代的飞机和汽车工业。
Ø1963年美国波音公司的Ferguson提出用于飞机设计的参数三次方程；
Ø1962年法国雷诺汽车公司的Bézier于提出的以逼近为基础的曲线曲面设 计系统UNISURF，此前de Casteljau大约于1959年在法国另一家汽车公司 雪铁龙的CAD系统中有同样的设计，但因为保密的原因而没有公布；
u1u
m
及其上的及调配函数
i
(u)
参数v的分割：v0v1 vn 及其上的及调 配函数 i (u)
r (u, v)
v
定义在uv 平面的矩形区域上的这
张曲面称为张量积曲面。 张量积曲面的特点是将曲面问题化
解为简单的曲线问题来处理，适用于
映
射
u
拓扑上呈矩形的曲面形状。
空间域
参数域
a00
r(u, v) (0(u)
x x(u,v)
其参数表达式为：y y(u,v)
z z(u,v)
曲面的矢量方程为：
r r(u,v) r(x(u,v), y(u,v), z(u,v))
参数u、v的变化区间常取为单位正方形，即u,v∈[0,1]。x，y，
z都是u和v二元可微函数。当(u，v)在区间[0，1]之间变化时，
计算机图形学PPT教学课件
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• 多边形裁剪 • 双边裁剪——遇到交点向右拐
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• 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。
计算机图形学_PPT完整版
图形软件主要类型
3. 专用图形软件包 针对某一种设备或应用，设计/配置专用的图形 生成语言或函数集，例如： 场景描述：Open Inventor 建立虚拟世界的三维模型：VRML 生成三维Web显示：Java3D 创建Java applet中的二维场景：Java 2D 生成各种光照模型下的场景：Renderman Interface（Pixar）……
图元的绘制、显示过程
顶点
法向量、颜色、纹理…
像素
图元操作、像素操作 光栅化（扫描转换）
像素信息 帧缓存 显示器
调用底层函数，如 setPixel (x,y)；将当 前像素颜色设定值存 入帧缓存的整数坐标 位置（x,y）处。
图元描述与操作
几何图元由一组顶点（Vertex）描述 这一组顶点可以是一个或是多个。每个顶点信息二维或 三维，使用 2~4 个坐标。顶点信息由位置坐标、颜色 值、法向量、纹理坐标等组成。 图元操作： 几何变换、光照、反走样、消隐、像素操作等，然后准 备进行光栅化处理。 扫描转换或光栅化（Rasterization ） 将对象的数学描述、颜色信息转换成像素信息（像素段 写入帧缓存），送到屏幕显示。
应用程序
图形应用程序
图形语言连接 外部应用 数据库 内部应用 数据库 API GKS/GKS 3D PHIGS OpenGL
图形编程软件包，如OpenGL、 VRML、Java2D、Java3D……
GKSM
图形设备驱动程序，如显卡驱动、 打印机/绘图仪驱动…… 支持图形处理的操作系统,如 Macintosh、Windows、Unix、 Linux 、各种嵌入式OS…… 图形输
计算机图形软件的标准化意义
可移植性 通用、与设备无关 推动、促进计算机图形学的推广、应用 资源信息共享
计算机图形学PPT课件
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。
教学课件 《计算机图形学》
孔斯曲面。法国雷诺公司的贝赛尔（P.Bezier）也提出了Bezier曲
线和曲面，他们被称为计算机辅助几何设计的奠基人。
•
70年代是计算机图形学发展过程中一个重要的历史时
期，计算机图形技术的应用进入了实用化的阶段，交互式图形系
统在许多国家得到应用；许多新的更加完备的图形系统不断被研
制出来。除了在军事上和工业上的应用之外，计算机图形学还进
次使用了“计算机图形”（Computer Graphics）这
个术语。此论文指出交互式计算机图形学是一个
可行的、有用的研究领域，从而确立了计算机图
形学作为一个崭新的学科分支的独立地位。
•
1964年，孔斯（S.Coons）提出了用小块曲面片组合表
示自由曲面，使曲面片边界上达到任意高阶连续的理论方法，称
•
1．以大型机为基础的图形系统
•
2．以中型或小型机为基础的图形系统
•
3．以工作站为基础的图形系统
•
4．以微机为基础的图形系统
2.2 图形硬件设备
•2.2.1图形显示设备
•1．阴极射线管（CRT）
• 最大偏转角 • 余辉时间 • 刷新 • 刷新频率
• 2．彩色阴极射线管（彩色CRT）
• 电子束穿透法 • 荫罩法
• 常用概念：
• 图像刷新 • 行频、帧频 • 逐行扫描、隔行扫描 • 像素 • 分辨率 • 点距 • 显示速度 • 帧缓冲存储器（帧缓存、显示存储器） • 色彩与灰度等级 • 颜色查找表
• 6．液晶显示器（Liquid-Crystal Display）
• 可视角度 • 点距和分辨率
• 7．等离子显示器
•
6．科学计算可视化
第2章 图形系统
2024版计算机图形学课件ppt课件
01计算机图形学概述Chapter计算机图形学的定义与发展定义发展历程虚拟现实和增强现实VR 图形学来生成和处理三维场景。
工业设计师使用计算机图形学技术来设计和模拟产品的外观和性能。
建筑设计建筑师使用计算机图形学技术来设计和可视化建筑模型。
游戏开发游戏中的场景、角色、特效等都需要计算机图形学的支持。
影视制作都需要用到计算机图形学技术。
计算机科学数学物理艺术02计算机图形学基础Chapter图形与图像的基本概念图形与图像的定义图形是指用矢量方法描述的图像，由几何图元（点、线、面等）组成；图像则是由像素点组成的位图。
图形与图像的区别图形具有矢量特性，可以无限放大而不失真；而图像放大后会失真，因为其由固定数量的像素点组成。
计算机图形学的研究内容研究如何在计算机中表示、生成、处理和显示图形的一门科学。
色彩模型与颜色空间色彩模型01颜色空间02常见的色彩模型与颜色空间031 2 3光栅图形矢量图形光栅图形与矢量图形的比较光栅图形与矢量图形图形显示设备与坐标系统图形显示设备01坐标系统02设备坐标系与逻辑坐标系0303图形生成技术Chapter直线生成算法DDA算法Bresenham算法中点画线法圆生成算法八分法画圆中点画圆法Bresenham画圆法扫描线填充算法边界填充算法洪水填充算法030201多边形填充算法01020304几何变换光照模型投影变换纹理映射三维图形生成技术04图形变换与裁剪技术Chapter01020304将图形在平面上沿某一方向移动一定的距离，不改变图形的大小和形状。
平移变换将图形绕某一点旋转一定的角度，不改变图形的大小和形状。
旋转变换将图形在某一方向上按比例放大或缩小，改变图形的大小但不改变形状。
缩放变换将图形关于某一直线或点进行对称，得到一个新的图形。
对称变换将三维物体在空间中沿某一方向移动一定的距离，不改变物体的大小和形状。
将三维物体绕某一轴旋转一定的角度，不改变物体的大小和形状。
计算机图形学课件
具体操作
裁剪和交叠的实现需要用到裁剪面和 视景体等概念，裁剪面是指与图形相 交的面，视景体是指观察者所能看到 的区域。在进行裁剪时，需要判断图 形的各个部分是否在裁剪面内，并根 据情况对图形进行裁剪；在进行交叠 时，需要将图形按照一定的顺序排列 ，以避免重叠遮挡。
应用
裁剪和交叠广泛应用于计算机图形学 中的图形绘制和渲染等领域，它们能 够提高绘制的效率和效果。
04
计算机图形学高级技术
真实感图形渲染
总结词
通过复杂的算法和计算，将图形渲染为具有高度真实感的图像。
详细描述
真实感图形渲染技术包括对光线的模拟、阴影的处理、反射和折射的效果等 ，以产生具有真实感的图像。
纹理映射和环境贴图
总结词
将纹理和环境贴图映射到三维模型上，增加模型的细节和视觉效果。
详细描述
个基本属性。
光照和阴影
环境光
来自周围环境的均匀照射光。
点光源
从一个点发出的光，可以产生阴影效果。
方向光
纹理映射
来自一个特定方向的光，可以产生阴影效果 。
将纹理图像映射到三维模型表面，增加视觉 效果的真实感。
纹理和材质
纹理贴图
将纹理图像映射到三维模型表面，增加视 觉效果的真实感。
纹理坐标
指定纹理贴图在三维模型表面的位置和方 向。
分类
视图变换分为固定视角和自由视 角两种，固定视角是指观察者视 角固定，只能观察到场景的某一 个固定方向，而自由视角则允许 观察者在场景中自由移动，观察 到场景的任意方向。
应用
视图变换广泛应用于三维游戏、 虚拟现实等领域，它能够提供更 加真实的观察体验。
裁剪和交叠
定义
裁剪是指在绘制图形时，将图形的一 部分隐藏在视景体之外，以避免不必 要的绘制；交叠是指在绘制多个图形 时，将它们按照一定的顺序排列，以 避免重叠遮挡。
相关主题
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的本质特征，构建计算机图形学的架构。
图形/图像的本质属性
学科定义、定位、框架
计算机图形学
Computer Graphics 几何/几何计算的地位和作用
几何计算理论体系
计算机图形学应用广泛
1 计算机图形学的定位与定义
1
图形/图像
2
模型与几何
3
图形化与绘制
4
计算机图形学
5
几何与几何计算
1.1 图形/图像—分类
“图形”是对客观世界模拟的静态/动态表现。
图形类
Graphics
以矢量图形式呈现，计算机中由景物的几何模 型与物理属性表示的图形。能体现几何个体， 记录体元的形状参数与属性参数。如工程图纸。
图像类
Image Picture
以点阵图形式呈现，计算机中以具有颜色信息的 点阵表示的图形。更强调整体形式，记录点及它 的灰度或色彩。例如照片、扫描图片等
图形！
……
一图胜千言 A picture is worth a thousand words
为什么？
为什么？
社会已经进入数字化时代，这个时代的特 征是“世界图形/图像时代”。
图形/图像的应用表现在社会生活和生产的 各个领域，各个层面上。
计算机图形学研究的就是用一种最直接的 形式来表示和表现我们生活的这个充满信 息的世界。
第1章 绪论
认识计算机图形学
从认知方式，关注计算机图形学的学科地位； 从表现的视角，理解图形&图像只是基本图元不同组
合的显示方式； 从对图形&图像产生机理的梳理，明确几何计算在计
算机图形学中的地位和作用； 从构造的角度，阐述“模型”的几何品质； 从对计算机图形学的全面解读，认识“计算机图形学”
教学要求(建议)
课堂上注意听讲、重要的是理解 部分补充知识点等内容需要笔记 课堂外一定要看书复习或预习、独立、认
真完成作业 充分利用上机时间、多编程练习
考核要求
考勤
10%
实验
20%
期末考试（课堂教学内容,闭卷）
70％
联系方式
•E-Mail:wychun99@ •TELE:13808997086
计算机图形学
容
1
为什么？
32
是什么？
3
有什么？
34
教什么？
5
怎样教？
36
教材
容
1
为什么？
32
是什么？
3
有什么？
34
教什么？
5
怎样教？
36
教材
容
1
为什么？
32
是什么？
3
有什么？
34
教什么？
5
怎样教？
36
教材
为什么？
DOS为什么被Windows替代？
讲课为什么用PPT？ 文章为什么要有插图？
教什么？
基础 基本几何、几何变换
几何建模——如何在计算机中构造一个客观世界 几何计算、二/三维几何造型、曲线/曲面等
几何的视觉实现——如何将计算机中的虚拟世界展现出来 光栅图形学、图形裁剪、消隐算法、光照模型等
交互技术 图形界面、人机交互等
怎样教：目标
了解图形学的基本问题,掌握图形学的基本概念、 方法和算法
其他
色调(hue)
点/像素
亮度 (lightness)
色饱和度 (saturation)
图像： ▪图元（点/像素） ▪属性信息
1.1 图形/图像—本质
Ø如果用“图形”统一表述图形/图像 Ø而将点/线/圆/像素等通称为“图元(Primitives)”
图形
＝
图元
属性 ＋
1.2 模型与几何
曲面
“模型”是“图形”之本 “模型”由各种“几何” 构造
1.1 图形/图像—图形
白色粗线图形ຫໍສະໝຸດ 图形元素组合绿色细线
图 形 分 解
点划线
1.1 图形/图像—图形
宽度
颜色
图元
点/线/圆
线型
其他
显式属性
图形： ▪图元（点/线/圆） ▪属性信息
层号 参数 关系 其他
隐式属性
1.1 图形/图像—图像
图像
图 像 分 解
点（像素）的组合
有色彩的点
1.1 图形/图像—图像
编制源程序；
书写总结：
以说明问题为原则，不必写得过长； 请勿在报告中贴大段源程序，一些较为重要的算法，
可以摘抄在报告中。
以学号-姓名为名上交。
普通高等教育 “十一五”国家级规划教材
2007年度普通高等教育精品教材 何援军： 计算机图形学 (第二版) 机械工业出版社 2009年1月第2版
教材
教材：教学参考书
怎样教：课堂（理论）教学(36)
讲解
解决
理论、算法
原理、方法和技术
怎样教：课外作业（Home Work）
1 具体算法的实现 巩固理论 实践算法
基本目标
2 给出算法描述 设计数据结构 编制源程序 分析测试结果
一般要求
怎样教：实践教学(12)
给出算法的描述：
包括理论、算法和数据结构。
根据算法和数据结构：
孙家广等.《计算机图形学》(第三版).清华大学 出版社,1998.9.
David F.Rogers.《计算机图形学的算法基础》 （第二版），石教英、彭群生等译，机械工业出 版社，2002.1 .
教学内容
1绪 论 2 基本几何 3 几何变换 4 几何计算 5 二维造型 6 三维造型 7 曲线曲面
8 曲线拟合 9 光栅计算 10 裁剪计算 11 消隐计算 12 颜色模型 13 光照模型 14 交互技术
有什么？
光照模型 消隐算法 几何造型 反走样 线、面裁剪 区域填充 光栅化算法 图形变换
有什么？
广度
计算机图形学
OpenGL等 可视化 图像处理 分形 动画 高级建模 交互技术 曲线曲面
深度
光照模型
有什么？
高级绘制方法 颜色重现
彩色图象量化 光辐射度 光线跟踪 纹理映射 阴影生成 透明效果 基本模型
“模型”的本质是“几何”
通过编程实践掌握图形学的一些基本技能 对算法和数据结构进行实际的训练 严格的逻辑思维能力的培养和提高 计算机图形学的应用和进一步研究的一个入门
怎样教：基础
数学
方法、算法、代数、几何等
数据结构
树结构、链表结构等 排序和分类算法
专业知识
工程知识、美术、动画设计等
计算机系统知识
C、C＋＋等
为什么？
计算机图形学的知识面广
数学（几何计算、近似计算、拓扑结构等） 物理（运动、光学及颜色等） 计算机（算法、数据结构、程序设计、交互技术等） 美学（色彩等） 等综合的知识。
计算机图形学的应用面宽
科学、工程、社会、人文、娱乐等等。
是什么？
IEEE定义： Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer
图形/图像的本质属性
学科定义、定位、框架
计算机图形学
Computer Graphics 几何/几何计算的地位和作用
几何计算理论体系
计算机图形学应用广泛
1 计算机图形学的定位与定义
1
图形/图像
2
模型与几何
3
图形化与绘制
4
计算机图形学
5
几何与几何计算
1.1 图形/图像—分类
“图形”是对客观世界模拟的静态/动态表现。
图形类
Graphics
以矢量图形式呈现，计算机中由景物的几何模 型与物理属性表示的图形。能体现几何个体， 记录体元的形状参数与属性参数。如工程图纸。
图像类
Image Picture
以点阵图形式呈现，计算机中以具有颜色信息的 点阵表示的图形。更强调整体形式，记录点及它 的灰度或色彩。例如照片、扫描图片等
图形！
……
一图胜千言 A picture is worth a thousand words
为什么？
为什么？
社会已经进入数字化时代，这个时代的特 征是“世界图形/图像时代”。
图形/图像的应用表现在社会生活和生产的 各个领域，各个层面上。
计算机图形学研究的就是用一种最直接的 形式来表示和表现我们生活的这个充满信 息的世界。
第1章 绪论
认识计算机图形学
从认知方式，关注计算机图形学的学科地位； 从表现的视角，理解图形&图像只是基本图元不同组
合的显示方式； 从对图形&图像产生机理的梳理，明确几何计算在计
算机图形学中的地位和作用； 从构造的角度，阐述“模型”的几何品质； 从对计算机图形学的全面解读，认识“计算机图形学”
教学要求(建议)
课堂上注意听讲、重要的是理解 部分补充知识点等内容需要笔记 课堂外一定要看书复习或预习、独立、认
真完成作业 充分利用上机时间、多编程练习
考核要求
考勤
10%
实验
20%
期末考试（课堂教学内容,闭卷）
70％
联系方式
•E-Mail:wychun99@ •TELE:13808997086
计算机图形学
容
1
为什么？
32
是什么？
3
有什么？
34
教什么？
5
怎样教？
36
教材
容
1
为什么？
32
是什么？
3
有什么？
34
教什么？
5
怎样教？
36
教材
容
1
为什么？
32
是什么？
3
有什么？
34
教什么？
5
怎样教？
36
教材
为什么？
DOS为什么被Windows替代？
讲课为什么用PPT？ 文章为什么要有插图？
教什么？
基础 基本几何、几何变换
几何建模——如何在计算机中构造一个客观世界 几何计算、二/三维几何造型、曲线/曲面等
几何的视觉实现——如何将计算机中的虚拟世界展现出来 光栅图形学、图形裁剪、消隐算法、光照模型等
交互技术 图形界面、人机交互等
怎样教：目标
了解图形学的基本问题,掌握图形学的基本概念、 方法和算法
其他
色调(hue)
点/像素
亮度 (lightness)
色饱和度 (saturation)
图像： ▪图元（点/像素） ▪属性信息
1.1 图形/图像—本质
Ø如果用“图形”统一表述图形/图像 Ø而将点/线/圆/像素等通称为“图元(Primitives)”
图形
＝
图元
属性 ＋
1.2 模型与几何
曲面
“模型”是“图形”之本 “模型”由各种“几何” 构造
1.1 图形/图像—图形
白色粗线图形ຫໍສະໝຸດ 图形元素组合绿色细线
图 形 分 解
点划线
1.1 图形/图像—图形
宽度
颜色
图元
点/线/圆
线型
其他
显式属性
图形： ▪图元（点/线/圆） ▪属性信息
层号 参数 关系 其他
隐式属性
1.1 图形/图像—图像
图像
图 像 分 解
点（像素）的组合
有色彩的点
1.1 图形/图像—图像
编制源程序；
书写总结：
以说明问题为原则，不必写得过长； 请勿在报告中贴大段源程序，一些较为重要的算法，
可以摘抄在报告中。
以学号-姓名为名上交。
普通高等教育 “十一五”国家级规划教材
2007年度普通高等教育精品教材 何援军： 计算机图形学 (第二版) 机械工业出版社 2009年1月第2版
教材
教材：教学参考书
怎样教：课堂（理论）教学(36)
讲解
解决
理论、算法
原理、方法和技术
怎样教：课外作业（Home Work）
1 具体算法的实现 巩固理论 实践算法
基本目标
2 给出算法描述 设计数据结构 编制源程序 分析测试结果
一般要求
怎样教：实践教学(12)
给出算法的描述：
包括理论、算法和数据结构。
根据算法和数据结构：
孙家广等.《计算机图形学》(第三版).清华大学 出版社,1998.9.
David F.Rogers.《计算机图形学的算法基础》 （第二版），石教英、彭群生等译，机械工业出 版社，2002.1 .
教学内容
1绪 论 2 基本几何 3 几何变换 4 几何计算 5 二维造型 6 三维造型 7 曲线曲面
8 曲线拟合 9 光栅计算 10 裁剪计算 11 消隐计算 12 颜色模型 13 光照模型 14 交互技术
有什么？
光照模型 消隐算法 几何造型 反走样 线、面裁剪 区域填充 光栅化算法 图形变换
有什么？
广度
计算机图形学
OpenGL等 可视化 图像处理 分形 动画 高级建模 交互技术 曲线曲面
深度
光照模型
有什么？
高级绘制方法 颜色重现
彩色图象量化 光辐射度 光线跟踪 纹理映射 阴影生成 透明效果 基本模型
“模型”的本质是“几何”
通过编程实践掌握图形学的一些基本技能 对算法和数据结构进行实际的训练 严格的逻辑思维能力的培养和提高 计算机图形学的应用和进一步研究的一个入门
怎样教：基础
数学
方法、算法、代数、几何等
数据结构
树结构、链表结构等 排序和分类算法
专业知识
工程知识、美术、动画设计等
计算机系统知识
C、C＋＋等
为什么？
计算机图形学的知识面广
数学（几何计算、近似计算、拓扑结构等） 物理（运动、光学及颜色等） 计算机（算法、数据结构、程序设计、交互技术等） 美学（色彩等） 等综合的知识。
计算机图形学的应用面宽
科学、工程、社会、人文、娱乐等等。
是什么？
IEEE定义： Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer