计算机图形学PPT精品课程课件全册课件汇总
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2018/6/17 湖北大学 数计学院 2
平时与考试
要求： 1. 不迟到 2. 上课不说话 3. 多提问题与建议 4. 课下多讨论，理论联系实际 考试（成绩分布）：
1、期末考试----40% 2、平
2018/6/17
时----30%
3
3、上机作业----30%
湖北大学 数计学院
第一章
绪论
什么是计算机图形学？
2018/6/17 湖北大学 数计学院 10
迅速发展阶段（60年代初~60年代末）
1962年，MIT林肯实验室的I. E. Sutherland(图 形学之父)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
1962年，雷诺汽车公司的工程师Pierre Bé zier 提出Bé zier曲线、曲面的理论
计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、 生成、处理、显示的学科。 计算机图形学计算机科学中，最为活跃、得到 广泛应用的分支之一
2018/6/17
湖北大学 数计学院
4
1.1 计算机图形学的研究内容
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，构成了计算机图形学的主要研究内容。
湖北大学 数计学院
7
图形与图象
图象纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在 的灰度信息。
图形含有几何属性，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。
图形主要分为两类
基于线条信息表示 明暗图(Shading)
2018/6/17 湖北大学 数计学院 8
1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了超限插 值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构 造曲面。
2018/6/17 湖北大学 数计学院 11
降低成本阶段（60年代末~70年代初）
•存储管显示器出现，大大
降低图形硬件系统成本。
•70年代初，出现一批通用
的、可移植的软件系统。
2018/6/17
湖北大学 数计学院
12
发展成熟阶段（70年代初~80年代初）
•光栅扫描显示器得到推广。 •出现许多新型的图形输入设备，
如各类图形输入板，坐标数字化 仪，跟踪球，鼠标器等。
•GKS、PHIGS等国际标准的建立。
2018/6/17
湖北大学 数计学院
13
光栅图形学迅速发展
区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应
图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图
形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实 感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、 计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。
2018/6/17
湖北大学 数计学院
5
图形：计算机图形学的研究对象 能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观 对象（广义的概念） 包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方 法描述的图形等等 图形的要素
算法纷纷诞生
图形软件标准化
1974年，ACM SIGGRAPH的与ACM成立图形 标准化委员会，制定“核心图形系统”（Core Graphics System）
ISO发布CGI、CGM、GKS、PHIGS
2018/6/17 湖北大学 数计学院 14
真实感图形学
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 1975年，Phong提出了著名的简单光照模型-
几何要素： 刻画形状的点、线、面、体等几何要素 非几何要素： 反映物体表面属性或材质的明暗,灰度,色彩等
2018/6/17 湖北大学 数计学院 6
研究的对象
计算机图形学所研究图形的定义：从客观世界中抽象 出来的带有颜色及形状信息的图和形。
计算机中表示图形的方法
—点阵表示 –枚举出图形中所有的点 –简称为图像（数字图像） –或叫点阵图或位图图像 —参数表示 –形状参数+属性参数 0 –简称为图形 –或叫矢量图形或参数图形
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； 计算机视觉：研究如何用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能
模式识别：研究如何从图形中提取数据及模型，是图形学研究的逆过程；
2018/6/17 湖北大学 数计学院 9
1.2 计算机图形学的发展
1、发展历程
开创阶段（50年代~60年代）
1950年，MIT采用原理类似于示波器阴极射线管（CRT） 作为旋风一号的图形显示器。 1958年，滚筒式绘图仪和平板式绘图仪研制成功。 50年代末，SAGE空中防御指挥系统采用光笔作为输入 设备，标志着交互式图形技术的诞生。
与相关学科的关系
图像变换 （图像处理）
数 字 图 像
图像生成（计算机图形学）
模型（特征）提取 （计算机视觉，模式识别）
数 据 模 型
模型变换 （计算几何）
图像处理：研究客观世界中的各种数字化图像的采集、去噪、压缩、增强、 锐化、复原及重建等；
Βιβλιοθήκη Baidu
计算几何：在数据和模型域中研究几何形体的计算机表示和分析的综合技术；
XX学院 XX 专业
计算机图形学
【全套课件】 授课人：XX XX
主要参考书
谢步瀛，计算机绘图教程，上海同济大学出版社，1995
倪明田、吴良芝，计算机图形学，北京大学出版社， 1999.11
陈传波，陆枫，计算机图形学基础，电子工业出版社，2002 （教材） Donald Hearn, M. Pauline Baker. “Computer Graphics: C version”. Prentice-Hall Inc, 1997 James D. Foley, etc. “Introduction to Computer Graphics”. Addison-Wesley publishing Company, 1996 计算机辅助设计与图形学学报
2018/6/17
y
a1 1 a2 1 a3 1 a4 1 a5 1
a12 a22 a32 a42 a52
a13 a23 a33 a43 a53
a1 4 a2 4 a3 4 a4 4 a5 4
a1 5 a2 5 a3 5 a4 5 a5 5
灰度或颜色 信息
5×5图象
x
直线的参数方程：ax+by+c=0
平时与考试
要求： 1. 不迟到 2. 上课不说话 3. 多提问题与建议 4. 课下多讨论，理论联系实际 考试（成绩分布）：
1、期末考试----40% 2、平
2018/6/17
时----30%
3
3、上机作业----30%
湖北大学 数计学院
第一章
绪论
什么是计算机图形学？
2018/6/17 湖北大学 数计学院 10
迅速发展阶段（60年代初~60年代末）
1962年，MIT林肯实验室的I. E. Sutherland(图 形学之父)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
1962年，雷诺汽车公司的工程师Pierre Bé zier 提出Bé zier曲线、曲面的理论
计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、 生成、处理、显示的学科。 计算机图形学计算机科学中，最为活跃、得到 广泛应用的分支之一
2018/6/17
湖北大学 数计学院
4
1.1 计算机图形学的研究内容
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，构成了计算机图形学的主要研究内容。
湖北大学 数计学院
7
图形与图象
图象纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在 的灰度信息。
图形含有几何属性，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。
图形主要分为两类
基于线条信息表示 明暗图(Shading)
2018/6/17 湖北大学 数计学院 8
1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了超限插 值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构 造曲面。
2018/6/17 湖北大学 数计学院 11
降低成本阶段（60年代末~70年代初）
•存储管显示器出现，大大
降低图形硬件系统成本。
•70年代初，出现一批通用
的、可移植的软件系统。
2018/6/17
湖北大学 数计学院
12
发展成熟阶段（70年代初~80年代初）
•光栅扫描显示器得到推广。 •出现许多新型的图形输入设备，
如各类图形输入板，坐标数字化 仪，跟踪球，鼠标器等。
•GKS、PHIGS等国际标准的建立。
2018/6/17
湖北大学 数计学院
13
光栅图形学迅速发展
区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应
图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图
形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实 感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、 计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。
2018/6/17
湖北大学 数计学院
5
图形：计算机图形学的研究对象 能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观 对象（广义的概念） 包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方 法描述的图形等等 图形的要素
算法纷纷诞生
图形软件标准化
1974年，ACM SIGGRAPH的与ACM成立图形 标准化委员会，制定“核心图形系统”（Core Graphics System）
ISO发布CGI、CGM、GKS、PHIGS
2018/6/17 湖北大学 数计学院 14
真实感图形学
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 1975年，Phong提出了著名的简单光照模型-
几何要素： 刻画形状的点、线、面、体等几何要素 非几何要素： 反映物体表面属性或材质的明暗,灰度,色彩等
2018/6/17 湖北大学 数计学院 6
研究的对象
计算机图形学所研究图形的定义：从客观世界中抽象 出来的带有颜色及形状信息的图和形。
计算机中表示图形的方法
—点阵表示 –枚举出图形中所有的点 –简称为图像（数字图像） –或叫点阵图或位图图像 —参数表示 –形状参数+属性参数 0 –简称为图形 –或叫矢量图形或参数图形
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； 计算机视觉：研究如何用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能
模式识别：研究如何从图形中提取数据及模型，是图形学研究的逆过程；
2018/6/17 湖北大学 数计学院 9
1.2 计算机图形学的发展
1、发展历程
开创阶段（50年代~60年代）
1950年，MIT采用原理类似于示波器阴极射线管（CRT） 作为旋风一号的图形显示器。 1958年，滚筒式绘图仪和平板式绘图仪研制成功。 50年代末，SAGE空中防御指挥系统采用光笔作为输入 设备，标志着交互式图形技术的诞生。
与相关学科的关系
图像变换 （图像处理）
数 字 图 像
图像生成（计算机图形学）
模型（特征）提取 （计算机视觉，模式识别）
数 据 模 型
模型变换 （计算几何）
图像处理：研究客观世界中的各种数字化图像的采集、去噪、压缩、增强、 锐化、复原及重建等；
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计算几何：在数据和模型域中研究几何形体的计算机表示和分析的综合技术；
XX学院 XX 专业
计算机图形学
【全套课件】 授课人：XX XX
主要参考书
谢步瀛，计算机绘图教程，上海同济大学出版社，1995
倪明田、吴良芝，计算机图形学，北京大学出版社， 1999.11
陈传波，陆枫，计算机图形学基础，电子工业出版社，2002 （教材） Donald Hearn, M. Pauline Baker. “Computer Graphics: C version”. Prentice-Hall Inc, 1997 James D. Foley, etc. “Introduction to Computer Graphics”. Addison-Wesley publishing Company, 1996 计算机辅助设计与图形学学报
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a1 1 a2 1 a3 1 a4 1 a5 1
a12 a22 a32 a42 a52
a13 a23 a33 a43 a53
a1 4 a2 4 a3 4 a4 4 a5 4
a1 5 a2 5 a3 5 a4 5 a5 5
灰度或颜色 信息
5×5图象
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直线的参数方程：ax+by+c=0