计算机图形学PPT精品课程课件全册课件汇总
合集下载
2024年度-计算机图形学课件
画。
关键帧动画技术的优缺点
03
优点在于制作灵活、效果好，缺点在于需要手动设置关键帧，
工作量大。
21
过程动画技术
过程动画的概念
通过定义物体的形状、属性以及它们之间的变化过程来生成动画 。
过程动画的实现方法
参数化曲线和曲面、粒子系统、分形等。
过程动画技术的优缺点
优点在于可以生成复杂的自然现象，缺点在于难以精确控制动画效 果。
裁剪算法
用于将三维图形裁剪到指定的视口或裁剪平面内，常见算法有CohenSutherland裁剪算法和Liang-Barsky裁剪算法。
17
三维图形真实感绘制
光照模型
模拟光线在物体表面的反射和折射，常 用光照模型包括Phong光照模型和 Blinn-Phong光照模型。
阴影生成
通过计算光线在物体间的遮挡关系生 成阴影，常见方法有阴影贴图和阴影
从早期的二维图形绘制到现在的 三维图形渲染，计算机图形学经 历了数十年的发展，已经成为计 算机科学中一个重要的分支。
4
计算机图形学的应用领域
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
电影、电视剧中的特效 制作、场景建模等都需 要用到计算机图形学技
术。
工业设计
汽车、飞机、家电等产 品的设计和制造过程中 ，需要进行大量的三维
计算机图形学课件
1
目 录
• 计算机图形学概述 • 计算机图形学基础 • 二维图形生成与处理 • 三维图形生成与处理 • 计算机动画原理与技术 • 计算机图形学应用实例分析
2
01 计算机图形学概 述 3
计算机图形学的定义与发展
定义
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PPT教学课件
2020/10/16
19
• 多边形裁剪 • 双边裁剪——遇到交点向右拐
2020/10/16
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;
2020/10/16
9
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。
2020/10/16
23
• 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。
计算机图形学完整ppt课件
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。
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
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
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。
计算机图形学ppt课件
11
P2 Q
P=(xp,yp) P1
可编辑课件PPT
分两种情形考虑再下一个像素的判定：
P2
若d≥0，中点M在直线上方，取正右方像素P1 (Xp+1,Yp)
M
– 再下一个像素的判别式为：
P1
d1=F((Xp+1)+1,Yp+0.5)=a(Xp+2)+b(Yp+0.5)+c
= d+a d的增量为a
若d＜0，中点M在直线下方，取右上方像素P2 (Xp+1,Yp+1) P2
float dx, dy, y, k;
dx = x1-x0; dy=y1-y0; k=dy/dx ; y=y0; for (x=x0; xx1; x++) drawpixel (x, int(y+0.5), color);
y=y+k;
5
可编辑课件PPT
• 例：画直线段P0(0,0)--P1(5,2)
Q M
P=(xp,yp可) 编P辑1课件PPT
中点画线法
构造判别式：d=F(M)=F(xp+1,yp+0.5) =a(xp+1)+b(yp+0.5)+c 当d<0，M在直线(Q点)下方，取右上方P2； 当d>0，M在直线(Q点)上方，取右方P1； 当d=0，选P1或P2均可，约定取P1；
能否采用增量算法呢？
数值微分(DDA)法
增量算法：在一个迭代算法中，如果每一步的x、 y值是用前一步的值加上一个增量来获得，则称 为增量算法。DDA算法就是一个增量算法。
缺点
– 注意上述分析的算法仅适用于k ≤1的情形。在这种情 况下，x每增加1,y最多增加1。当 k 1时，必须把x， y地位互换，y每增加1，x相应增加1/k。
P2 Q
P=(xp,yp) P1
可编辑课件PPT
分两种情形考虑再下一个像素的判定：
P2
若d≥0，中点M在直线上方，取正右方像素P1 (Xp+1,Yp)
M
– 再下一个像素的判别式为：
P1
d1=F((Xp+1)+1,Yp+0.5)=a(Xp+2)+b(Yp+0.5)+c
= d+a d的增量为a
若d＜0，中点M在直线下方，取右上方像素P2 (Xp+1,Yp+1) P2
float dx, dy, y, k;
dx = x1-x0; dy=y1-y0; k=dy/dx ; y=y0; for (x=x0; xx1; x++) drawpixel (x, int(y+0.5), color);
y=y+k;
5
可编辑课件PPT
• 例：画直线段P0(0,0)--P1(5,2)
Q M
P=(xp,yp可) 编P辑1课件PPT
中点画线法
构造判别式：d=F(M)=F(xp+1,yp+0.5) =a(xp+1)+b(yp+0.5)+c 当d<0，M在直线(Q点)下方，取右上方P2； 当d>0，M在直线(Q点)上方，取右方P1； 当d=0，选P1或P2均可，约定取P1；
能否采用增量算法呢？
数值微分(DDA)法
增量算法：在一个迭代算法中，如果每一步的x、 y值是用前一步的值加上一个增量来获得，则称 为增量算法。DDA算法就是一个增量算法。
缺点
– 注意上述分析的算法仅适用于k ≤1的情形。在这种情 况下，x每增加1,y最多增加1。当 k 1时，必须把x， y地位互换，y每增加1，x相应增加1/k。
- 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)。
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 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
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-
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
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
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；
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；
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
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
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。
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？
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。
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。
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 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
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-
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
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
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；
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；
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
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
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。
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？
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。
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。