计算机图形学人机交互绘图技术
计算机科学技术：计算机图形学题库三
计算机科学技术：计算机图形学题库三1、名词解释扫描转换答案：在矢量图形中，多边形用顶点序列来表示，为了在光栅显示器或打印机等设备上显示多边形，必须把它转换为点阵表示。
这种转换称为扫描转换。
2、单选下面对光栅扫描图形显示器描述正确的是（）A.荧光粉涂层均匀离散分布；B.是一种点画设备；C.电子束从顶到底扫描；D.通过控制电子束的强弱实现色彩的强弱；答案：A3、填空题计算机图形系统由（）系统和软件系统组成。
答案：硬件4、填空题在处理图形时常常涉及的坐标系有模型坐标系（），世界坐标系，观察坐标系，设备坐标系。
答案：局部坐标系5、单选计算机图形学与计算机图象学的关系是（）。
A.计算机图形学是基础，计算机图象学是其发展B.不同的学科，研究对象和数学基础都不同，但它们之间也有可转换部分C.同一学科在不同场合的不同称呼而已D.完全不同的学科，两者毫不相干答案：B6、问答题简述中点分割法进行裁剪的过程？答案：中点分割剪取法，主要是对线段不断地进行对分，并排除在区域外的部分，找出线段落在窗口内的部分。
其方法主要是通过求出离线段的一个端点最近并且在区域内的点的方法，来确定线段落在窗口内的端点。
7、问答题局部光照模型和全局光照模型的不同之处是什么？答案：局部光照模型主要是考虑光源发出的光对物体的直接影响。
另外，全局光照模型除了处理光源发出的光之外，还考虑其他辅助光的影响，如光线穿过透明或半透明物体，以及光线从一个物体表面反射到另一个表面等。
8、判断题彩色阴极射线管主要是由红绿蓝三个彩色电子束的亮度不同，进而组合形成各种色彩的。
答案：错9、问答题什么叫做走样？什么叫做反走样？反走样技术包括那些？答案：走样指的是用离散量表示连续量引起的失真。
为了提高图形的显示质量。
需要减少或消除因走样带来的阶梯形或闪烁效果，用于减少或消除这种效果的方法称为反走样。
其方法是①前滤波，以较高的分辨率显示对象；②后滤波，即加权区域取样，在高于显示分辨率的较高分辨率下用点取样方法计算，然后对几个像素的属性进行平均得到较低分辨率下的像素属性。
交互式计算机图形学的发展和应用前景
交互式计算机图形学的发展和应用前景计算机图形学是计算机科学中非常重要的一部分，它涉及到计算机图像、图形处理、三维建模、图形渲染、图形系统等方面。
而交互式计算机图形学是指在计算机图形学中利用人机交互的手段，实现人类对计算机图形的操作、控制和生成。
交互式计算机图形学被广泛应用于计算机游戏、虚拟现实、建筑设计、制造业等领域。
随着计算机技术的不断发展，交互式计算机图形学的应用前景将变得越来越广泛和深入。
交互式计算机图形学的发展交互式计算机图形学的历史可以追溯到20世纪60年代，当时出现了第一个计算机图形学的研究机构，随后又出现了形式化计算机图形学和计算机几何学等研究领域。
然而，由于当时计算机的性能和图形学技术的不足，导致交互式计算机图形学的发展受到很大的限制。
直到20世纪80年代，随着图形学软件、图形卡的出现，交互式计算机图形学得到了快速发展。
在此基础上，OpenGL、DirectX、WebGL等图形编程接口不断推陈出新，使得交互式计算机图形学的应用更加广泛。
交互式计算机图形学的应用前景1. 游戏游戏是交互式计算机图形学最广泛、最深入的应用领域之一。
随着计算机游戏的快速发展，交互式计算机图形学在游戏中的应用也越来越广泛。
从开放式世界的非线性剧情、高精度的人物模型和场景设计到逼真的物理引擎和粒子效果，交互式计算机图形学为游戏提供了更丰富的可玩性和视觉体验，为游戏产业的发展带来了新的动力。
2. 虚拟现实虚拟现实是一种计算机生成的仿真世界，它能够通过交互式计算机图形学实现真实感受，从而提供更加逼真的体验。
目前，虚拟现实已经被应用于火车驾驶模拟、房屋装修、室内设计等领域。
而未来，随着虚拟现实技术的不断完善，交互式计算机图形学在虚拟现实领域的应用将会更加广泛和深入。
3. 建筑设计交互式计算机图形学在建筑设计领域的应用也备受瞩目。
通过使用计算机软件和图形接口，建筑师可以轻松地创建和修改建筑设计。
同时，通过交互式计算机图形学还可以实现3D建筑模型的交互式漫游，让客户更加直观地了解设计方案和效果。
计算机图形学的应用与未来发展趋势
计算机图形学的应用与未来发展趋势随着计算机技术的飞速发展，计算机图形学逐渐在各个领域中得到了广泛的应用。
作为一门涉及到图像、绘制技术、图形模型、光线追踪等内容的学科，计算机图形学早已不再局限于传统的图像处理、动画制作等领域，而是涉及到了更多的层面，不断探索着新的应用领域。
本文将从应用和未来发展趋势两个方面来探讨计算机图形学的现状和未来。
一、计算机图形学的应用1、游戏制作游戏制作是计算机图形学的重要应用领域之一。
随着游戏的日益普及，游戏制作的需求量也越来越大。
如今的游戏作品已经不再是简单的2D图像展示，而是追求更加真实的3D场景模拟、精细的效果制作和逼真的物理引擎模拟，这也要求计算机图形学能够提供更加强大、精细、稳定的技术支持。
2、虚拟现实虚拟现实的出现，让人们的体验从传统的观看、听取等模式转变成为了完全身临其境的感受。
虚拟现实所涉及到的图像处理、图形建模等技术正是计算机图形学的核心领域，只有这些技术不断得到更新和提升，才能给人们带来更加深入、逼真、丰富的体验。
3、工业设计工业设计也是计算机图形学的应用领域之一。
通过计算机图形学提供一套完整、高效、准确的图像处理、渲染、建模等技术，可以为工业设计带来更加便捷的操作、更高的效率、更加准确的设计结果。
4、医学影像分析随着医学影像系统的不断发展，医学影像分析也成为了计算机图形学的一大应用领域。
在医学领域，计算机图形学可以用于影像处理、3D建模、立体显示等方面，提供准确、细致、高精度的技术支持。
二、计算机图形学的未来发展趋势1、多模态技术多模态技术是计算机图形学的未来发展方向之一。
通过多模态技术，可以实现物体的多维度、多角度的显示与处理，更加逼真、全面地呈现出物体的真实特征。
2、虚拟现实和增强现实虚拟现实和增强现实是计算机图形学发展的热门方向。
虚拟现实的发展，将重新定义我们对于世界的认知方式，增强现实则可以在现实场景下展现虚拟物体，为人们的视觉体验提供更加多样、丰富的选择。
第一章计算机图形学简介
第一章 计算机图形学简介
• 在近二十年中，国际标准化组织 （ISO）已经批准的和正在讨论 的与图形有关的标准有： 计算机图形核心系统及其语言联 编（GKS）；三维图形核心系统 及其语言联编（GKS-3D）；程序 员层次交互式图形系统及其语言 联编（PHIGS）；计算机图形元 文件（CGM）；
计算机图形接口（CGI）；基本 图形转换规范 (IGES)；产品数 据转换规范（STEP）等。
• 名称 典型设备 功能 定位 叉丝，指姆轮 输入一个点坐标 笔划 图形输入板 输入一系列点坐标 数值 数字键盘 输入一个整数或实数 选择 功能键、叉丝、光笔 由一个整数得到某种选择 拾取 光笔接触屏幕上已显示图形 通过一种拾取状态来判别 字符串 字符键盘 输入一个字符串
• 交互任务是用户输入到计算机的 一个单元信息，基本任务有四种： 定位、字串、选择、取数。
研究用计算机及其图形设备来 输入、表示、变换和输出图形 的原理、算法及系统。
经过多年的研究与发展，逐渐 形成了多个与图形相关的分支： 计算机图形（Computer Graphics）、图像处理（Image Processing）和模式识别 （Pattern Recognition）。
计算机图形：用计算机生成、 处理和显示的对象。由几何数 据和几何模型利用计算机进行 存储、显示、并修改完善后形 成。 CAD (CAGD), CAM, CAE.
• 1964年孔斯(Steve Coons)在麻 省理工学院提出了用小块曲面 片表示自由型曲面时，使曲面 片边界达到任意高次连续阶的 理论，称之为孔斯曲面。孔斯 和法国雷诺汽车公司的贝齐尔 (Pierre Bezier)并列被称为现 代计算机辅助几何设计技术的 创始人。
《人机交互技术》课程实验指导书
《人机交互技术》课程实验指导书山东大学计算机科学技术学院软件学院《人机交互技术》课程实验教学大纲课程名称：人机交互技术英文名称：Human-computer Interaction Technology课程编号：课程负责人：王璐大纲主撰人：王璐课程总学时：32 实验学时： 16课程总学分：3适用专业及年级: 计算机科学与技术/软件工程系/数字媒体，三年级本科生一．实验教学的目的通过《人机交互技术》实验课程的实践，使学生了解《人机交互技术》与计算机图形、程序设计、认知心理学以及计算机硬件的发展等领域密切相关，并加深学生对人机交互知识的理解，增强学生的实际运用能力和开发高可用性的交互界面的能力。
二．实验教学的任务通过案例学习，让学生了解不同的人机交互模型设计类型，以及成功与失败案例所带来的启示。
通过原型设计使学生了解原型的作用，并了解用户需求对设计一个良好人机交互界面的重要性。
通过原型和界面评估，使学生掌握针对交互系统的评估方法。
三．具体实验题目名称和学时分配、适用专业及实验性质（设计性、综合性、验证性）一个具有语音提示功能的界面，要求设计交互模型，根据实际应用情况来确定是否要用语音。
技术/软件工程SpeechSDK，在公共PC机房，要求配有语音卡、耳麦、扬声器等多媒体设备2 人机交互系统的评估4计算机科学技术/软件工程/数字媒体综合性选开提交所评估的系统评估报告3 （1）基于三维运动捕捉设备的人体骨架信息的获得与处理（2）基于三维运动捕捉设备采集三维运动数据4 数字媒体演示性必开数字媒体专业实验室4 基于Web3D的虚拟漫游交互学习系统：利用Web3D构建一个如图所示的虚拟场景，结合某个主题创建一个知识学习体系，丰富场景中多媒体展示形式，支持多用户漫6计算机科学技术/软件工程/数字媒体综合性必开在普通PC机房进行，要求环游和虚拟环境中的人人交互、人物交互等。
境，建模工具Maya，游戏引擎Web3D，游戏开发环境AptanaStudio5 设计人机交互课程PC端及移动设备上的自定制网页界面。
数字媒体技术在虚拟现实领域中的应用
数字媒体技术在虚拟现实领域中的应用虚拟现实（VR）是一种模拟现实情景的技术，数字媒体技术是该领域的关键驱动力之一。
数字媒体技术涵盖了许多技术领域，包括计算机图形学、计算机视觉、信号处理、模式识别和人机交互等。
这些技术可以用来创建逼真的虚拟环境，使用户可以沉浸在其中。
本文将介绍数字媒体技术在虚拟现实领域中的应用。
一、计算机图形学计算机图形学是虚拟现实中最重要的技术领域之一。
这项技术用于创建3D模型、纹理和光线跟踪等视觉效果。
图形学技术可以模拟现实中的几乎任何场景，包括城市、山脉、海洋和云层等。
它还可以用来创建虚拟角色和动画。
计算机图形学技术的发展使得虚拟现实更加逼真。
以前，虚拟现实只能用来创建非常简单的场景，但现在，随着计算机图形学技术的不断进步，我们可以创建复杂的场景，每个细节都非常逼真。
这项技术还可以用来创建互动的虚拟环境，用户可以通过不同的方式与虚拟环境互动。
二、计算机视觉计算机视觉是另一项关键技术，它用于理解虚拟环境中的图像和视频。
计算机视觉技术包括图像识别、运动跟踪和深度感知等。
这些技术可以用来识别虚拟环境中的物体和人物，使虚拟现实更加真实。
例如，计算机视觉可以用于创建虚拟镜子。
虚拟现实中的镜子需要能够反射虚拟环境中的物体并捕捉用户的反应。
计算机视觉技术可以捕捉用户的反应并将其反映在虚拟环境中。
这种互动的虚拟环境可以模拟现实中的交互，使用户更加沉浸。
三、信号处理和模式识别信号处理和模式识别是另两个重要的技术领域。
信号处理可以用于分析虚拟现实中的声音和音乐，使其更加逼真。
模式识别可以用于识别用户的动作和姿势。
例如，信号处理可以用于创建虚拟演唱会。
虚拟现实中的演唱会需要能够模拟真实的音乐环境，包括音乐的音调、节奏和韵律。
信号处理技术可以分析这些音乐元素，并加以呈现。
这将使用户感觉像是在现场观看演唱会一样。
四、人机交互例如，手势控制可以用于创建虚拟游戏。
虚拟游戏中的玩家需要通过手势来控制角色和物体。
计算机图形学 第5章 图形用户界面和交互输入方法
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光笔也用来输入坐标位置，但必须在实现时进行 某些特殊的处理。由于光笔通过检测屏幕荧光体发射 的光来进行操作，因此在所选的坐标位置上必须有非 零强度级的信号出现。在光栅系统中，可以在屏幕上 绘出彩色背景。只要没有出现黑色区域，光笔可以用 于选择任意的屏幕位置。在无法排除显示中的黑色区 域时（例如向量系统），可以通过创建一个小的发光 图案以供光笔检测，从而将光笔作为定位设备使用。 该图案将在屏幕上移动直到发现了光笔。
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另一方面，有经验的用户强调操作速度。他们不需要多 余的提示和来自键盘或多种“鼠标-按键”的输入。由于有 经验的用户记住了常用动作的缩写，因此经常通过功能键 或同时按下组合键来选择这些动作。
同样，也可以分成几个层次来设计帮助功能，使初学 者进行较为详细的对话，有经验的用户则减少或去掉提示 和消息。帮助功能还可以包含一个或多个辅导性应用，来 介绍该软件的功能和使用方法。
第五章 图形用户界面和 交互输入方法
主要内容: 5.1 用户对话 5.2 图形数据的输入 5.3 输入功能 5.5 交互式构图技术
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5.1 用户对话
对于某种特定的应用，用户模型是设计对话的基础。
用户模型说明所设计的系统能做什么，应具备什么样的图
形操作。这种模型指明了可以显示的对象类型以及如何管
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5.1.5 回退和出错处理
在一系列操作过程中，回退和取消机制是用户界面的另 一个共同的特点。常常在操作完成之前取消该操作，然 而系统将保存操作之前的状态。有了在任一位置回退的 功能，就可以放心地使用系统的各种功能。
可以有多种形式来控制回退操作。一个标准的undo键或 命令可以用来取消一次单个的操作。有的系统可以回退 若干步操作，因此可以把系统回退到某些特定的位置。 在具有多步回退功能的系统中，所有输入均被保存，因 而可以回退并“重复操作”任意一部分。
计算机图形学考题与答案
虚拟现实的基础是对环境的虚拟，面对环境的虚拟又基于计算机图形学运用，近年来计算 机图形学的发展对虚拟现实技术极大的推动，也说明了计算机图形学在虚拟显示技术领域中 的主要领导地位。
虚拟现实的技术因素主要包括图形图像的处理、语音处理与音响、模式识别、人工智能、 传感器等典型的虚拟现实系统基本组成主要包括：效果产生器，实景仿真器，应用系统。在 这几个基本组成中，计算机图形学理论作为基础理论无疑都发挥着巨大的作用。
5，虚拟仿真系统的开发步骤
虚拟仿真又称虚拟现实技术或模拟技术，就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的 技术。从狭义上讲，虚拟仿真是指 20 世纪 40 年代伴随着计算机技术的发展而逐步形成的 一类试验研究的新技术；从广义上来说，虚拟仿真则是在人类认识自然界客观规律的历程中 一直被有效地使用着。由于计算机技术的发展，仿真技术逐步自成体系，成为继数学推理、 科学实验之后人类认识自然界客观规律的第三类基本方法，而且正在发展成为人类认识、改 造和创造客观世界的一项通用性、战略性技术。
与固定网络上的分布计算相比，移动计算具有：移动性，网络条件多样性，可靠性低，网 络通信的非对称性，移动终端的电源能力有限等特点。
为了确保我国在下一代移动通讯产品中具备核心竞争力，提供提供统一、规范的软件平台 接口标准，开发一种高性能、可移植性的移动终端图形系统变得尤为重要。
用户界面 用户接口是人们使用计算机的第一观感，一个友好的图形化用户界面能够大大 提高软件的易用性。在 DOS 时代,计算机的易用性很差,编写一个图形化的界面要费去大量的 劳动,过去传统的软件中有60%的程序是用来处理与用户接口有关的问题和功能的。进入80 年代后,随着 Xwindow 标准的提出,苹果公司图形化操作系统的推出,特别是微软公司 Windows 操作系统的普及,标志着图形学已经全面融入计算机的方方面面。 如今在任何一台 普通计算机上都可以看到图形学在用户接口方面的应用。 操作系统和应用软件中的图形、 动画比比皆是,程序直观易用。很多软件几乎可以不看任何说明书,而根据它的图形或动画界 面的指示进行操作。目前几个大的软件公司都在研究下一代用户界面,开发面向主流应用的 自然、高效、多通道的用户界面。研究多通道语义模型、多通道整合算法及其软件结构和界 面范式是当前用户界面和接口方面研究的主流方向,而图形学在其中起主导作用。
虚拟现实技术中的图形学和人机交互
虚拟现实技术中的图形学和人机交互虚拟现实技术（Virtual Reality）是一项将计算机技术与人类视觉、听觉等感官融合得极其紧密的前沿技术。
在虚拟现实技术中，图形学和人机交互技术是最为重要的核心技术。
本文将从这两者的角度来探讨虚拟现实技术。
一、图形学虚拟现实技术的核心之一——图形学，旨在模拟真实场景，使得用户可以在三维虚拟空间中与对象进行交互，创造出一种逼真的体验感。
在虚拟现实技术中，图形学实现的目标是模拟真实世界的物理规律，使得用户可以“亲临”到一个逼真的虚拟世界中。
其中最关键的是模拟现实光照、物理运动、材质应答等方面的效果。
针对这些要求，在虚拟现实技术中，图形学的研究方向主要是三维建模、图像处理、可视化，其中的每个研究方向都涉及到了许多复杂的算法和技术。
例如，在三维建模中，需要考虑场景的组成、光照、纹理、物理运动等因素；在图像处理中，需要考虑图像的采集和处理。
而这些复杂的算法和技术都需要基于计算机的强大计算能力和存储能力才能够实现。
在虚拟现实技术的发展历程中，图形学一直保持着一个高速发展的态势。
从最开始简单的三维建模，到后来的真实光照、物理运动模拟，再到现在的虚拟现实交互，图形学在各方面都得到了巨大的发展。
特别是在计算机硬件的不断升级和发展中，图形学也逐步实现了更为逼真的场景。
二、人机交互除了图形学，虚拟现实技术中的另一个核心技术就是人机交互。
这是指通过计算机技术，将用户的动作和看法进行感知和解析，并对其进行控制与响应，使得用户可以在虚拟现实空间中实现与场景中对象交互的体验。
在人机交互技术中，最常见的是虚拟现实头戴式显示设备。
这种设备中，通常会内置一些传感器，来实时感知用户的动作。
这样利用传感器可以使得虚拟现实设备以更高的实时性和更快的反应速度对用户的动作进行响应。
而在接收用户的触发后，计算机再通过算法和技术来做出相应的交互反馈，使得用户可以在虚拟世界中获得极致的体验感受。
人机交互技术的应用实际相当广泛，从电子游戏、培训、医学、建筑等各个领域都有重要的应用。
计算机图形学复习题
算机图形学复习题1. 像素（Pixel:Picture Cell）是构成屏幕图像的最小元素。
2. 容器坐标系的坐标原点，默认总是在容器的左上角。
3. 当用户执行不符合系统的操作或提出不正确的要求时，系统必须继续执行下去并与用户进行通讯，即具有容错性。
4. 在RGB 函数的颜色值中，255 表示亮度最高。
5. 矩阵[X Y] 通常称为点（X,Y ）的矢量，X 和Y 是这个矢量沿坐标轴的分量。
6. 扫描仪最重要的参数是光学精度和扫描精度。
7. 把三维物体变为二维图形表示的过程叫做投影变换。
8. 三维物体在计算机内常用的表示方法有线模型、面模型和立体模型三种。
9. 计算机图形的生成过程一般可分为图形的表示、表示图形的显示和图形的显示。
画擦法是图形动画中最简单的一种方法。
画——即是用指定前景色、执行相应程序、画出基本图形；擦——即是用背景色、执行同样程序、再画一遍。
Gif 格式在网络上被广泛使用，支持动画图像，支持256 色，对真彩图片进行有损压缩。
用多祯可以提高颜色准确度。
10. 3D MAX, MAY A 等等都是很好的计算机动画创作工具。
11. 虚拟现实（Virtual Reality ）或称虚拟环境（Virtual Environment）是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界。
12. 若把在线模型中棱线包围的部分定义为面，所形成的模型就是面模型，13. 刻画对象的颜色、材质等，构成了图形的非几何要素。
14. 计算机图形系统由硬件系统和软件系统组成。
15. 容器坐标系包括坐标原点、坐标度量单位和坐标轴的长度与方向。
16. Visual Basic 图形程序设计的步骤包括：（0）程序构思（1）窗体设计（2）代码设计（调试运行（4）保存工程。
17. 扫描仪最重要的参数是光学精度和扫描精度。
18. 由于斜投影与正投影是仿射变换关系，故可以先对三维空间物体做错切变换，然后再做正投影变换求出斜投影。
虚拟现实技术应用主要课程
虚拟现实技术应用主要课程
1. 计算机图形学，这门课程主要涉及计算机生成的图像、图形处理、渲染技术等内容，对于虚拟现实技术的图像生成和呈现至关重要。
2. 人机交互，这门课程主要研究人与计算机之间的交互方式和技术，包括虚拟现实设备的用户界面设计、交互技术等内容。
3. 三维建模与动画，这门课程主要教授三维模型的创建、动画制作等技术，是虚拟现实技术开发中必不可少的一部分。
4. 虚拟现实技术原理与应用，这门课程通常涵盖虚拟现实技术的基本原理、发展历史、应用案例等内容，是学习虚拟现实技术的基础课程之一。
5. 传感器技术，虚拟现实技术通常需要借助传感器来获取用户的动作、位置等信息，因此传感器技术的课程对于虚拟现实技术的学习和应用至关重要。
6. 虚拟现实技术开发与编程，这门课程通常包括虚拟现实技术
的开发工具、编程语言、开发环境等内容，是学习如何实际开发虚拟现实应用的重要课程。
除了上述主要课程外，还有许多相关的选修课程和研究课题，如增强现实技术、虚拟现实技术在医疗、教育、游戏等领域的应用等。
总的来说，虚拟现实技术的学习涉及多个学科领域，需要学习者具备扎实的计算机科学、图形学、感知心理学等方面的知识和技能。
希望以上回答能够全面地解答你的问题。
计算机图形学课程教学大纲
计算机图形学课程教学大纲Final approval draft on November 22, 2020《计算机图形学》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：110053课程名称：计算机图形学英文名称：Computer Graphics课程类别：专业课学时：72学分：3.5适用对象：信息与计算科学专业本科生考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%）先修课程：高级语言程序设计、数据结构、高等代数二、课程简介中文简介：计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科。
它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据已经成为信息领域的一个重要发展趋势。
通过本课程的学习，使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，理解图形绘制的基本算法，学会初步图形程序设计。
英文简介：Computer Graphics is the subject which concerned with how computer builds， processes and shows graphics. Its importance has been shown in people’s more and more intensively need for harmony human-machine interface. Graphics user interface has become an important part of software. It is a significant trend to show abstract conception or data in graphics way. Through the learning of this course, students could master Computer Graphics’basic theories and methods，understand graphics basic algorithms and learn how to design basic graphics program.三、课程性质与教学目的《计算机图形学》是信息与计算科学专业的一门主要专业课。
计算机图形学与人工智能的结合研究
计算机图形学与人工智能的结合研究在当今科技飞速发展的时代，计算机图形学和人工智能作为两个热门领域，它们的结合正引领着一系列令人瞩目的创新和变革。
计算机图形学主要关注如何生成、处理和显示图像、模型等图形数据。
它在影视特效、游戏设计、虚拟现实、建筑设计等众多领域发挥着关键作用。
而人工智能则致力于让计算机模拟人类的智能行为，包括学习、推理、决策等。
当这两个领域相互融合时，产生的协同效应为许多应用带来了全新的可能性。
首先，让我们来看看在图像生成方面的结合。
传统的计算机图形学方法往往需要大量的人工设计和建模工作，才能创建出逼真的图像。
然而，借助人工智能中的深度学习技术，特别是生成对抗网络（GANs），可以自动学习图像的特征和模式，从而生成极具真实感的图像。
比如，在游戏开发中，通过训练 GANs 模型，可以快速生成各种虚拟场景和角色，大大提高了开发效率，同时也提升了游戏的视觉效果。
在三维模型重建方面，计算机图形学与人工智能的结合也展现出了巨大的潜力。
以往，从二维图像重建三维模型是一个复杂且耗时的过程。
现在，利用深度学习算法，可以自动分析图像中的几何形状和纹理信息，实现更精确和高效的三维重建。
这对于文物保护、医学影像分析等领域具有重要意义。
例如，在医学领域，通过对患者的 CT 或MRI 图像进行三维重建，医生可以更直观地了解病变部位的结构，从而制定更精准的治疗方案。
在虚拟现实和增强现实领域，这种结合更是带来了身临其境的体验。
通过人工智能算法对用户的动作和表情进行实时捕捉和分析，计算机图形学能够相应地调整虚拟环境中的场景和物体，使得交互更加自然和真实。
想象一下，当你戴上虚拟现实头盔，进入一个虚拟的世界，你所看到的场景能够根据你的目光、手势和身体动作实时变化，仿佛你真的置身于那个虚拟的空间之中。
此外，在计算机动画制作中，人工智能可以帮助生成更加自然流畅的动作。
传统的动画制作中，角色的动作往往需要动画师一帧一帧地绘制，工作量巨大。
第二章 计算机图形学和计算机辅助设计技术概述
2.2 计算机图形学的发展概况 计算机图形学的起源和发展要追溯到50 计算机图形学的起源和发展要追溯到 50 SAGE。 年代初期的美国战术防空系统SAGE 年代初期的美国战术防空系统SAGE。 二次大战后美国国防部筹划建立一个实时 信息控制系统监视北美的整个空域和地域。 信息控制系统监视北美的整个空域和地域。 SAGE系统有很多公司参加研制， SAGE系统有很多公司参加研制，整个技术 系统有很多公司参加研制 方案由麻省理工学院(MIT)林肯实验室负责 林肯实验室负责。 方案由麻省理工学院 ( MIT) 林肯实验室负责 。 该系统在1957年投入使用， 60年代中期逐渐 1957年投入使用 该系统在1957年投入使用，到60年代中期逐渐 淘汰，整个计划并未最终完成， 淘汰，整个计划并未最终完成，但这一尝试却 是交互式图形显示技术的起源。 是交互式图形显示技术的起源。
从50年代初到60年代中，麻省理工学院还 50年代初到60年代中， 年代初到60年代中 积极从事现代计算机辅助设计/ 积极从事现代计算机辅助设计 / 制造技术的开 拓性研究， 拓性研究，先后在这里诞生了世界上第一台数 控铣床和APT数控加工自动编程语言。 APT数控加工自动编程语言 控铣床和APT数控加工自动编程语言。 在这样的历史背景下，麻省理工学院的博 在这样的历史背景下， 士生Ivan Sutherland于 1962年发表了一篇题 士生 Ivan Sutherland 于 1962 年发表了一篇题 Sketchpad： --机对话图形通讯系统 机对话图形通讯系统” 为 “ Sketchpad： 人 -- 机对话图形通讯系统 ” 的博士论文， 的博士论文，研制出第一台光笔交互式图形显 示器，这就是最初的计算机图形系统。 示器，这就是最初的计算机图形系统。
计算机图形学技术的新发展与应用前景
计算机图形学技术的新发展与应用前景计算机图形学技术的新发展：1.虚拟现实（Virtual Reality，VR）：通过计算机技术模拟出的虚拟世界，用户可以与之互动，感受身临其境的体验。
2.增强现实（Augmented Reality，AR）：在现实世界中，通过计算机技术增加虚拟元素，用户可以与之互动。
3.3D打印：利用计算机图形学技术，将虚拟模型转化为实体模型，广泛应用于制造业、医疗、建筑等领域。
4.计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）：利用计算机图形学技术进行产品设计，提高设计效率，降低成本。
5.计算机辅助制造（Computer-Aided Manufacturing，CAM）：利用计算机图形学技术，实现制造过程的自动化、智能化。
6.数字图像处理：利用计算机图形学技术对图像进行处理，提高图像质量，实现图像识别、分析等功能。
7.计算机动画：利用计算机图形学技术制作动画，包括二维动画和三维动画。
8.图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）：利用计算机图形学技术，设计友好的用户界面，提高用户体验。
9.教育：虚拟现实、增强现实等技术在教育领域的应用，可以为学生提供更加生动、直观的学习体验。
10.医疗：计算机图形学技术在医学领域的应用，如三维影像重建、虚拟手术等，可以提高诊断和治疗效果。
11.娱乐：计算机图形学技术在游戏、电影、音乐等娱乐领域的应用，可以提供更加丰富、立体的娱乐体验。
12.制造业：计算机辅助设计、计算机辅助制造等技术在制造业的应用，可以提高生产效率，降低成本。
13.建筑：计算机图形学技术在建筑领域的应用，如三维建模、虚拟现实等，可以提高设计效果，降低建筑成本。
14.交通：计算机图形学技术在交通领域的应用，如智能导航、三维地图等，可以提高出行效率，降低交通事故。
15.环境保护：计算机图形学技术在环保领域的应用，如三维仿真、数据分析等，可以提高环保监测效果。
计算机图形学中的图形概念ComputerGraphics计算机图形学
图像增强、边缘提取和图像分割、图像压缩、纹理分析、形 状特征提取、模式识别和三维形体重建等。
❖ 50年代 1.2 计算机图形学的发展史
12) 1914965年9年，，第美一国台C电al子co计m算p公机司的研问制世出推的动世了界许上多第学一科台的滚 发展筒和式新绘学图科机的，建使立计，算其机中辅就助包绘括图现仪代开图始形代学替技人术工。绘图。
计算机动画和艺术
计算机模拟和仿真
虚拟现实 (virtual reality, VR)
（1）计算机辅助1设.3计计与算制机造图形学的应用
应用CAD系统进行设计，可1）获得产品的精确表示和显示结果，2）在计算 机中建立对象的数据模型，3）进行各种性能分析计算，4）对设计做修改， 5）制造过程和设计结果联系起来，设计结果直接传送至后续工艺进行加工。
❖ 60年代 1.2 计算机图形学的发展史
1962年，MIT林肯实验 室的I. E. Sutherland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， --确定了 交互图形学作为一个学 科分支（提出基本交互 技术、图元分层表示概 念及数据结构…)
❖ 目前国际上应1用.2较计广算的机图形学的发展史
进行产品的设计、修改、
D观ass察au，lt 从Sy而ste使m设公计司活的动CATIA
变得直观、简单、高效。
PT公司的Pro/Engineer系统
❖ 70年光代栅图形学迅速发1展.2，计区域算填充机、图裁剪形、消学隐的等基发本图展形史概念、及其相应算法纷 纷诞生 1971年，法国雷诺汽车公司的贝塞尔(Bézier)发表了一种用控制多边形定义曲线 和曲面的方法。同期，法国雪铁龙汽车公司的德卡斯特里奥也独立地研究出与贝 塞尔类似的方法。孔斯和贝塞尔被称为现代计算机辅助几何设计的奠基人。 图形软件标准化 ❖ 1974年，ACM SIGGRAPH的与“与机器无关的图形技术”的工作会议 ❖ 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
解读计算机图形学的演进与未来发展趋势
解读计算机图形学的演进与未来发展趋势计算机图形学是一门研究计算机生成、处理和显示图像的学科。
随着计算机技术的逐步发展，计算机图形学也经历了多个阶段的演进，为我们带来了许多优秀的图像处理和生成技术。
本文将对计算机图形学的演进历程以及未来的发展趋势进行解读。
1. 早期计算机图形学的发展早期的计算机图形学主要关注于图像的显示和输入技术。
在20世纪60年代，计算机硬件条件有限，图像处理能力较弱。
此时图形学主要应用是在计算机辅助设计(CAD)领域，用于辅助工程师进行设计和绘制。
2. 三维图形学的崛起随着计算机硬件性能的提高，20世纪70年代和80年代，三维图形学开始逐步崛起。
此时的图形学主要关注于三维模型的建模、渲染和动画等技术。
三维图形学的发展为现代电影制作和游戏开发等领域提供了强大的支持，让人们可以创造出逼真的虚拟世界。
3. 计算机图形学的应用拓展随着计算机技术的快速发展，计算机图形学的应用范围也得到了进一步拓展。
除了娱乐和设计领域，图形学还被广泛应用于医学图像处理、虚拟现实、计算机辅助医疗等领域。
图形学的应用正在深入到人们的日常生活中，为人们提供更多的便利和乐趣。
4. 计算机图形学的未来发展趋势计算机图形学的未来发展将主要集中在以下几个方面：4.1. 实时渲染技术实时渲染是计算机图形学领域一个重要的研究方向。
随着虚拟现实和增强现实技术的发展，对实时渲染的要求越来越高。
未来的发展将着重于提高实时渲染的性能和质量，使得虚拟世界更加逼真和沉浸式。
4.2. 计算机视觉与图像处理计算机视觉和图像处理是计算机图形学领域的重要分支。
随着深度学习等人工智能技术的进步，计算机视觉和图像处理在智能驾驶、人脸识别、图像检索等领域有着广阔的应用前景。
未来的发展将致力于将计算机视觉和图像处理与图形学相结合，实现更多复杂任务的自动化和智能化。
4.3. 虚拟现实与增强现实虚拟现实和增强现实是计算机图形学领域较为热门的研究方向。
随着移动设备和头戴式显示器的普及，虚拟现实和增强现实正在逐渐走入人们的日常生活。
人机交互技术在计算机教育中的实践案例
人机交互技术在计算机教育中的实践案例随着计算机科技的不断发展，人机交互技术在各个领域中得到了广泛应用，其中之一便是教育领域。
人机交互技术在计算机教育中扮演着重要的角色，通过创新的交互方式和工具，提升了学生的学习体验和学习效果。
本文将介绍在计算机教育中应用人机交互技术的实践案例，并探讨其对学生学习的影响。
一、虚拟实验室提升实践能力传统的计算机教育中，学生通常需要借助实验室设备进行实践，然而实验室资源有限，不容易满足所有学生的需求。
而通过人机交互技术，可以创建虚拟实验室，为学生提供更为便捷、灵活的实践环境。
以计算机网络课程为例，通过虚拟实验室，学生无需亲自配置物理设备，只需通过电脑和网络连接，便可进行网络实验。
学生可以自由探索网络拓扑，设置路由器、交换机等网络设备的参数，实时观察数据包传输情况，进行网络故障诊断等。
虚拟实验室不仅节省了实验设备的成本，更能够提高学生的实践能力，培养其解决实际问题的能力。
二、智能化辅助学习系统提升个性化教育学生的学习效果往往受到个体差异的影响，传统的一刀切教学方式不能满足每个学生的需求。
而通过人机交互技术，可以开发智能化的辅助学习系统，个性化地辅导学生的学习。
智能化辅助学习系统利用学习者的交互数据和学习历史，通过智能算法分析学生的学习水平和学习风格，为其提供个性化的学习资料和学习计划。
系统可以根据学生的弱点提供针对性的辅导，通过错题集、自适应练习等方式帮助学生加强相关知识点的学习。
这种个性化教学方式能够更好地满足学生的需求，提高学生的学习积极性和学习效果。
三、增强现实技术提升互动体验增强现实技术是一种将虚拟信息与真实世界进行结合的技术，通过拓展学习场景，提升学生的互动体验。
在计算机教育中，增强现实技术可以为学生提供更丰富、生动的学习内容。
例如，在学习计算机图形学的课程中，通过增强现实技术，学生可以利用手机或其他设备扫描教科书中的图像，将静态平面图像转化为动态、立体的图像。
浅析计算机图形学的应用状况
浅析计算机图形学的应用状况摘要：计算机图形学作为一种重要的学科和技术，在现代社会得到了广泛的应用和发展。
本文从三个方面对计算机图形学的应用状况进行了浅析：游戏和娱乐、虚拟现实和工业设计等领域的应用。
随着信息技术的不断发展和人们对生活质量的不断提高，计算机图形学在未来的发展空间也将越来越广阔。
关键词：计算机图形学；应用状况；游戏和娱乐；虚拟现实；工业设计正文：一、游戏和娱乐计算机图形学在游戏和娱乐领域的应用最为广泛。
通过计算机图形学技术，游戏开发人员可以创造出逼真的游戏场景、人物角色和各种特效，为玩家带来更加真实的沉浸式体验。
例如，著名的游戏《使命召唤》和《战争机器》等游戏，在游戏场景、人物模型和特效等方面，均采用了先进的计算机图形学技术，为玩家带来了更加逼真的游戏体验。
另外，在娱乐领域，计算机图形学也得到了广泛应用。
例如，电影制作中常常需要使用计算机图形学技术制作出特殊效果，如《阿凡达》、《变形金刚》等电影，都采用了计算机图形学技术。
此外，现代艺术中也出现了许多使用计算机图形学技术制作的艺术作品，这些作品为我们呈现出了异于常规的艺术表现形式。
因此，可以说，计算机图形学已经成为了游戏和娱乐领域中不可或缺的一部分。
二、虚拟现实虚拟现实技术是一种基于计算机图形学的技术，它可以模拟出逼真的虚拟场景，使用户可以在虚拟世界中进行交互式体验。
虚拟现实技术应用广泛，包括游戏、教育、医疗、军事等领域。
例如，在医疗领域，虚拟现实技术可以用来模拟手术过程、进行医学培训等；在军事领域，虚拟现实技术可以用来进行战术演习、实战模拟等。
三、工业设计计算机图形学在工业设计领域的应用也十分重要。
工业设计师可以利用计算机图形学技术，快速地建立出3D模型，进行产品设计和改进。
同时，计算机图形学还可以帮助工业设计师进行产品展示和宣传。
例如，在汽车工业中，计算机图形学被广泛应用于汽车设计和展示。
通过计算机图形学技术，工业设计师可以创建出逼真的汽车模型，展示产品外观和内部结构。
计算机图形学名词解释
第一章：计算机图形学：怎样用计算机生成、处理和显示图像的学科。
图形：能够在人们视觉系统中形成视觉印象的对象称为图形，包括自然景物和人工绘图。
数字图像处理：针对图像进行各种加工以改善图像的效果,为图像分析做准备。
位图：显示屏幕上的矩形阵列的0,1表示。
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，包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等像素：构成屏幕（图像）的最小元素。
分辨率：阴极射线管在水平或垂直方向单位长度上能识别的最大像素个数。
颜色查找表：是一维线性表、其每一项的内容对应一种颜色，其长度由帧缓存单元的位数决定。
作用：在帧缓存单元位数不增加的情况下，具有大范围内挑选颜色的能力；对颜色进行索引光栅扫描式图形显示器（画点设备）：帧缓存（数字设备）+寄存器+DAC（数模转换）+电子枪+光栅显示器（模拟设备）具有N个位面的帧缓存，颜色查找表至少有N位字宽（实际为W，W>N），有2n项，可同时显示2n个颜色（灰度级），总共可以有2w个。
（全色光栅扫描图形显示器/全色帧缓存：三种原色电子枪，每种原色的电子枪有8个位面，组合成224种颜色，帧缓存至少为24位，每组原色配一个颜色查找表）显卡作用：根据CPU提供的指令和有关数据将程序运行过程和结果进行相应处理、并转换成显示器能够接受的文字和图形显示信号，通过屏幕显示出来。
虚拟现实系统：由计算机生成的一个实时的三维空间。
虚拟现实系统的3I特性：沉浸（immersion）、交互（interaction）、想象（imagination）第二章：图形标准：图形系统及其相关应用系统中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准，以及供图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准。
前者称为数据及文件格式标准，后者称为子程序界面标准。
（计算机图形接口（CGI）、计算机图元文件（CGM）、图形核心系统（GKS）、程序员层次交互式图形系统（PHIGS）、基本图形转换规范（IGES）、产品数据模型转换标准（STEP）、计算机图形参考模型（CGRM））图形系统标准的作用：方便不同系统间的数据交换；方便程序移植；硬件隔离，实现图形系统的硬件无关性。
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6. 字符串
键盘是目前输入字符串最常用的设备. 写字板输入字符曾经也很流行
书写时笔画的次序可被系统记录下来，因 而比脱机扫描输入识别具有更多信息，具 有更高的识别率。
许多用于产生定位输入的物理设备均可以用作笔画设备， 如鼠标、轨迹球和图形输入板等。
轨迹球
3. 定值设备（Valuator）
用于为应用程序输入一个值（如在旋转某一对象时输入 一个旋转角度、缩放对象时输入一个比例因子以及输入 文字高度、字体大小比例因子等）
输入方式
直接输入数值
通过字符串取值
通过比例尺输入
定值的几种方法
4. 选择
选择是在某选择集中选出一个元素，它可以用于指定命 令，确定操作对象或选定属性等
选择功能可用功能键
可用鼠标移动光标到要选图
元附近的位置，按下鼠标的
按钮，通过软件选择距光标
最近的图元
画图中的选项
菜单功能使用最普遍，也是非常重要的一种交互方法。 使用菜单可改善应用系统用户接口的友好性。
执行上下记数控制命令
旋钮
物理设备
包括旋钮、键盘、数字化仪、鼠标、方向键、编程功能键 等
4. 选择设备（Choice）
用于为应用程序在多个选项中选定一项（如选择功能 或图形元素等）
输入方式
包括直接或间接在屏幕上进行选择
字符串选择
时间扫描
手写输入 声音输入等
触摸屏
物理设备
包括光笔、触摸屏、数字化仪、鼠标、操纵杆、跟踪球, 字符串输入设备、编程功能键、声音识别仪等。
5．拾取设备（Pick）
用于在处理的模型中选取一个对象，从而为应用型操作确 定目标
输入方式:
直接在屏幕上选取 时间扫描 字符串选取
物理设备
笔型字符识别器
包括各种定位设备、编程功能键、字符串输入设备等
6．字符串设备（String)
用于向应用程序输入字符串（如为某对象确定名字、 为某图纸输入加注文字等） 输入方式:
手
写
平
板
电
指点杆
脑
2. 笔画
笔画输入用于输入一组坐标点，相当于多次调用定位输 入。输入的一组点常用于显示折线或作为曲线的控制点。
笔画设备
鼠标、轨迹球、游戏棒连续移
动的信号经转换成为一组坐标值。
图形输入板的连续模式可通过按
键激活。当光标在图形输入板表
面上移动时，就产生一组坐标值。
手写板
3. 定值
输入设备工作，程序等待接收数据 请求满足
2. 样本模式
应用程序和输入设备同时工作
输入设备不断地产生数据，并把数据输入数据缓存区，数据缓存区的内 容不断刷新。程序在运行时若遇到采样语句，就到数据缓存区中读取数 据。程序所取得的就是最新的数据
优点
对连续的信息流输入比较方便 可同时处理多个输入设备的输入信息
键盘输入 手写输入 声音输入 菜单输入
物理设备
字母键盘、数字化仪、光笔、声音 识别仪、触压板等
基本交互任务
1. 定位 2. 笔画 3. 定值 4. 选择 5. Hale Waihona Puke 取 6. 字符串1. 定位
• 定位是确定平面一点(x, y)或空间一点(x, y, z)的坐标。
直接定位是用定位设备直接指定某个点的位置 间接定位是通过定位设备的运动控制屏幕上的光标进行定位
1. 定位设备(Locator)
用于指定用户空间的一个位置（如指定一个圆的圆心等） 输入方式包括直接或间接在屏幕上输入,设置数值坐标等
触摸板
键盘
2. 笔画设备（Stroke）
用于指定用户空间中一组有序点的位置（如指定一条折 线的顶点组、指定一条自由曲线的控制点等） 输入方式与定位设备的输入方式一致。 物理设备
语音输入也是字符串输入以及功能选 择的一种输入方法.
语音输入需要使用语音识别技术。
手写板 语音输入
基本交互模式
现在最常用的三种基本交互模式
•请求模式（request mode） •样本模式（sample mode） •事件模式（event mode）
现代的计算机图形输入系统往往不是单一地使用一种输入 方式，而是多种输入方式的混合使用，即一个应用程序可以 使用多种控制方式,使用几种不同的输入设备。
对话框和键盘上的按键也可提供选择功能。
对话框的内容极丰富，在对话框中通常用于选择功能的是选择 开关及radio按钮（单选按钮，以小圆框打点表示被选中）
键盘选择也极为简单，如击数字键“1”表示使用绿色绘制，“2” 表示使用蓝色绘制等
5. 拾取
拾取的功能是选择图形对象，用于选 择场景中即将进行变换或编辑的部分。 拾取一个对象的方法有：
定值输入用于设置物体旋转角度、缩放比例因子等。它
是要在给定的数字范围内输入一个值
可用键盘键入数值. 可用软件的方法在屏幕上绘制
一刻度尺或比例尺，用户可用 定位设备控制光标在尺子上移 动实现数值的输入。 用刻度盘实现数值输入的原理 也一样，操作员控制从圆心出 发的线段绕圆心旋转，根据显 示的角度读数或比例数据来定 值. 如果要输入一个精确的数，最 好还是用键盘输入。
1.请求模式
应用程序和输入设备交替工作 当程序运行时，输入设备处于等待 状态，等待程序的请求； 当程序运行到request语句时就向输 入设备提出输入请求，同时程序停 止运行，等待输入设备输入数据； 输入设备立即进入工作状态，直到 请求满足之后，程序才继续运行； 输入设备重新处于等待状态；
程序工作，输入设备等待程序请求 遇到请求指令（request)
缺点
可能会失掉某些输入信息
程序工作
输入设备工作
数据采样
数据缓冲区
数据产生
3. 事件模式
人机交互与人机界面
人机交互的定义
• 人机交互（human computer interaction）
– 是指用户与计算机系统之间的通信，它是人与计算机之间各种符号和 动作的双向信息交换。
两种交互设备
基本的图形输入设备
1. 定位设备（Locator） 2. 笔画设备（Stroke） 3. 定值设备（Valuator） 4. 选择设备（Choice） 5. 拾取设备（Pick） 6. 字符串设备（String）