计算机图形学第1章电子教案
计算机图形学第1_4章课件
第一章导论1孔令德.计算机图形学基础教程（Visual C++版）〔M〕.北京：清华大学出版社，2008孔令德.计算机图形学实践教程（Visual C++版）〔M〕.北京：清华大学出版社，2008孔令德.计算机图形学基础教程（Visual C++版）习题解答及编程实践〔M〕.北京：清华大学出版社，2010孔令德.计算机图形学课程设计教程（Visual C++版）〔M〕.北京：北京大学出版社，2010 参考文献2计算机图形学的应用领域计算机图形学的概念计算机图形学的相关学科Ivan E.Sutherland对计算机图形学的贡献光栅扫描显示器工作原理位面与帧缓冲器三维图形显示技术LOD与IBR热点技术本章学习目标31.1 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与发展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 计算机图形学研究的热点技术1.8 本章小结本章内容41.1 计算机图形学的应用领域“CG”是计算机图形学（Computer Graphics）的缩写。
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游戏、电影、科学、艺术、商业、广告、教学、培训和军事等领域获得了广泛的应用。
5计算机游戏的核心技术来自于计算机图形学，如多分辨率地形、角色动画、天空盒、碰撞检测、粒子系统等。
人们学习计算机图形学的一个潜在目的就是从事游戏开发。
计算机游戏主要包括单机游戏、网络游戏和网页游戏等几种类型。
由Eidos公司推出的《古墓丽影》动作冒险系列游戏，成功地创造了虚拟人物劳拉（Lara Croft）和各种三维场景。
《古墓丽影》凭借巧妙的机关、逼真的动作，美丽的画面赢得了人们的喜爱，开创了三维动作冒险游戏的新纪元。
1.1.1 计算机游戏(Computer Game)6古墓丽影游戏截屏图7历代劳拉形象对比图891011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。
计算机图形学教案
计算机图形学教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍介绍计算机图形学的定义、发展和应用领域解释图形学与图像学的区别1.2 图形学基本概念什么是点、线、面、体坐标系统和变换矢量与标量的概念1.3 图形处理基本技术光栅图形表示方法矢量图形表示方法图形变换技术1.4 图形软件简介Windows图形子系统OpenGL图形库DirectX图形库第二章：二维图形绘制基础2.1 基本绘图命令画点、画线、填充图形使用不同颜色和线型2.2 图形属性设置颜色、线型、字体、大小等属性图形对象的属性和方法2.3 图形变换平移、旋转、缩放镜像和对称矩阵运算2.4 图形裁剪非齐次裁剪齐次裁剪裁剪算法实现第三章：三维图形绘制基础3.1 三维坐标系统右手坐标系和左手坐标系世界坐标系和视图坐标系3.2 三维图形的表示方法三维线条、曲面和体元参数曲线和参数曲面3.3 三维图形变换三维变换（平移、旋转、缩放）四元数和球面插值3.4 光照模型基本光照模型（Lambert、Blinn-Phong）材质属性和纹理映射第四章：图形界面设计4.1 用户界面设计原则设计美观、易用、一致的界面布局、颜色、字体和图标的应用4.2 常用界面控件按钮、输入框、列表框、滑动条等事件处理机制4.3 界面布局方法绝对布局和相对布局表格布局和网格布局4.4 界面美观与用户体验界面美观的要素提高用户体验的方法第五章：图形交互技术5.1 交互技术概述交互技术在图形学中的应用鼠标、键盘和其他输入设备5.2 交互操作选择、拖动、缩放、旋转等操作交互式绘图和建模5.3 事件处理事件类型和事件处理函数回调和事件队列5.4 图形对话框和消息框创建图形对话框和消息框弹出菜单和工具栏设计第六章：图形算法6.1 图形算法概述图形算法的定义和重要性算法评估标准和性能分析6.2 填充算法扫描线填充算法填充规则和多边形分类抗锯齿技术6.3 裁剪算法凸多边形裁剪凹多边形裁剪球面插值和球面贴图6.4 视图转换投影变换（正交、透视）视图矩阵和视锥体视图空间的裁剪第七章：曲面建模7.1 曲面建模基础参数曲面和非参数曲面曲线和曲面的拟合方法7.2 贝塞尔曲线和曲面贝塞尔曲线和曲面的定义贝塞尔族的性质和构造方法7.3 B样条曲线和曲面B样条曲线和曲面的定义B样条族的性质和构造方法7.4 细分曲面细分曲面的基本概念细分曲面的构造算法第八章：渲染技术8.1 渲染基础渲染管线和渲染流程光栅化技术和抗锯齿8.2 材质和光照模型材质属性及其对渲染的影响基于物理的渲染和实时渲染技术8.3 阴影技术软阴影和硬阴影阴影映射技术8.4 全局光照和实时光照全局光照模型（BSSRDF）实时光照模拟（基于物理的渲染）第九章：动画与虚拟现实9.1 动画基础动画的类型和制作方法关键帧动画和动力学模拟9.2 骨骼动画和蒙皮技术骨骼结构和解算方法蒙皮算法的实现9.3 虚拟现实技术虚拟现实的概念和应用领域VR硬件设备和软件平台9.4 增强现实技术增强现实的概念和原理AR应用案例和开发工具第十章：计算机图形学项目实践10.1 项目实践概述项目选题和需求分析项目进度管理和团队协作10.2 项目设计与实现技术选型和工具链选择项目模块划分和实现细节10.3 项目测试与优化功能测试和性能测试优化方法和技巧10.4 项目汇报与总结项目汇报的准备和注意事项项目经验和教训的总结重点解析计算机图形学的基本概念和图形学与图像学的区别图形学中的点、线、面、体的表示和坐标系统、变换图形表示方法：光栅图形和矢量图形图形软件：Windows图形子系统、OpenGL图形库、DirectX图形库二维图形绘制基础：绘图命令、图形属性、图形变换、图形裁剪三维图形绘制基础：三维坐标系统、三维图形表示方法、三维图形变换、光照模型图形界面设计：界面设计原则、常用界面控件、界面布局方法、界面美观与用户体验图形交互技术：交互技术概述、交互操作、事件处理、图形对话框和消息框图形算法：填充算法、裁剪算法、视图转换曲面建模：参数曲面、贝塞尔曲线和曲面、B样条曲线和曲面、细分曲面渲染技术：渲染基础、材质和光照模型、阴影技术、全局光照和实时光照动画与虚拟现实：动画基础、骨骼动画和蒙皮技术、虚拟现实技术、增强现实技术计算机图形学项目实践：项目实践概述、项目设计与实现、项目测试与优化、项目汇报与总结图形学中复杂图形的绘制和处理技术图形算法的优化和性能分析三维图形的纹理映射和曲面建模技术实时渲染技术和基于物理的渲染方法动画制作和虚拟现实应用的开发和实践项目实践中的团队协作和项目管理技巧。
计算机图形学电子教案
计算机图形学电子教案第一章：计算机图形学概述1.1 图形与图像的区别与联系1.2 计算机图形学的基本概念1.3 计算机图形学的发展历程1.4 计算机图形学的主要应用领域第二章：图形表示与建模2.1 图形的基本元素与属性2.2 向量表示法与栅格表示法2.3 图形建模技术2.4 参数曲面与非参数曲面第三章：图形变换3.1 二维变换3.2 三维变换3.3 齐次坐标与变换矩阵3.4 坐标变换在图形处理中的应用第四章：二维图形算法4.1 直线与圆的算法4.2 填充算法4.3 裁剪算法4.4 图形合成算法第五章：三维图形算法5.1 三维图形的算法5.2 光照模型与材质属性5.3 纹理映射与贴图5.4 三维图形的渲染与显示技术第六章：虚拟现实与增强现实6.1 虚拟现实技术的基本概念与原理6.2 虚拟现实系统的硬件与软件设备6.3 虚拟现实技术的应用领域6.4 增强现实技术的基本原理与应用第七章：计算机动画与视频处理7.1 计算机动画的基本概念与类型7.2 动画制作的基本原理与技术7.3 视频处理与压缩技术7.4 动画与视频在计算机图形学中的应用第八章：计算机图形学软件与应用8.1 计算机图形学软件的分类与功能8.2 常见计算机图形学软件介绍8.3 计算机图形学在实际应用中的案例分析8.4 计算机图形学软件的发展趋势第九章：计算机图形学与9.1 计算机图形学与的结合领域9.2 计算机视觉与图形学的关联9.3 机器学习在计算机图形学中的应用9.4 在计算机图形学未来发展中的作用第十章：计算机图形学实验与项目实践10.1 计算机图形学实验概述10.2 常见计算机图形学实验项目介绍10.3 计算机图形学项目实践案例分析10.4 计算机图形学实验与项目实践的意义与价值重点和难点解析一、图形与图像的区别与联系：理解图形和图像在计算机图形学中的定义和区别是基础，重点关注它们的物理表示和应用场景。
二、计算机图形学的基本概念：掌握计算机图形学的定义、目标、任务和研究领域，理解图形系统和图形处理的基本概念。
《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。
计算机图形学电子教案c
计算机图形学电子教案C第一章：计算机图形学简介1.1 图形与图像的区别与联系1.2 计算机图形学的应用领域1.3 计算机图形学的发展历程1.4 计算机图形学的基本概念1.5 本章小结第二章：图形表示与几何变换2.1 图形的基本元素与表示2.2 向量与矩阵2.3 几何变换2.4 坐标变换2.5 本章小结第三章：直线与曲线的绘制3.1 直线绘制算法3.2 圆与椭圆的绘制3.3 参数曲线与非参数曲线3.4 贝塞尔曲线与B样条曲线3.5 本章小结第四章：图形裁剪与填充4.1 裁剪算法4.2 填充算法4.3 扫描线算法4.4 抗锯齿技术4.5 本章小结第五章：三维图形表示与变换5.1 三维坐标系与三维图形表示5.2 三维变换5.3 视图变换5.4 投影变换5.5 本章小结第六章：三维建模与曲面建模6.1 三维建模基础6.2 基本三维模型创建6.3 曲面建模技术6.4 参数曲面与非参数曲面6.5 本章小结第七章：光照与材质7.1 光与影的基本概念7.2 基本光照模型7.3 材质的表示与映射7.4 环境映射与贴图7.5 本章小结第八章：纹理映射与纹理合成8.1 纹理映射的基本概念8.2 纹理坐标的8.3 纹理合成算法8.4 多重纹理映射8.5 本章小结第九章：渲染技术9.1 渲染基础9.2 光栅化算法9.3 阴影技术9.4 反走样技术9.5 本章小结第十章：计算机图形学应用实例10.1 3D游戏设计与开发10.2 虚拟现实与增强现实10.3 计算机辅助设计（CAD）10.4 计算机辅助制造（CAM）10.5 本章小结重点和难点解析重点一：图形与图像的区别与联系解析：图形与图像在计算机图形学中是两个核心概念，理解它们的区别与联系对于学习后续内容至关重要。
图形通常指的是由数学公式或者算法的矢量数据，可以无限放大而不失真；而图像则是二维的像素阵列，放大后会失真。
两者在表示方法、处理技术和应用领域等方面都有所不同。
重点二：几何变换解析：几何变换是计算机图形学的基础，包括平移、旋转、缩放等，这些变换对于图形的处理和视图的变换至关重要。
计算机图形学教案
计算机图形学教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍计算机图形学的定义计算机图形学的发展历程计算机图形学的应用领域1.2 图形与图像的区别图像的定义图形的定义图形与图像的联系与区别1.3 计算机图形学的基本概念像素与分辨率矢量与栅格颜色模型图像文件格式第二章：二维图形基础2.1 基本绘图函数画点函数画线函数填充函数2.2 图形变换平移变换旋转变换缩放变换2.3 图形裁剪矩形裁剪贝塞尔曲线裁剪多边形裁剪第三章：三维图形基础3.1 基本三维绘图函数画点函数画线函数填充函数3.2 三维变换平移变换旋转变换缩放变换3.3 光照与材质基本光照模型材质的定义与属性光照与材质的实现第四章：图像处理基础4.1 图像处理基本概念像素的定义与操作图像的表示与存储图像的数字化4.2 图像增强对比度增强锐化滤波4.3 图像分割阈值分割区域生长边缘检测第五章：计算机动画基础5.1 动画基本概念动画的定义与分类动画的基本原理动画的制作流程5.2 关键帧动画关键帧的定义与作用关键帧动画的制作方法关键帧动画的插值算法5.3 骨骼动画骨骼的定义与作用骨骼动画的制作方法骨骼动画的插值算法第六章：虚拟现实与增强现实6.1 虚拟现实基本概念虚拟现实的定义与分类虚拟现实技术的关键组件虚拟现实技术的应用领域6.2 虚拟现实实现技术头戴式显示器（HMD）位置追踪与运动捕捉交互设备与手势识别6.3 增强现实基本概念与实现增强现实的定义与原理增强现实技术的应用领域增强现实设备的介绍第七章：计算机图形学与人类视觉7.1 人类视觉系统基本原理视觉感知的基本过程人类视觉的特性和局限性视觉注意和视觉习惯7.2 计算机图形学中的视觉感知视觉感知在计算机图形学中的应用视觉线索和视觉引导视觉感知与图形界面设计7.3 图形学中的视觉错误与解决方案常见视觉错误分析避免视觉错误的方法提高图形可读性与美观性第八章：计算机图形学与艺术8.1 计算机图形学在艺术创作中的应用数字艺术与计算机图形学的交融计算机图形学工具在艺术创作中的使用计算机图形学与艺术的创新实践8.2 计算机图形学与数字绘画数字绘画的基本概念与工具数字绘画技巧与风格数字绘画作品的创作与展示8.3 计算机图形学与动画电影动画电影制作中的计算机图形学技术3D动画技术与特效制作动画电影的视觉艺术表现第九章：计算机图形学的未来发展9.1 新兴图形学技术的发展趋势实时图形渲染技术基于物理的渲染动态图形设计9.2 计算机图形学与其他领域的融合计算机图形学与的结合计算机图形学与物联网的结合计算机图形学与生物医学的结合9.3 计算机图形学教育的未来发展图形学教育的重要性图形学教育的发展方向图形学教育资源的整合与创新第十章：综合项目实践10.1 项目设计概述项目目标与需求分析项目实施流程与时间规划项目团队组织与管理10.2 项目实施与技术细节项目技术选型与工具使用项目开发过程中的关键技术项目测试与优化10.3 项目成果展示与评价项目成果的展示与推广项目成果的评价与反馈重点和难点解析一、图像的定义与图像的定义，图形与图像的联系与区别1. 学生是否能够理解并区分图像和图形的概念。
计算机图形学课件 1第一、二章
分辨率（Dimension）：水平和垂直方向的像素数目。
2）液晶显示器
CRT显示器存在着体积大、有辐射的缺点。因此人们又推出了LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）。
TN型（Twisted Nematic，扭曲向列型）液晶显示器是最典型的液晶显示器。 TNT型（Thin Film Transistor，薄膜型晶体管）是常用的液晶显示器。
2）计算机图形学 见定义。
3）图像处理 输入和输出均为图像。例如平滑、锐化等。
客观世界 （对象模型）
计 算 机 图 形 学
计 算 机 视 觉
设备环境 （图形显示）
4）计算机视觉 分析和识别输入图像，并从中提取二维或三维的数 据模型或特征，再将其变换到抽象的描述
院（MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生 了。
50年代，计算机图形学主要应用于科学计算，为 计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形 学处于准备和酝酿时期，称之为：被动式图形学。
50年代末期，MIT第一次使用了具有指挥和控制功 能的CRT显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确 定的目标，它预示着交互式计算机图形学的诞生。
例如：各种导航软件、地图软件等。
与其紧密相关的系统还有：GPS(Global Position System)、RS(remote sensing )，俗称3S。
第二章 计算机图形硬件系统
2.1图形系统的组成：
中央处理器
系统存储器
显显 示处理器数
示 主 芯
显 存
模 转 换
片
器
系统总线 输入/输出设备
根据屏幕上荧光点的 排列不同，控制栅格也就 不一样。
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
计算机图形学电子教案
计算机图形学电子教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍介绍计算机图形学的定义、发展和应用领域解释图形学与图像学的区别1.2 图形学基本概念定义像素、矢量图、位图等基本概念解释屏幕坐标系统、窗口和视口的概念1.3 图形处理流程介绍图形处理的基本流程：输入、建模、渲染、显示解释光栅化和抗锯齿的概念1.4 图形软件和硬件介绍常见的图形软件（如OpenGL、DirectX）解释图形处理器（GPU）的工作原理和性能影响因素第二章：二维图形基础2.1 基本图形绘制学习使用直线、圆、椭圆等基本图形绘制方法掌握坐标变换（平移、旋转、缩放）的基本算法2.2 图形属性学习设置线条颜色、宽度、样式等属性掌握填充图形的方法和属性设置2.3 文本和图像显示学习使用字体和文本显示方法掌握图像的加载、显示和处理方法2.4 二维动画基础了解动画原理和常见动画技术学习简单动画的实现方法第三章：三维图形基础3.1 三维坐标系统和变换掌握三维坐标系统的定义和转换方法学习三维图形的投影和视图变换算法3.2 基本三维图形绘制学习三维直线、曲面等基本图形的绘制方法掌握光照模型和材质属性设置3.3 三维图形渲染学习三维图形的纹理映射、凹凸映射等渲染技术掌握三维图形着色、光照和阴影的计算方法3.4 三维动画基础了解三维动画原理和常见动画技术学习复杂动画的实现方法第四章：图形用户界面设计4.1 GUI设计原则学习GUI设计的基本原则和界面布局方法掌握常用的GUI组件和控件使用方法4.2 事件处理和输入设备学习事件处理机制和输入设备的使用方法掌握鼠标、键盘等输入设备的交互设计4.3 菜单和对话框设计学习菜单和对话框的设计方法和实现技巧掌握菜单项、菜单栏、工具栏等界面的设计要点4.4 状态栏和工具提示学习状态栏和工具提示的设计和使用方法掌握状态信息的展示和交互设计第五章：图形编程实践5.1 图形编程环境搭建学习图形编程环境的搭建和配置方法掌握基本的图形编程框架和API使用方法5.2 绘制基本图形实现直线、圆、椭圆等基本图形的绘制方法掌握坐标变换和图形属性设置的实践技巧5.3 绘制文本和图像实现文本和图像的显示方法掌握字体加载、图像处理和纹理映射的实践技巧5.4 实现简单动画实现二维和三维动画的绘制方法掌握动画原理和渲染技术的实践应用计算机图形学电子教案第六章：图形算法与数据结构6.1 图形算法概述介绍图形算法的分类和应用场景解释算法复杂度和性能评估6.2 数据结构学习常用的数据结构（如数组、链表、树、图）掌握其在图形处理中的应用和选择原则6.3 填充算法学习扫描线填充、填充规则和抗锯齿技术掌握多边形填充算法的原理和实践6.4 裁剪算法学习简单多边形的裁剪方法掌握裁剪算法的原理和实践第七章：图像处理基础7.1 图像处理概述介绍图像处理的基本概念和应用领域解释图像处理与计算机视觉的区别7.2 图像基本操作学习图像的读取、显示、存储和转换方法掌握图像的点操作、滤波和几何变换7.3 图像增强和复原学习图像增强、去噪和复原的算法掌握图像质量改善的实践方法7.4 图像分割和特征提取学习图像分割和特征提取的算法掌握目标检测和识别的实践技巧第八章：计算机动画与模拟8.1 动画基础介绍动画的类型和制作流程解释帧动画和精灵动画的原理8.2 关键帧动画学习关键帧动画的创建和播放方法掌握动画插值和过渡效果的实现8.3 物理模拟学习物理模拟的基本原理掌握碰撞检测、刚体动力学和粒子系统的实现8.4 动画编辑与播放学习动画编辑工具和播放控制方法掌握动画序列化和资源管理的技术第九章：虚拟现实与增强现实9.1 虚拟现实基础介绍虚拟现实的定义和设备解释虚拟环境的创建和交互方法9.2 虚拟现实技术学习虚拟现实渲染和视觉感知技术掌握虚拟现实应用开发的实践技巧9.3 增强现实基础介绍增强现实的定义和设备解释增强现实图像识别和物体跟踪方法9.4 增强现实应用学习增强现实应用开发的方法掌握增强现实游戏和交互设计的实践技巧第十章：图形学项目实践10.1 项目规划与管理学习项目规划和管理的基本方法掌握项目进度控制和团队协作技巧10.2 图形应用实例分析分析图形应用的案例和实现方法理解图形学技术在实际应用中的应用场景10.3 项目设计与实现设计图形应用项目的架构和功能实现图形界面、交互和图形渲染的技术细节10.4 项目测试与优化学习图形应用项目的测试方法掌握性能优化和错误调试的实践技巧10.5 项目展示与评估学习项目展示和评估的方法掌握项目汇报和成果评价的技巧计算机图形学电子教案第十一章：图形学高级主题11.1 曲面建模学习曲面建模的基本概念和方法掌握参数曲面、隐式曲面和开放曲面的绘制技术11.2 非线性动画了解非线性动画的概念和特点学习关键帧动画以外的动画技术，如动力学和模拟动画11.3 实时渲染技术学习实时渲染的基本概念和挑战掌握基于物理的渲染、全局光照和实时阴影的技术11.4 图形硬件加速了解图形硬件加速的基本原理学习如何利用GPU进行图形渲染和计算加速第十二章：专业图形学应用12.1 游戏开发学习游戏开发的基本流程和工具掌握游戏引擎的使用和游戏设计的实践技巧12.2 影视后期制作了解影视后期制作的基本流程学习三维渲染、特效制作和颜色校正的技术12.3 虚拟现实应用学习虚拟现实应用的设计原则掌握虚拟现实体验的创造和优化的实践技巧12.4 医学可视化了解医学可视化的应用和挑战学习医学图像处理和三维可视化的技术第十三章：图形学的前沿技术13.1 深度学习和图形学了解深度学习在图形学中的应用学习神经网络在图像、风格迁移等领域的应用13.2 增强现实与混合现实学习增强现实和混合现实的区别和联系掌握现实世界和虚拟世界的交互技术13.3 图形学的未来趋势探讨图形学的未来发展趋势了解新兴技术如光场渲染、全息显示等的发展前景第十四章：图形学实验与实践14.1 实验环境搭建学习图形学实验环境的需求和搭建方法掌握图形编程环境的配置和使用14.2 图形学实验项目介绍图形学实验项目的类型和内容学习实验项目的规划和实施方法掌握实验结果分析和总结的技巧14.4 实践案例分析分析图形学实践案例的成功因素学习图形学技术在实际项目中的应用和优化第十五章：图形学教学资源与评估15.1 教学资源建设了解图形学教学资源的需求和类型学习教学资源的创建、整合和共享方法15.2 教学评估与反馈学习教学评估的方法和指标掌握学生学习情况和教学效果的反馈技巧15.3 图形学教育的发展探讨图形学教育的现状和未来发展了解图形学教育在人才培养和创新应用中的作用15.4 图形学课程设计学习图形学课程的整体设计和教学规划掌握课程内容、教学方法和评估体系的构建技巧重点和难点解析计算机图形学的定义、发展和应用领域图形学与图像学的区别二维和三维图形的绘制、变换和渲染方法图形属性、文本和图像显示二维动画和三维动画的实现方法图形用户界面（GUI）设计原则和组件使用图形算法与数据结构（填充、裁剪等）图像处理基础（图像操作、增强和复原）计算机动画与模拟（关键帧动画、物理模拟）虚拟现实与增强现实（VR和AR技术）图形学高级主题（曲面建模、非线性动画）专业图形学应用（游戏开发、影视后期制作）图形学的前沿技术（深度学习、增强现实）图形学实验与实践（实验环境搭建、项目实践）图形学教学资源与评估（教学资源建设、教学评估）图形学中的数学基础（坐标变换、投影等）高级图形算法和数据结构的应用图像处理和计算机动画的算法实现虚拟现实和增强现实的开发实践图形学实验环境搭建和项目实践教学资源的创建、整合和共享教学评估体系的设计和实施。
计算机图形学电子教案
计算机图形学电子教案第一章：计算机图形学概述1.1 计算机图形学的定义与目的1.2 计算机图形学的发展历程1.3 计算机图形学的主要应用领域1.4 计算机图形学的基本概念第二章：图形表示与模型2.1 图形的基本元素与属性2.2 点、线、面的表示方法2.3 向量与矩阵在图形表示中的应用2.4 图形变换与模型第三章：二维图形绘制3.1 基本图形绘制算法3.2 直线、圆的绘制方法3.3 反走样技术3.4 图像的采样与重建第四章：三维图形绘制4.1 三维图形的基本表示方法4.2 三维图形的绘制算法4.3 光照模型与材质属性4.4 纹理映射与三维效果增强第五章：图形用户界面设计5.1 图形用户界面的基本概念5.2 常用的图形用户界面组件5.3 事件处理与用户交互5.4 界面布局与美观设计第六章：计算机动画基础6.1 动画的基本概念与分类6.2 帧动画与精灵动画6.3 关键帧动画技术与中间帧6.4 动画的运动学原理与插值算法第七章：虚拟现实与增强现实7.1 虚拟现实与增强现实的基本概念7.2 虚拟现实技术的关键组成部分7.3 增强现实技术的工作原理与实现7.4 虚拟现实与增强现实的应用场景第八章：计算机图形学的数学基础8.1 计算机图形学中常用的数学知识8.2 向量与矩阵运算在图形学中的应用8.3 几何变换与坐标系统8.4 曲线与曲面的表示与绘制第九章：图像处理与计算机视觉9.1 图像处理的基本概念与技术9.2 图像滤波与边缘检测9.3 图像的特征提取与匹配9.4 计算机视觉的基本算法与应用第十章：计算机图形学项目实践10.1 项目实践的意义与目的10.2 项目实践的流程与方法10.3 常见图形学项目的案例分析10.4 学生项目实践的指导与评价重点和难点解析一、计算机图形学的定义与目的重点：图形学的基本概念，图形学与其他学科的关系，图形学的应用领域。
难点：图形学的核心问题，图形学的发展趋势。
二、图形表示与模型重点：图形的基本元素与属性，点、线、面的表示方法。
计算机图形学第1章 绪论
图形主要分为两类:
基于线条信息表示 明暗图(Shading)
什么是计算机图形学
• 定义：计算机图形学是研究怎样用计 算机生成、处理和显示图形的一门学 科。 • 计算机图形学属于计算机科学中最为 活跃、得到广泛应用的分支之一
计算机图形学的研究内容
• 如何在计算机中对图形进行表示、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。
– 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和与 世界交互
1.1.2 当前研究热点 真实感图形实时绘制
– 物体网格模型的面片简化：对网格面片表示的 模型，在一定误差的精度范围内，删除点、边、 面，从而简化所绘制场景的复杂度，加快图形 绘制速度
– 基于图象的绘制(IBR，Image Based Rendering)： 直接从一系列已知的图象中生成未知视角的图 象，适用于野外极其复杂场景的生成和漫游
讲授内容
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 绪论 光栅设备 基本图形生成算法 自由曲线与曲面 图形裁剪 图形变换 计算机动画
第一章 绪论
1.1 应用及研究前沿 1.2 研究内容 1.3 发展历史
1.1 应用及研究前沿
1.2.1 计算机图形学的应用
先看几个我们自己的例子
• • • • OpenGL实例 虚拟小区浏览 脑颅骨绘制实例(2D,3D) GIS软件,等等。
• 计算机中重现真实世界的场景叫做真实感 绘制 • 真实感绘制的主要任务是模拟真实物体的 物理属性，简单的说就是物体的形状、光 学性质、表面的纹理和粗糙程度、以及物 体间的相对位置、遮挡关系等等
地理信息系统（GIS）
• 建立在地理图形之上的关于各种资源的 综合信息管理系统。 • 数字地球：地形数据作为载体。
计算机图形学电子教案
计算机图形学电子教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍了解计算机图形学的定义、发展和应用领域理解图形学与图像学的区别1.2 图形学基本概念掌握点、线、面的基本概念理解坐标系统和变换1.3 图形处理技术掌握光栅图形学的基本原理了解矢量图形学的基本概念第二章：图形表示与变换2.1 图形表示学习图形的数学模型掌握图形的基本属性和参数2.2 图形变换学习齐次坐标和矩阵变换掌握平移、旋转、缩放和剪裁等变换方法2.3 投影变换学习正交投影和透视投影掌握投影变换的原理和应用第三章：基本图形算法3.1 直线算法学习Bresenham算法和DDA算法掌握不同情况下直线的方法3.2 圆弧算法学习圆弧算法的基本原理掌握圆弧的参数方程和方法3.3 曲面算法学习参数曲面的表示和方法掌握曲面填充和裁剪技术第四章：图形渲染4.1 颜色模型与材质表示学习颜色模型和颜色变换掌握材质的属性和表示方法4.2 光照模型学习朗伯模型和基于物理的渲染掌握光照计算的基本方法4.3 纹理映射学习纹理映射的原理和方法掌握纹理坐标和纹理映射技术第五章：计算机动画基础5.1 动画基本概念理解动画的分类和特点掌握动画的基本原理和制作流程5.2 关键帧动画学习关键帧动画的原理和制作方法掌握插值算法和动画的平滑处理5.3 角色动画与仿真学习角色动画的基本原理和方法掌握仿真动画的原理和应用场景第六章：虚拟现实与增强现实6.1 虚拟现实技术理解虚拟现实（VR）的定义、分类和应用领域掌握虚拟现实技术的关键组件和交互方式6.2 增强现实技术学习增强现实（AR）的原理和系统组成掌握增强现实技术的应用和前景6.3 现实捕捉与场景重建学习现实捕捉技术如3D扫描和摄像头捕捉掌握从现实数据中重建三维场景的方法第七章：计算机图形学编程基础7.1 图形编程环境了解常用的图形编程接口如OpenGL和DirectX 掌握图形编程的基本步骤和环境配置7.2 图形编程语言学习图形编程语言的基本语法和结构掌握图形编程中的常见技术和算法7.3 实例分析与编程实践通过实例分析掌握图形编程的流程完成简单的图形编程实践项目第八章：图形用户界面设计8.1 GUI基本概念理解GUI的设计原则和用户交互方式掌握GUI组件和布局管理8.2 图形界面设计工具学习常用的GUI设计工具和框架掌握界面设计和原型制作的基本技巧8.3 界面动画与交云动效果学习界面动画的设计和实现方法掌握交云动效果的创建和优化技巧第九章：计算机图形学应用案例分析9.1 游戏开发理解游戏开发中图形学的应用分析游戏中的图形效果和技术挑战9.2 影视特效学习影视特效制作中图形学的角色分析影视作品中图形技术的应用9.3 工业设计与医学可视化了解工业设计中图形学的应用掌握医学可视化中的图形学和图像处理技术第十章：未来计算机图形学发展趋势10.1 新兴图形技术学习正在发展中的图形技术如实时全局光照了解图形学领域的最新研究动态10.2 跨领域融合理解图形学与其他学科的交叉融合掌握跨领域研究的方法和应用案例10.3 教育与职业规划分析计算机图形学在教育中的应用为学生提供职业规划和建议重点和难点解析重点环节1：图形学基本概念图形学与图像学的区别点、线、面的基本概念坐标系统和变换重点环节2：图形表示与变换图形的基本属性和参数齐次坐标和矩阵变换投影变换的原理和应用重点环节3：基本图形算法Bresenham算法和DDA算法圆弧算法和参数方程曲面算法和裁剪技术重点环节4：图形渲染颜色模型和颜色变换光照模型和光照计算纹理映射的原理和方法重点环节5：计算机动画基础动画的分类和特点关键帧动画的原理和制作角色动画和仿真动画的方法重点环节6：虚拟现实与增强现实虚拟现实（VR）的定义和应用增强现实（AR）的原理和系统现实捕捉与场景重建的技术重点环节7：计算机图形学编程基础图形编程环境和配置图形编程语言的基本语法图形编程实践项目的分析重点环节8：图形用户界面设计GUI的设计原则和用户交互GUI设计工具和界面布局界面动画和交云动效果的创建重点环节9：计算机图形学应用案例分析游戏开发中的图形学应用影视特效中的图形技术工业设计和医学可视化的应用重点环节10：未来计算机图形学发展趋势新兴图形技术和研究动态图形学与其他学科的交叉融合教育与职业规划的建议本教案涵盖了计算机图形学的基本概念、图形表示与变换、图形算法、图形渲染、计算机动画基础、虚拟现实与增强现实、图形用户界面设计、应用案例分析和未来发展趋势等十个章节。
精品课件-计算机图形学(张宁蓉)-第1章
第 1 章 绪论
3. 虚拟现实也称虚拟实境, 是一种可以创建和体验虚拟世界的 计算机系统, 它利用计算机技术生成一个逼真的, 具有视、 听、 触等多种感知功能的虚拟环境。
第 1 章 绪论 4. 现在的美术人员, 尤其是商业艺术设计人员都热衷于用计 算机软件从事艺术创作。 可用于美术创作的软件很多, 如二维 平面的画笔程序(CorelDraw、 PhotoShop、 PaintShop)、 专 门的图表绘制软件(Visio)、 三维建模和渲染软件包(3DMAX、 Maya), 以及一些专门生成动画的软件(Alias、 Softimage) 等, 可以说是数不胜数。
第 1 章 绪论 1.3 计算机图形学的应用 1. 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) 由于设计周期短、 成本低、 质量高, CAD/CAM是计算机图 形学的一个最广泛、 最活跃的应用领域, 如飞机、 汽车、 船 舶、 宇宙飞船、 计算机、 大规模集成电路、 民用建筑、 服 装等设计。
第 1 章 绪论 2. 科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术, 将 科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形或图像在屏幕 上显示出来, 并进行交互处理的理论、 方法和技术。
第 1 章 绪论 容易与计算机图形学的概念混淆的是图像处理。 随着学科 的发展, 图形和图像已经没有明确的界限了。 计算机图形学的 主要目的是由数学模型生成真实感图形, 其结果本身就是数字图 像。 当然, 图形有别于对实物拍摄或捡取的照片。 图形是运算 形成的抽象产物, 而图像是直接量化的原始信号形式。 它们的 定义及区别如下：
第 1 章 绪论 第1章 绪 论
1.1 计算机图形学概述 1.2 计算机图形学的发展史 1.3 计算机图形学的应用 1.4 计算机图形学的研究方向
计算机图形学电子教案c
计算机图形学电子教案C第一章：计算机图形学概述1.1 课程简介介绍计算机图形学的定义、发展与研究领域讲解图形学与其他学科的关系1.2 图形学基本概念图像、图形、视图的基本概念矢量图形与位图图形的区别1.3 图形学基本算法光栅图形学基础算法矢量图形学基础算法第二章：二维图形处理2.1 二维图形变换点、直线、圆的参数方程二维坐标系变换（平移、旋转、缩放）2.2 二维图形裁剪裁剪概念及基本算法窗口与视口的概念及关系2.3 二维图形属性颜色、线型、填充属性抗锯齿技术第三章：三维图形处理3.1 三维坐标系与视角右手坐标系与左手坐标系视点、视角、投影变换3.2 三维图形变换三维坐标变换（平移、旋转、缩放）三维投影变换（正交投影、透视投影）3.3 三维图形绘制三维直线、曲面绘制算法光照模型与材质属性第四章：图形界面设计4.1 图形用户界面设计原则界面布局、颜色搭配、字体与图标设计人与计算机交互方式4.2 常用图形界面组件按钮、菜单、对话框、工具栏等组件设计事件处理与消息传递机制4.3 界面设计工具与框架常用的界面设计工具（如：Visual Studio、X）界面设计框架（如：Qt、Win32 API、Mac OS API）第五章：计算机动画与虚拟现实5.1 计算机动画基本概念动画分类与特点帧、帧率、动画序列5.2 动画制作技术与算法关键帧动画、插值动画、角色动画物理动画与仿真动画5.3 虚拟现实技术虚拟现实概念与分类（如：VR、AR、MR）虚拟现实关键技术（如：三维建模、渲染、交互）虚拟现实应用领域与前景展望第六章：图像处理基础6.1 图像处理概述图像处理的基本概念图像处理与计算机图形学的区别与联系6.2 图像数字化图像采样与量化图像文件的常见格式6.3 图像增强与滤波图像增强的目的与方法常用滤波算法（如：低通滤波、高通滤波、中值滤波）第七章：图像分析与特征提取7.1 图像分析基本概念边缘、轮廓、形状分析纹理、颜色分析7.2 特征提取算法边缘检测算法（如：Sobel、Canny、Prewitt）特征点提取与描述（如：Harris、Shi-Tomasi）7.3 形态学处理形态学基本操作（如：腐蚀、膨胀、开运算、闭运算）形态学在图像处理中的应用（如：去除噪声、增强边缘）第八章：图像压缩与编码8.1 图像压缩概述图像数据压缩的必要性压缩的基本方法与分类8.2 图像编码算法静止图像编码（如：JPEG、PNG）视频图像编码（如：H.264、HEVC）8.3 压缩算法的应用与评估压缩算法的选择与实现压缩效果的评估与优化第九章：计算机辅助设计（CAD）9.1 CAD基本概念CAD的定义与发展历程CAD系统的组成与功能9.2 二维CAD绘图基本绘图命令与操作图形编辑与标注9.3 三维CAD建模三维建模基础（如：线框模型、曲面模型、体模型）三维建模与渲染技术第十章：计算机辅助制造（CAM）10.1 CAM基本概念CAM的定义与作用CAM系统的基本组成与工作原理10.2 数控编程与加工数控编程的基本方法与步骤数控加工工艺与参数设置10.3 制造过程仿真与优化制造过程仿真的意义与方法制造过程的优化技术第十一章：渲染技术11.1 渲染基础渲染定义与过程全局光照与局部光照模型11.2 光线追踪与蒙特卡洛方法光线追踪原理与实现蒙特卡洛渲染方法与重要性采样11.3 阴影与光照效果阴影类型（软阴影、硬阴影、环境阴影）光照效果（光泽、反射、折射、透视corrected）第十二章：纹理映射与材质12.1 纹理映射基础纹理映射概念与分类纹理坐标与映射技术12.2 纹理映射算法二维纹理映射三维纹理映射（凹凸映射、法线映射）12.3 材质属性与渲染材质属性（颜色、光泽度、反射率等）材质渲染与贴图技术第十三章：动画与仿真13.1 关键帧动画关键帧动画制作与播放插值算法与动画平滑处理13.2 物理动画与粒子系统物理动画原理与实现粒子系统基本概念与技术13.3 动画编辑与渲染动画编辑工具与技术动画渲染方法与优化第十四章：虚拟现实与增强现实14.1 虚拟现实技术虚拟现实系统组成与原理虚拟现实应用与技术挑战14.2 增强现实技术增强现实系统原理与设备增强现实应用与开发14.3 混合现实与交互技术混合现实概念与实现虚拟物体与现实物体的交互技术第十五章：计算机图形学前沿技术15.1 实时渲染技术实时渲染原理与挑战并行计算与GPU加速渲染15.2 基于物理的渲染基于物理的渲染原理与方法全局光照与实时光照模型15.3 计算机图形学在其他领域的应用计算机图形学在医学、建筑、教育等领域的应用案例未来发展趋势与挑战重点和难点解析本文主要介绍了计算机图形学的基础知识和相关技术，共分为十五个章节。
计算机图形学电子教案(1)
• 隔行扫描的工作原理：把一帧分为两场，即 奇数场偶数场
• 场频：定义为：2*帧频
编辑ppt
28
光栅显示系统的特点 （1）优点：
• 成本低 • 易于绘制填充图形 • 色彩丰富 • 刷新频率一定，与图形的复杂程度无关 • 易于修改图形
（2）缺点：
• 需要扫描转换 • 会产生混淆，即会出现直线段不直、图形边界呈
水平可用荧光像素点数= 水平有效显示尺寸/水平点距 = 280mm / 0.2425mm = 1154
垂直可用荧光像素点数= 垂直有效显示尺寸/垂直点距 = 210mm / 0.28mm = 750
该显示器的实际分辨率最大为:1154×750 （标准分辨率）。
超过这个模式，如显卡输出1280×1024 分辨率的信号，显 示器只能将这1280×1024个像素的信息罗列到1154×750 个荧光 像素之中。
光栅扫描显示系统
• 分辨率M*N、颜色个数K与显存大小V的关系
• 可以同时显示16兆种颜色的显示系统称为真彩系统
编辑ppt
25
带宽问题与显存问题
• 带宽T与分辨率、帧频F的关系
• 显存问题
• 高分辨率和真彩要求有大的显存
1024*768真彩模式需要3M字节显存
• 解决办法：
（1） 增加显存; （2）采用查色表（Lookup Table）也称彩色
阴极射线管在水平和垂直方向单位长度上能识别的 最大光点数称为分辨率，分辨率越高，显示的画 面越清晰。
编辑ppt
4
CRT:电子枪（由灯丝、阴极和控制栅组成）
在靠近阴极的前方有一个控制栅，它是— 个柱状的金属杆、加上负电压后，能够控制通 过其中间小孔的带负电的电子束的强弱。
计算机图形学教案
定义
具体内容
研究将图形或图形数据输入到计算 键盘、鼠标、图形输入板、
机中的技术和设备
扫描仪等设备的研制
研究在计算机中用点、线、面的坐 标值(几何信息)和连接关系(拓扑信 息)建立几何模型的方法
按一定数据结构组织图形数据并将 其存储在动态或永久性介质中
线框模型、面模型、体模 型等
常用的数据结构有线性链 表、二叉树、四叉树等
➢20世纪60年代后期：存储管式显示器
不需刷新，价格较低，缺点是不具有动态修改图形功 能， 不适合交互式
➢20世纪70年代初，刷新式光栅扫描显示器 大大地推动了交互式图形技术的发展
➢目前是多种显示器并存
液晶、等离子显示器，基于分子材料的显示器也在研究之
中。
8
1.1.2 计算机图形学硬件设备的发展（续）
的新一代显示器
13
** 计算机图形学、图像处理、计算几何之间关 系？ 答：P5
14
第1章 绪论
1.1 计算机图形学的发展历史 1.2 计算机图形学的研究内容 1.3 计算机图形学的应用领域
15
1.3 计算机图形学的应用领域
图形用户界面 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） 科学计算可视化 地理信息系统 娱乐 计算机艺术 虚拟现实 逆向工程
诞生：
➢1963年MIT的Ivan E. Sutherland在他的博士论文“Sketchpad：一个人－ 机通信的图形系统”中首次提出 “Computer Graphics (计算机图形学)”， 使用阴极射线管显示器和光笔，可交互式地生成简单图形；计算机图形学之 父
➢20世纪 60－70年代：硬件设备昂贵，只有少数条件好的单位（如MIT、 Bell Lab、 通用汽车公司、剑桥大学等)开展计算机图形学的研究；
- 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)。
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
15
普及期（80年代）
1980年Whitted提出了一个光透视模型-Whitted模 型，并第一次给出光线跟踪算法的范例，实现 Whitted模型
1984年，美国Cornell大学和日本广岛大学的学者 分别将热辐射工程中的辐射度方法引入到计算机 图形学中用辐射度方法成功的模拟了理想漫反射 表面间的多重漫反射效果
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）
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
12
1.3 计算机图形学的发展简史
酝酿期（50年代）
1950年，美国MIT的旋风1号(Whirlwind I)计算机配备了类似示波器的 阴极射线管(CRT)来显示一些简单的图形(仅能输出) 1958年，美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪， GerBer公司把数控机床发展成为平板式绘图仪 20 世 纪 50 年 代 末 期 ， MIT 的 林 肯 实 验 室 在 “ 旋 风 ” 计 算 机 上 开 发 SAGE空中防御体系，第一次使用了支持输入输出的CRT显示器，操 作者可以用光笔在屏幕上指出确定的目标。
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
2
主要参考书目
陈传波，计算机图形学基础，电子工业出版社 何援军，计算机图形学，机械工业出版社 李东，计算机图形学实用教程，人民邮电出版社 孙家广，计算机图形学（第三版），清华大学出版
社 王汝传，计算机图形学，人民邮电出版社 中国图形图像学报等
2020/6/10
图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发展
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
16
提高增强期（90年代）
朝着标准化、集成化、智能化方向发展
总体特征：技术发展、需求驱动
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
17
1.4 图形软件的发展及软件标准的形成
图形软件的发展 开放式、高效率、标准化、集成化、智能化
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
6
计算机图形学与传统理论 ： 交叉、界线模糊、相互渗透 计算几何 CAGD(计算机辅助几何设计) 逼近论（计算数学） 微分几何 形态学
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
7
图形图象处理的相关学科 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。
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
13
萌芽期（60年代）
1962年，美国MIT林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发表了一 篇题为“Sketchpad：一个人－机通信的图形系统”的博士 论文，其中首次使用了“Computer Graphics”。 1962年，雷诺汽车公司的工程师Pierre Bézier 提出Bézier曲 线、曲面的理论 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。
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显示、生成 和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。
IEEE 定 义 ： Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.
图形软件标准 与设备无关、与应用无关、具有较高性能
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
18
近二十年中，国际标准化组织ISO已经批准和正 在讨论的与计算机图形有关的标准有： GKS、GKS-3D、PHIGS、CGM、 CGI、IGES、STEP等
教学要求
了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术； 了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、
方法与算法； 对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步
认识； 具有一定实践体会和相关的编程能力。
2020/6/10
Байду номын сангаас
河北农业大学 张玉新
1
课程内容
绪论 图形设备 用户接口与交互式技术 图形表示与数据结构 基本图形生成算法 二维图形变换及二维观察 三维图形变换及三维观察* 高级话题：曲线和曲面、消隐、真实感图形显示*
河北农业大学 张玉新
3
成绩评定办法
平时成绩＋实验＋笔试
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
4
第1章 绪论
提出问题
•什么是计算机图形学？ •计算机图形学研究的对象是什么？ •计算机图形学的发展？ •计算机图形学的应用？………
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
5
1.1 计算机图形学及它与其他学科的关系
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
14
发展期（70年代）
光栅图形学迅速发展，出现了基于电视技术的光栅图形扫描器 区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应算法纷纷诞生 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）
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
10
图形的要素 几何要素和非几何要素
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。
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
11
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。
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
8
特征数据、结构数据
计算机图 形学
CAGD
计算机 图象识别 视觉 反求工程
图象信号
数字图象处理
图1-1 图形图象处理相关学科间的关系
2020/6/10
河北农业大学 张玉新
9
1.2 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。