计算机图形学深圳大学计算机与软件学院
合集下载
相关主题
- 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)。
DirectX演示
• 多媒体系统 – 在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操作、 表现、存储、通信、或集成的信息系统，其中媒体 至少应包括一种“连续媒体”及一种“离散媒体”。 – 计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、语音、 音频、视频、动画，与图形处理相关的是关键。 – 特点：媒体的多样性、操作的交互性、系统的集成性
波在单向环氧石墨中传播的可视化演示
8
计算机图形学应用举例（4/8）
• 科技、教育、商业领域的交互式绘图
股票趋势分析
9
计算机图形学应用举例（5/8）
• 计算机艺术
– 书法、艺术图片 – 输入工具：键盘、鼠标、手写笔等等 – 软件工具：PhotoShop、CorelDraw、PaintBrush等等 – 优点：功能多、创作轻松、调色方便等等 – 缺点：目前难以容入人的灵感（未来的研究课题）
12
计算机图形学应用举例（8/8）
• 虚拟现实系统
– 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，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些 设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。
10
计算机图形学应用举例（6/8）
• 地理信息系统
– Geographical Information System – 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 – 例如百度地图搜索 (http://map.baidu.com/)
• 计算机动画及广告影视创作
– 传统动画：费时费力，质量差， – 例子：《大闹天宫》，90*60*24=129,600张胶片，几十位动画
– 输入输出设备，如头盔式显示器、立体耳机、头部跟踪系统以及数 据手套等。
13
计算机图形学应用举例（9/9）
• 网上虚拟现实：虚拟现实建模语言VRML （1994年3月在
日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个 名字。）
VRML例子 (http://www.web3dchina.com/product.html)
3
计算机图形学的研究内容（1/2）
• 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
• 构成图形的要素
– 几何要素：刻画对象的轮廓、形状等 – 非几何要素：刻画对象的颜色、材质等
• 计算机中表示图形的方法
– 点阵表示
• 80年代后，廉价图形输入输出和大容量存储介质的出现， 图形处理芯片的出现，使得交互式图形学广泛应用。
15
计算机图形学发展历史（1/7）
• 图形显示设备的发展
课程性质：综合选修课
学分：2.5 上课时间地点：
每周四1,2节 A209教室，双周周五3,4节 D506机房 教材：
倪明田、吴良芝，计算机图形学，北京大学出版社，1999.11 主要参考书：
1. 孙家广、胡事民，计算机图形学基础教程，清华大学出版社，2005.2 2. David F. Rogers，Procedural Elements for computer Graphics，机械工业出版社，
2004.8 (计算机图形学的算法基础) 3. Zhigang Xiang, Roy Plastock著,陈泽琳,陈展文,陈屹等译. 计算机图形学习题与解答.
机械工业出版社.
1
考试（成绩分布）： 平时成绩 30－40％，期末考试成绩60－70％
2
第一章 计算机图形学概述
• 计算机图形学的研究内容 • 计算机图形学应用举例 • 计算机图形学发展历史 • 图形显示设备 • 交互式图形系统的逻辑结构 • 当前的研究动态
（计算机视觉，模式识别）
模型变换 （计算几何）
5
计算机图形学应用举例（1/8）
• 图形用户界面
– 发展历程
命令行界面CLI 人
机 界
图形用户界面GUI
面 多通道用户界面(MMI)
– 操作系统
• Macintosh，OS/2，Windows，Unix/X-Window
6Biblioteka Baidu
计算机图形学应用举例（2/8）
– 主要研究用计算机模拟（构造）三维图形空间，并使用户能够自然 地与该空间进行交互。对三维图形处理技术的要求特别高。
– 20世纪80年代初，美国的DARPA为坦克编队作战训练开发了一个实 用的虚拟战场系统SIMNET。
– 1997年7月，地球上的工程师通过虚拟现实系统操纵距地1.9亿公里 的火星上的火星车。
• 计算机辅助设计
– Computer-Aided Design – 应用领域：飞机、轮船、汽车外形，大规模集成电路，建筑，服装，
玩具 – 优点：设计周期短，成本低，质量高
7
计算机图形学应用举例（3/8）
• 科学计算可视化
– Scientific Visualization – 必要性：直接分析大量的测量数据或统计数据有困难 – 目标：用图形表现抽象的数据 – 应用领域：医学，遥感，流场等等
• 枚举出图形中所有的点 • 简称为图像（数字图像）
– 参数表示
• 形状参数+属性参数 • 简称为图形
4
计算机图形学的研究内容（2/2）
• 计算机图形学的研究内容 • 图形的输入 • 图形的处理 • 图形的输出
• 与相关学科的关系
图像变换 （图像处理）
图像生成（计算机图形学）
数
数
字
据
图
模
像
型
模型（特征）提取
14
校园漫游
计算机图形学发展历史
• 50年代,阴极射线管显示器出现,用于显示输出,不具交互 功能。
• 随后, 林肯实验室 战术防空系统SAGE 交互图形技术 诞生
• 1963 Ivan Sutherland研制SKETCH-PAD系统，第一台光 笔交互式CRT显示器, 奠基人
• 60年代中后期,计算机辅助设计系统在航空、汽车等领域 开展起来
工作者近4年的时间 (1960 – 1964年)，近7万张画作 – 计算机动画（Computer Animation):效率高，质量高 – 例子：《侏罗纪公园》 – 计算机动画创作工具：3D MAX, MAYA等等
11
计算机图形学应用举例（7/8）
• 电脑游戏
– 实时性 – 逼实性 – 蕴含了先进的图形处理技术
• 多媒体系统 – 在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操作、 表现、存储、通信、或集成的信息系统，其中媒体 至少应包括一种“连续媒体”及一种“离散媒体”。 – 计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、语音、 音频、视频、动画，与图形处理相关的是关键。 – 特点：媒体的多样性、操作的交互性、系统的集成性
波在单向环氧石墨中传播的可视化演示
8
计算机图形学应用举例（4/8）
• 科技、教育、商业领域的交互式绘图
股票趋势分析
9
计算机图形学应用举例（5/8）
• 计算机艺术
– 书法、艺术图片 – 输入工具：键盘、鼠标、手写笔等等 – 软件工具：PhotoShop、CorelDraw、PaintBrush等等 – 优点：功能多、创作轻松、调色方便等等 – 缺点：目前难以容入人的灵感（未来的研究课题）
12
计算机图形学应用举例（8/8）
• 虚拟现实系统
– 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，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些 设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和交互考察。
10
计算机图形学应用举例（6/8）
• 地理信息系统
– Geographical Information System – 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 – 例如百度地图搜索 (http://map.baidu.com/)
• 计算机动画及广告影视创作
– 传统动画：费时费力，质量差， – 例子：《大闹天宫》，90*60*24=129,600张胶片，几十位动画
– 输入输出设备，如头盔式显示器、立体耳机、头部跟踪系统以及数 据手套等。
13
计算机图形学应用举例（9/9）
• 网上虚拟现实：虚拟现实建模语言VRML （1994年3月在
日内瓦召开的第一届WWW大会上，首次正式提出了VRML这个 名字。）
VRML例子 (http://www.web3dchina.com/product.html)
3
计算机图形学的研究内容（1/2）
• 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
• 构成图形的要素
– 几何要素：刻画对象的轮廓、形状等 – 非几何要素：刻画对象的颜色、材质等
• 计算机中表示图形的方法
– 点阵表示
• 80年代后，廉价图形输入输出和大容量存储介质的出现， 图形处理芯片的出现，使得交互式图形学广泛应用。
15
计算机图形学发展历史（1/7）
• 图形显示设备的发展
课程性质：综合选修课
学分：2.5 上课时间地点：
每周四1,2节 A209教室，双周周五3,4节 D506机房 教材：
倪明田、吴良芝，计算机图形学，北京大学出版社，1999.11 主要参考书：
1. 孙家广、胡事民，计算机图形学基础教程，清华大学出版社，2005.2 2. David F. Rogers，Procedural Elements for computer Graphics，机械工业出版社，
2004.8 (计算机图形学的算法基础) 3. Zhigang Xiang, Roy Plastock著,陈泽琳,陈展文,陈屹等译. 计算机图形学习题与解答.
机械工业出版社.
1
考试（成绩分布）： 平时成绩 30－40％，期末考试成绩60－70％
2
第一章 计算机图形学概述
• 计算机图形学的研究内容 • 计算机图形学应用举例 • 计算机图形学发展历史 • 图形显示设备 • 交互式图形系统的逻辑结构 • 当前的研究动态
（计算机视觉，模式识别）
模型变换 （计算几何）
5
计算机图形学应用举例（1/8）
• 图形用户界面
– 发展历程
命令行界面CLI 人
机 界
图形用户界面GUI
面 多通道用户界面(MMI)
– 操作系统
• Macintosh，OS/2，Windows，Unix/X-Window
6Biblioteka Baidu
计算机图形学应用举例（2/8）
– 主要研究用计算机模拟（构造）三维图形空间，并使用户能够自然 地与该空间进行交互。对三维图形处理技术的要求特别高。
– 20世纪80年代初，美国的DARPA为坦克编队作战训练开发了一个实 用的虚拟战场系统SIMNET。
– 1997年7月，地球上的工程师通过虚拟现实系统操纵距地1.9亿公里 的火星上的火星车。
• 计算机辅助设计
– Computer-Aided Design – 应用领域：飞机、轮船、汽车外形，大规模集成电路，建筑，服装，
玩具 – 优点：设计周期短，成本低，质量高
7
计算机图形学应用举例（3/8）
• 科学计算可视化
– Scientific Visualization – 必要性：直接分析大量的测量数据或统计数据有困难 – 目标：用图形表现抽象的数据 – 应用领域：医学，遥感，流场等等
• 枚举出图形中所有的点 • 简称为图像（数字图像）
– 参数表示
• 形状参数+属性参数 • 简称为图形
4
计算机图形学的研究内容（2/2）
• 计算机图形学的研究内容 • 图形的输入 • 图形的处理 • 图形的输出
• 与相关学科的关系
图像变换 （图像处理）
图像生成（计算机图形学）
数
数
字
据
图
模
像
型
模型（特征）提取
14
校园漫游
计算机图形学发展历史
• 50年代,阴极射线管显示器出现,用于显示输出,不具交互 功能。
• 随后, 林肯实验室 战术防空系统SAGE 交互图形技术 诞生
• 1963 Ivan Sutherland研制SKETCH-PAD系统，第一台光 笔交互式CRT显示器, 奠基人
• 60年代中后期,计算机辅助设计系统在航空、汽车等领域 开展起来
工作者近4年的时间 (1960 – 1964年)，近7万张画作 – 计算机动画（Computer Animation):效率高，质量高 – 例子：《侏罗纪公园》 – 计算机动画创作工具：3D MAX, MAYA等等
11
计算机图形学应用举例（7/8）
• 电脑游戏
– 实时性 – 逼实性 – 蕴含了先进的图形处理技术