第1节计算机图形学简介
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唐荣锡，《计算机图形学教程》（修订 版），科学出版社，2000。
3
第一章 计算机图形学简介
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
计算机图形学 计算机图形学的起源 计算机图形学的应用及发展 图形系统的硬件 计算机图形标准
4
第一节 计算机图形学
计算机图形学(Computer Graphics) 指用计算机产生对象图形的输出的技术。
19
伊万·萨瑟兰（Ivan Edward Sutherland） —计算机图形学之父
1959年，萨瑟兰在卡内基—梅隆大学获得电气工程学士 学位，第二年在加州理工学院获得硕士学位。后来，萨瑟兰
到MIT攻读博士学位，在著名的林肯实验室的TX-2计算机上 去完成导师交给他的博士论文课题——三维的交互式图形系 统。用了三年时间完成了这个艰巨而复杂的任务，开发成功
18
第二节 计算机图形学的起源
1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院 （MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生 了。该显示器用一个类似于示波器的阴极射线管 （CRT）来显示一些简单的图形。
1962年，MIT林肯实验室的Ivan 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，他在论文中首次使用了计算 机图形学“Computer Graphics”这个术语，证明了 交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域， 从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支 的独立地位。
计算机图形学
钟慧湘 吉林大学计算机科学与技术学院
1
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领域有初步认识； 具有一定的实践编程能力。
通过学习本课程，为今后从事计算机辅助设计 和制造、科学计算可视化、计算机图形处理等方面的 工作打下良好的基础。
7
图形的构成要素： 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
计算机中图形的表示方法: 点阵表示：枚举出图形中所有的点
图像 参 数 表 示 ： 形 状 参 数 + 属 性 参 数
图形
8
图形和图像的区别质是矢量图与位图的关 系。
矢量图是用一系列计算机指令来描述一幅图， 这种方法实际是用数学方法来描述一幅图，是 许多的数学表达式通过语言表达出来。
模式识别
17
交互式计算机图形学(Interactive Computer Graphics)是指用计算机交互式 地产生图形的技术。
交互设备是实现交互技术，完成交互任务 的基础。交互设备有定位、键盘、选择、 取值和拾取。
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。
6
Байду номын сангаас
图形是对象的一种外在表现形式，它是 对象有关信息的具体体现。
所谓对象，可以是各种具体的、实在的 物体，如家具、机械零件、房屋建筑等，也 可以是抽象的、假想的事物，如天气形势、 人口分布、经济增长趋势等等。
能够正确地表达出一个对象性质、结构 和行为的描述信息，称为这个对象的模型。
模型
计算机图形学
图形
辩委员会全体一致给萨瑟兰的博士论文打了“优”。Sketchpad的成功奠定了萨 瑟兰作为“计算机图形学之父”的基础，并为计算机仿真、飞行模拟器、CAD ／CAM、电子游戏机等重要应用的发展打开了通路。
1988年，享有“计算机图形学之父”美誉的伊万·萨瑟兰成为当年的图灵奖 获
更确切地说，计算机图形学是研究通 过计算机将数据转换为图形，并在专门显 示设备上显示的原理、方法和技术的学科。
计算机图形学综合应用了数学、计算 机科学等多方面的知识。
5
图形是计算机图形学的关键概念。用 计算机产生图形因此必须考虑以下问题：
如何准备图形的数据？ 如何在计算机中表示图形？ 如何显示已准备好的图形？ 如何实现与图形与人的交互操作？
考核方法： 作业20%＋期末笔试80%；
2
教材： 徐长青，许志闻，郭晓新等，《计算机图形 学》，机械工业出版社
参考书：
孙家广，《计算机图形学》，清华大学出 版社，1999。
Donald Hearn, M. Pauline Baker著，蔡士 杰，宋继强，蔡敏等译,《计算机图形学》， 电子工业出版社，2002。
计算机图形学
客观 世界
模型生成
对象 模型
图形生成
图形 显示
人机交互图形模型生成
菜单 输入
图元 组合
对象 构造
模型 生成
图形 显示
交互输入
图形输出
13
图像处理
14
15
计算几何
P i-3
P i-4
P(u) P
i-2
u
ui-1
ui
P i-1 P i
P i+1
ui+1
ui+2
u
L2
L1
L1=CL2
16
位图是把彩色图分成许许多多的象素，每个 象素用若干个二进制位来指定该象素的颜色、 亮度和属性。
9
除了在构成原理上的区别之外，还有以下区别： 1、获取方式不同； 2、存储空间不同，图像的数据量相对较大，图 形的数据量相对较少。 3、显示速度不同； 4、图像的像点之间没有内在的联系，在放大与 缩小时，部分像点被丢失或被重复添加，导致图 像的清晰度受影响，而图形由运算关系支配，放 大与缩小不会影响图形的各种特征； 5、图像的表现力较强，层次和色彩较丰富，适 合表现自然的、细节的事物；图形则适于表现变 化的曲线、简单的图案、运算的结果等。
了著名的Sketchpad系统。答辩时，包括信息论创始人香农、有“人工智能之父” 之称的明斯基、计算机图形学的先驱孔斯(Steven Anson Coons，他在1958年率 先提出CAD概念，20世纪60年代提出孔斯曲面，即用小块曲面片组合以表示 自由型曲面，使曲面片边界上达到任意阶连续）等著名学者、教授组成的答
10
与计算机图形学相关的学科
图象处理(Image Processing)是指用计算 机来改善图象质量的数字技术。
模式识别(Pattern Recognition)是指用 计算机对输入图形进行识别的技术。
计算几何(Computational Geometry)是研 究几何模型和数据处理的学科。
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第一章 计算机图形学简介
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
计算机图形学 计算机图形学的起源 计算机图形学的应用及发展 图形系统的硬件 计算机图形标准
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第一节 计算机图形学
计算机图形学(Computer Graphics) 指用计算机产生对象图形的输出的技术。
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伊万·萨瑟兰（Ivan Edward Sutherland） —计算机图形学之父
1959年，萨瑟兰在卡内基—梅隆大学获得电气工程学士 学位，第二年在加州理工学院获得硕士学位。后来，萨瑟兰
到MIT攻读博士学位，在著名的林肯实验室的TX-2计算机上 去完成导师交给他的博士论文课题——三维的交互式图形系 统。用了三年时间完成了这个艰巨而复杂的任务，开发成功
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第二节 计算机图形学的起源
1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院 （MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生 了。该显示器用一个类似于示波器的阴极射线管 （CRT）来显示一些简单的图形。
1962年，MIT林肯实验室的Ivan 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，他在论文中首次使用了计算 机图形学“Computer Graphics”这个术语，证明了 交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域， 从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支 的独立地位。
计算机图形学
钟慧湘 吉林大学计算机科学与技术学院
1
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领域有初步认识； 具有一定的实践编程能力。
通过学习本课程，为今后从事计算机辅助设计 和制造、科学计算可视化、计算机图形处理等方面的 工作打下良好的基础。
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图形的构成要素： 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
计算机中图形的表示方法: 点阵表示：枚举出图形中所有的点
图像 参 数 表 示 ： 形 状 参 数 + 属 性 参 数
图形
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图形和图像的区别质是矢量图与位图的关 系。
矢量图是用一系列计算机指令来描述一幅图， 这种方法实际是用数学方法来描述一幅图，是 许多的数学表达式通过语言表达出来。
模式识别
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交互式计算机图形学(Interactive Computer Graphics)是指用计算机交互式 地产生图形的技术。
交互设备是实现交互技术，完成交互任务 的基础。交互设备有定位、键盘、选择、 取值和拾取。
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。
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Байду номын сангаас
图形是对象的一种外在表现形式，它是 对象有关信息的具体体现。
所谓对象，可以是各种具体的、实在的 物体，如家具、机械零件、房屋建筑等，也 可以是抽象的、假想的事物，如天气形势、 人口分布、经济增长趋势等等。
能够正确地表达出一个对象性质、结构 和行为的描述信息，称为这个对象的模型。
模型
计算机图形学
图形
辩委员会全体一致给萨瑟兰的博士论文打了“优”。Sketchpad的成功奠定了萨 瑟兰作为“计算机图形学之父”的基础，并为计算机仿真、飞行模拟器、CAD ／CAM、电子游戏机等重要应用的发展打开了通路。
1988年，享有“计算机图形学之父”美誉的伊万·萨瑟兰成为当年的图灵奖 获
更确切地说，计算机图形学是研究通 过计算机将数据转换为图形，并在专门显 示设备上显示的原理、方法和技术的学科。
计算机图形学综合应用了数学、计算 机科学等多方面的知识。
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图形是计算机图形学的关键概念。用 计算机产生图形因此必须考虑以下问题：
如何准备图形的数据？ 如何在计算机中表示图形？ 如何显示已准备好的图形？ 如何实现与图形与人的交互操作？
考核方法： 作业20%＋期末笔试80%；
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教材： 徐长青，许志闻，郭晓新等，《计算机图形 学》，机械工业出版社
参考书：
孙家广，《计算机图形学》，清华大学出 版社，1999。
Donald Hearn, M. Pauline Baker著，蔡士 杰，宋继强，蔡敏等译,《计算机图形学》， 电子工业出版社，2002。
计算机图形学
客观 世界
模型生成
对象 模型
图形生成
图形 显示
人机交互图形模型生成
菜单 输入
图元 组合
对象 构造
模型 生成
图形 显示
交互输入
图形输出
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图像处理
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计算几何
P i-3
P i-4
P(u) P
i-2
u
ui-1
ui
P i-1 P i
P i+1
ui+1
ui+2
u
L2
L1
L1=CL2
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位图是把彩色图分成许许多多的象素，每个 象素用若干个二进制位来指定该象素的颜色、 亮度和属性。
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除了在构成原理上的区别之外，还有以下区别： 1、获取方式不同； 2、存储空间不同，图像的数据量相对较大，图 形的数据量相对较少。 3、显示速度不同； 4、图像的像点之间没有内在的联系，在放大与 缩小时，部分像点被丢失或被重复添加，导致图 像的清晰度受影响，而图形由运算关系支配，放 大与缩小不会影响图形的各种特征； 5、图像的表现力较强，层次和色彩较丰富，适 合表现自然的、细节的事物；图形则适于表现变 化的曲线、简单的图案、运算的结果等。
了著名的Sketchpad系统。答辩时，包括信息论创始人香农、有“人工智能之父” 之称的明斯基、计算机图形学的先驱孔斯(Steven Anson Coons，他在1958年率 先提出CAD概念，20世纪60年代提出孔斯曲面，即用小块曲面片组合以表示 自由型曲面，使曲面片边界上达到任意阶连续）等著名学者、教授组成的答
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与计算机图形学相关的学科
图象处理(Image Processing)是指用计算 机来改善图象质量的数字技术。
模式识别(Pattern Recognition)是指用 计算机对输入图形进行识别的技术。
计算几何(Computational Geometry)是研 究几何模型和数据处理的学科。
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