计算机图形学的发展简史

2020/3/11
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计算机图形学概念与研究内容 （1）
▪ 什么是计算机图形学？
- 利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科； - 计算机科学中，最为活跃、并得到广泛应用的分支之一；
▪ 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、拍摄的图片、用数学方法描述的图形等等；
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计算机图形学的发展简史（2）
- 70年代进入技术实用化：
▪ 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；
- 参数表示：
▪ 由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+ 属性参数(颜色、线型等)来表示图形；
▪ 简称为图形；
▪ 计算机图形学研究内容：(输入、处理、输出）
- 图形的输入：
▪ 如何利用图形输入设备及软件将图形输入计算机中去，并作各种处 理；
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计算机图形学概念与研究内容 （3）
- 图形的处理
▪ 包括对图形进行变换(几何变换，投影变换)、运算（集合运算）、着色、形 变等…
- 图形的输出
▪ 将图形的表示形式转换成图形输出系统能够接受的表示形式，并将图形在显 示屏或打印机等输出设备上输出。
▪ 图形与图像的关系
- 图像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，由场景的几何模型和景物
的物理属性共同组成； - 图形主要分为两类：
▪ 基于线条的信息表示 ▪ 明暗图(Shading)
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计算机图形学概念与研究内容 （4）
▪ 计算机辅助几何设计（CAGD，Computer Aided Geometric Design）
- 几何形体在计算机中的表示与分析； - 研究如何灵活地建立几何形体的数学模型，提高算法效率，以更好地存储和管
理模型等； - 研究曲线、曲面的表示、生成、拼接、数据拟合；
▪ 图像处理：
- 如何对一幅连续图像取样、量化以产生数字图像； - 对数字图像做各种变换以方便处理； - 滤去图像中的无用噪声； - 压缩图像数据以便于存储和传输、图像边缘提取、特征增强和提取等；
▪ 计算机视觉与模式识别
- 图形学的逆过程，分析和识别输入的图像并从中提取二维或三维的数据模型 （特征）。手写体识别、机器视觉；
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计算机图形学概念与研究内容 （5）
▪ 其它研究内容：
- 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；
ห้องสมุดไป่ตู้▪ 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” 思想，称为Gourand明暗处理；
- 三维景物表示，包括曲线曲面的造型，实体造型，以及纹理、云彩、波浪 等自然景物的造型与模拟；
- 三维场景表示，包括光栅图形生成算法、线框图形和真实感图形的理论和 算法；
- 图形信息的存储,检索与交换技术：包括几何和图形数据的存储，数据压缩 与解压缩；
- 基于图像和图形的混合绘制技术； - 图形的操作与处理方法; - 人机交互与用户接口技术：包括可视化技术; - 动画技术; - 图形硬件与输出技术; - 图形标准与图形软件包的研究开发; - 虚拟现实技术 ;
▪ 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。
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计算机图形学概念与研究内容 （2）
▪ 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(强调图形由点构成)； ▪ 简称为图像（数字图像）；
第一章 图形设备、系统和应用
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主要内容：
▪ 计算机图形学概念与研究内容 ▪ 计算机图形学的发展简史 ▪ 计算机图形学的应用 ▪ 常用的图形设备 ▪ 当前研究热点
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主要内容：
▪ 计算机图形学概念与研究内容 ▪ 计算机图形学的发展简史 ▪ 计算机图形学的应用 ▪ 常用的图形设备 ▪ 当前研究热点
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计算机图形学的发展简史（1）
▪ 历史追溯
- 1950年，MIT，旋风一号（Whirlwind I）计算机的图形显示器，类 似于示波器的CRT来显示简单图形。－CRT的出现为计算机生 成和显示图形提供了可能 ；
- 50年代末期，MIT林肯实验室，在Whirlwind上开发SAGE空中 防御系统，通过光笔在屏幕上指点与系统交互。－标志着交互 式图形技术的诞生；
- 1962年MIT林肯室验室Ivan. E. Sutherland的博士论文： “Sketchpad：一个人机通信的图形系统” 。－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…)；
- 60年代：MIT、Bell Lab、 通用汽车公司、剑桥大学开展大规 模的研究。－计算机图形学被确立并得到迅速发展；