cg01-图形学概述

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1、1第1章图形学概述2本章目标掌握图形学基本概念及研究内容掌握图形的组成和表示初步认识与课程相关的应用及当前的研究热点掌握图形的显示设备3主要内容1.1图形学的研究内容1.2计算机图形学应用1.3当前的研究热点1.4图形显示系统41.1图形学的研究内容计算机图形学（ComputerGraphics）ISO定义：计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门的显示设备上显示的原理、方法和技术的学科IEEE定义：Computergraphicsistheartorscienceofproducinggraphi

2、calimageswiththeaidofcomputer通俗地讲，计算机图形学就是应用计算机技术进行图形的生成、处理和输出。51.1图形学的研究内容图形（graphics）广义上指能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象自然景物、拍摄到的图片用数学方法描述的图形(如sin函数曲线)图形可以是现实世界中已经存在的物体，也可以是完全虚构的物体61.1图形学的研究内容计算机内表示方法点阵法枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成）简称为图像（image）参数法由图形的形状参数(方程或表达式的系数，线段的端点坐标等)+属

3、性参数(颜色、线型等)来表示图形简称为图形（graphics）71.1图形学的研究内容研究内容图形系统（硬、软、标准化）基本图形生成（绘制）如何显示点、线段、多边形及圆等几何图形图形的处理几何变换（图形动起来）投影变换（如何显示三维图形）真实感图形曲线曲面81.2计算机图形学应用图形用户界面（GUI）计算机辅助设计（CAD）科学可视化（ScientificVisualization）计算机艺术（ComputerArt）地理信息系统（GIS）计算机动画、广告及娱乐多媒体系统（Multimedia）虚拟现实系统（Vi

4、rtualReality）91.2.1图形用户界面人机界面(HCI：HumanComputerInterface)人与计算机间的通信，由软件与硬件组成发展操纵板：指示灯与机械开关字符界面：DOS。终端与键盘图形用户界面：Windows，X－Windows等图形用户界面(GUI：GraphicalUserInterface)图形直观易记，操作简捷编程容易（如VC++开发环境）发展自然、高效多通道的用户界面（语音，视觉等）没有界面的用户界面（类似人与人间的交流）101.2.2计算机辅助设计CAD：ComputerAi

5、dedDesign交互式图形生成技术用来设计机械、电子设备等产品的元部件和系统以及工程建筑表示与显示性能分析计算修改设计应用汽车、飞机和船体的外壳模具、大规模集成电路光学系统、民用建筑、服装、玩具等主要软件AutoCAD，Pro/E，3DS，Maya,。。。11实例112实例2131.2.3科学可视化ScientificVisualization1986年，美国科学基金会（NSF）专门召开了一次研讨会，会上提出了“科学计算可视化（VisualizationinScientificComputing）”必要性：直接

6、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：医学图像重建，遥感，流场、气象、核爆模拟……。信息可视化信息流量商业统计数据股市行情……14实例饼图：反映市场份额直方图:反映图像中像素亮度分布15实例医疗：建立人体的三维模型（数字人或虚拟人），可用于观察内外器官161.2.4计算机艺术ComputerArt将计算机图形学与人工智能技术结合起来，可构造出丰富多彩的艺术图象根据设定的规则，可以构造出形状各异的多种图案，并实现合理的颜色配置可以利用计算机图形学技术生成盆景和书法17实例181.2.

7、5地理信息系统GIS（GeographicalInformationSystem）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人口、矿藏、森林、旅游等资源包含：地理图、地形图、矿藏分布图、海洋地理图、气象图，植被分布图等应用军事，政府决策，旅游，资源调查191.2.6计算机动画、广告及娱乐计算机动画计算机生成的场景可单独显示，也可以与演员及实际场景混合显示，以生成各种逼真的虚拟场景画面和特技效果，从而为人们提供一个充分展示个人想象力和艺术才能的空间电视广告，节目片头，科教演示娱乐：gameToyStory成

8、为第一部全三维计算机动画特点的电影20实例：变形效果许多商业广告中一种常用的图形方法是变形，可以将一个物体转变为另一个物体211.2.7多媒体系统MultimediaSystem多媒体技术就是利用计算机技术，把多种媒体综合在一起，使之建立起逻辑上的联系，并能对它们进行各种处理。（具有处理多种媒体的能力）媒体：文本、图形、图像、声音、动画和视频软硬件海量存储高传输率高计算能