计算机图形学第1章绪论

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1、计算机图形学西安理工大学计算机学院主讲：王映辉E-mail:wyh@xaut.edu.cn教材或参考书教材：孙家广等.计算机图形学（第3版）.清华大学出版社，1998.9(第1次印刷)-2006.6(第19次印刷)。实践用书：廖朵朵等.OpenGL三维图形程序设计.星球地图出版社，电子版。讲授内容第1章绪论第2章光栅设备第3章基本图形生成算法第4章自由曲线与曲面第5章图形裁剪第6章图形变换第7章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

2、骨绘制实例(2D,3D)GIS软件,等等。1.1应用及研究前沿1.2.1计算机图形学的应用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：指示灯和机械开关组成的操纵界面→终端和键盘组成的字符界面(80年代)→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),所见即所得→VR技术计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)CAD/CAM是计算机图形学在工业界最广泛、最活跃的应用领域飞机、汽车、船舶的外形的设计：设计结果直接送至后续工艺进行加工处理，如波音777飞机的设计和加工过程发电厂、化工厂等的布局土木工程、

3、建筑物的设计电子线路、电子器件的设计奥迪效果图和线框图基于工程图纸的三维形体重建定义：从二维信息中提取三维信息，通过对这些信息进行分类、综合等一系列处理，在三维空间中重新构造出二维信息所对应的三维形体，恢复形体的点、线、面及其拓扑关系，从而实现形体的重建优势：可以做装配件的干涉检查、以及有限元分析、仿真、加工等后续操作，代表CAD技术的发展方向工程图及其三维重建结果--1工程图及其三维重建结果--2可视化科学计算可视化(ScientificVisualization)海量的数据使得人们对数据的分析和处理变得越来越难，用图形来表示数据的迫切性与日俱增1986年，美

4、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）”科学计算可视化广泛应用于流体力学、有限元分析、气象分析等当中在医学领域，可视化有着广阔的发展前途是机械手术和远程手术的基础将医用CT扫描的数据转化为三维图象，帮助医生判别病人体内的患处由CT数据产生在人体内漫游的图象可视化的前沿与难点可视化硬件的研究实时的三维体绘制体内组织的识别分割——Segmentation真实感图形实时绘制与自然景物仿真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

5、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。军事，政府决策，旅游，资源调查。娱乐电脑游戏实时性逼真性蕴含了先进的图形处理技术电视广告，节目片头，科教演示（CAI）“侏罗纪公园”、“皇帝的新衣”、“古墓丽影”，完美风暴………MAYA,3D-MAX,SoftImage…多媒体在计算机控制下，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。计算机处理的常见媒体：图形、文本、语音（音频）、图像（视频）

6、、动画特点：媒体的多样性、操作的交互性、系统的集成性VirtualReality（虚拟现实、灵境）VirtualReality或称虚拟环境(VirtualEnvironment)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，ImageBasedRendering)：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

7、游野外自然景物的模拟主要绘制山、水、云、树、草、火等等野外场景远远复杂于室内场景，绘制难度更大，方法更趋多样化如：*绘制火的粒子系统(ParticleSystem)；*基于生长模型的绘制植物的方法；*绘制云的细胞自动机方法等。由清华大学自然景物平台生成的野外场景日本YoshinoriDobashi等人绘制的真实感云Xfrog3.0生成的挪威云杉与计算机网络技术的紧密结合远程医疗与诊断远程导航与维修远程教育远程设计……计算机动画计算机动画近十多年来取得了很大的发展，已渗透到人们生活的各个角落商业广告、影视特技/片头、动画片教育、军事、飞行模拟等分类二维动画图象变形

8、形状混合三维动画变形物体