计算机图形学第1章电子教案

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1、计算机图形学张玉新河北农业大学信息科学与技术学院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热点有一个初步认识；具有一定实践体会和相关的编程能力。2021/8/262河北农业大学张玉新课程内容绪论图形设备用户接口与交互式技术图形表示与数据结构基本图形生成算法二维图形变换及二维观察三维图形变换及三维观察*高级话题：曲线和曲面、消隐、真实感图形显示*2021/8/263河北农业大学张玉新主要参考书目陈传波，计算机图形学基础，电子工业出版社何援军，计算机图形学，机械工业出版社李东，计算机图形

2、学实用教程，人民邮电出版社孙家广，计算机图形学（第三版），清华大学出版社王汝传，计算机图形学，人民邮电出版社中国图形图像学报等2021/8/264河北农业大学张玉新成绩评定办法平时成绩＋实验＋笔试2021/8/265河北农业大学张玉新第1章绪论提出问题什么是计算机图形学？计算机图形学研究的对象是什么？计算机图形学的发展？计算机图形学的应用？………2021/8/266河北农业大学张玉新1.1计算机图形学及它与其他学科的关系计算机图形学（ComputerGraphics）计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。IEEE定义：Compute

3、rgraphicsistheartorscienceofproducinggraphicalimageswiththeaidofcomputer.2021/8/267河北农业大学张玉新计算机图形学与传统理论：交叉、界线模糊、相互渗透计算几何CAGD(计算机辅助几何设计)逼近论（计算数学）微分几何形态学2021/8/268河北农业大学张玉新图形图象处理的相关学科计算机图形学试图从非图象形式的数据描述来生成（逼真的）图象。数字图象处理旨在对图象进行各种加工以改善图象的视觉效果。计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术。2021/8/269河北农业大学张玉新图

4、象识别反求工程CAGD2021/8/2610河北农业大学张玉新通常意义下的图形：能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称为图形。1.2计算机图形学的研究对象——图形2021/8/2611河北农业大学张玉新图形的要素几何要素和非几何要素计算机图形学中所研究的图形从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。2021/8/2612河北农业大学张玉新图形的表示点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么灰度或色彩。参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics

5、）把点阵法描述的图形叫做图象（Image）2021/8/2613河北农业大学张玉新酝酿期（50年代）1950年，美国MIT的旋风1号(WhirlwindI)计算机配备了类似示波器的阴极射线管(CRT)来显示一些简单的图形(仅能输出)1958年，美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数控机床发展成为平板式绘图仪20世纪50年代末期，MIT的林肯实验室在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御体系，第一次使用了支持输入输出的CRT显示器，操作者可以用光笔在屏幕上指出确定的目标。1.3计算机图形学的发展简史2021/8/2614河北农业大学张玉新萌

6、芽期（60年代）1962年，美国MIT林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad：一个人－机通信的图形系统”的博士论文，其中首次使用了“ComputerGraphics”。1962年，雷诺汽车公司的工程师PierreBézier提出Bézier曲线、曲面的理论1964年，MIT的教授StevenA.Coons提出了超限插值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。2021/8/2615河北农业大学张玉新发展期（70年代）光栅图形学迅速发展，出现了基于电视技术的光栅图形扫描器区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应算法纷纷诞生图形软

7、件标准化1974年，ACMSIGGRAPH的与“与机器无关的图形技术”的工作会议ACM成立图形标准化委员会，制定“核心图形系统”（CoreGraphicsSystem）ISO发布CGI、CGM、GKS、PHIGS2021/8/2616河北农业大学张玉新普及期（80年代）1980年Whitted提出了一个光透视模型-Whitted模型，并第一次给出光线跟踪算法的范例，实现Whitted模型1984年，美国Cornell大学和日本广岛大学的学者分别将热辐射工程中的辐射度方法引入到计算机图形学中用