计算机图形学概论11

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1、第1讲计算机图形学概论IntroductiontoComputerGraphics10/5/20211提纲计算机图形学的研究内容计算机图形学的发展简史计算机图形学的应用简介计算机图形学研究热点简介10/5/20212什么是计算机图形学(ComputerGraphics)计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专用的图形设备上进行显示的原理、方法和技术的学科。ISO在其数据处理词典中给出如下定义：10/5/20213计算机图形学总体研究内容第一部分：硬件部分输入输出设备：与相应软件共同完成图形的输入输出第二部分：接口部分图形的输入、输出

2、界面设计及功能实现第三部分：软件部分图形处理:针对图形几何、非几何要素进行的处理10/5/20214图形处理研究主题基于图形设备的基本图形元素的生成算法图形的变换和裁剪自由曲线和曲面——计算几何几何造型技术真实感图形的生成算法自然景物的生成——分形几何颜色科学及其应用计算机动画技术虚拟现实技术——实时交互式三维图形处理…10/5/20215本课程教学内容安排第1讲：概论第2讲：基本光栅图形生成算法第3讲：图形变换第4讲：曲线曲面第5讲：三维几何造型第6讲：光照明模型基础第7讲：计算机动画技术简介10/5/20216知识要求程序设计和基本的数据结

3、构方面的一些知识。图形学算法中用到的数学知识将在课程中加以说明。10/5/20217参考书目计算机图形学，倪明田，吴良芝，北京大学出版社，1999孙家广，胡事民，计算机图形学，清华大学出版社，2005年2月蔡士杰等译，计算机图形学（ComputerGraphics），电子工业出版社，1998唐荣锡，汪嘉业，彭群生等编著，计算机图形学教程，1990彭群生等，真实感图形的算法基础，科学出版社，200010/5/20218相关课程关联图10/5/20219关联学科对象的显示：图象表示对象的模型计算机图形学(ComputerGraphics)图象处理(

4、imageprocess)模式识别(patternrecognition)计算几何(computinggeometry)CAD/CAM计算机艺术计算机动画计算机视觉10/5/202110准备阶段（50年代）1950年，MIT，第一台图形显示器，旋风I号(WhirlwindI)计算机的附件类似于示波器的阴极射线管(CRT)50年代末期，MIT林肯实验室，在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御系统光笔，交互式图形生成技术。计算机图形学发展简史（1）10/5/202111发展阶段（60年代）MIT林肯实验室，I.E.Sutherland发表博士论文“

5、Sketchpad:一个人机通信的图形系统”首次使用ComputerGraphics术语计算机图形学之父60年代中期，美国MIT、通用汽车公司、贝尔电话实验室、洛克希德飞机公司、法国雷诺汽车公司、英国剑桥大学随机扫描显示器计算机图形学发展简史（2）10/5/202112推广应用阶段（70年代）基于电视技术的光栅扫描显示器的出现，图形学进入了第一个兴盛的时期，并开始出现实用的CAD图形系统。众多商品化软件的出现，使图形标准化问题也被提上议程。74年，美国计算机学会成立图形标准化委员会(ACMSIGGRAPH)计算机图形学发展简史（3）10/5/2

6、02113系统实用化阶段（80年代）80年代，超大规模集成电路的发展，奠定了物质基础，工作站的出现，促进了图形学的发展。标准化智能化阶段（90年代）朝着标准化、集成化和智能化的方向发展国际标准化组织（ISO）公布的图形标准也越多、且更加成熟计算机图形学发展简史（4）10/5/202114计算机图形学的应用图形用户界面（GUI：HCI的重要方式）交互式绘图办公自动化及电子印刷计算机辅助设计与制造（CAD：应用广泛）科学计算可视化艺术和商业过程模拟辅助教学虚拟现实（VR）计算机动画10/5/202115应用举例IBR（ImageBasedRende

7、ring)CAD人脸重构与编辑VR真实感图形非真实感图形10/5/202116CAD技术发展历史第一代：二维绘图软件第二代：分离的数据结构与多个数据库的集合其设计范畴局限于详细设计阶段的绘图、造型和分析工作第三代：使用单一的数据结构和唯一的公用数据库集成系统允许工程师在一个数据结构上动态地与其它部门的工程师进行通信，使初步设计阶段的CAD成为可能1989年美国国家工程学院将CAD/CAM技术评为当代十项最杰出的工程技术成就之一10/5/202117计算机图形学应用举例—计算机辅助设计与制造10/5/20211810/5/202119曲面重构(s

8、urfacerecontstructiong)10/5/20212010/5/20212110/5/202122人脸重构与编辑Reconstructi