计算机图形学论文.doc

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1、计算机图形学论文学号:2010137238姓名：黄锋专业：信计背景：学习了半学期的计算机图形学，虽然不是学到很多的关于编程方面的东西，但是也不孙白学，也能勉强说得上简简单单的懂得一些，以下将从概念，发展，内容，利用三个方面进行简单而不算成熟的描述。计算机图形学的概念：计算机图形学，顾名思义就是利用计算机对图形进行操作，亦或是对生活中的事物在经过人工的数学建模以后利用计算机将那些不便理解的数字、矩阵、符号等变换成我们能够十分轻松理解的在计算机显示器上显示的图形，甚至是图像！但按照书本上的比较官方的说法就是：计算机图形学是一种使用图形生成原理和算法将二维或三维图形转化成光栅化的计算机显示

2、的学科。明显，它就是关于图形图像的一门科学，而关于图形和图像的区别，或许还是很多人不能够明确区分的。我且简介一下，首先是我们要明白图形是有两类的：一类是基于线条表示的几何图形，另一类是基于光照、材质和纹理映射表示的真实感图形。图形的表示方法有两种：一是参数法，参数法是在设计阶段采用数学建模时用形状参数和属性参数描述图形的方法；二是点阵法，点阵法是在实现阶段用具有颜色信息的像素点阵来表示图形的一种方法。前者描述的图形就是传统上的图形，而后者所描述的一般称为图像。一方面,作为一个学科,计算机图形学在图形基础算法、图形软件与图形硬件三方面取得了长足的进步,成为当代几乎所有科学和工程技术领域

3、用来加强信息理解和传递的技术和工具。另一方面,计算机图形学的硬件和软件本身已发展成为一个巨大的产业计算机图形学的发展：计算机图形学的诞生可以追溯到20世纪60年代，该学科的发展与计算机硬件的技术的发展是密不可分的。首先是SAGE于1957年投入运行，虽然这个系统于此世纪中期就停止，但该系统可以作为一个雏形预示着交互式图形生成技术的诞生。直到1963年IvanE.Sutherland的论文《Sketchpad:一个人际通信的图形系统》的完成，正式确立了计算机图形学作为一个崭新学科的独立地位，而今计算机图形学作为一门学科已经独立存在四十多年了。20世纪70年代，由于光栅扫描显示器的诞生，

4、20世纪60年代就已萌芽的光栅图形学算法迅速地发展起来，区域填充、裁剪和消隐等基本图形概念及其相应算法纷纷产生，图形学进入一个全盛的发展时期。在此后的时间里，各种关于计算机图形学的新东西诞生：20世纪70年代，真实感图形和实体造型技术的产生，1970年Bouknight大的光反射模型，1971年Gouraud的双线性光强插值模型，1975年Phong著名的双线性法向插值，1980年光透视模型……另外不得不提的便是图形显示器的发展及其工作原理。图形显示器的发展经历了随机扫描显示器、直视存储管显示器及目前广泛使用的光栅扫描显示器，在此只提及光栅扫描显示器。光栅扫描显示器是画点设备，此处需

5、说明阴极射线管(cathoderaytube,CRT)，阴极射线管有五部分组成：电子枪、聚焦系统、偏转系统、荧光粉层和玻璃外壳，其工作原理是：CRT通电后灯丝发热，阴极被激发射出电子，点在受到控制栅的调节形成电子书，电子束经聚焦系统聚焦以后以高速轰击荧光屏，荧光，粉层被激发后发出辉光形成一个光点，偏转系统可以控制电子束在指定的位置上轰击荧光屏，整个荧光屏依次扫描完成后图像显示完成。由于荧光粉具有余辉特性---电子束停止轰击荧光屏后，荧光粉的亮度并不是立即消失，而是按指数规律衰减，图像逐渐变暗，为了得到亮度稳定的图像，电子枪需要不断地根据帧缓冲的内容轰击荧光屏，反复重回同一帧图像，即不

6、顿刷新屏幕，但是与此同时，产生的图形会出现走样的现象，所以还需进行反走样处理，对于彩色图像的显示，则需要彩色光栅显示器，该显示器的每个像素有成三角形排列的红、绿、蓝三原色的3个荧光点组成，另需3支电子枪与之对应，又叫“三枪三束显示器”。除此之外还有各种显示器：液晶显示器、等离子显示器、三维显示器。计算机图形学的内容：计算及图形学的研究内容十分的广泛，其内容也是相当丰富的，有：基本图形的扫描转换中的Bresenham算法，还有针对走样现象的反走样技-----硬件技术(提高显示器的分辨率)和软件技术(改进软件算法)；多边形的填充中的有效边表填充算法、边缘填充算法区域填充算法(又有四邻域填

7、充和八邻域填充)；二维变换中的平移变换、比例变换、旋转变换、错切变换以及裁剪中的Cohen-Sutherland直线段裁剪算法和中点分割直线段裁剪算法、梁友栋-Barsky直线段裁剪算法；三维变换中的平移变换、比例变换旋转变换、反射变换以及错切变换和投影中的平行投影、透视投影等，其中的透视投影我们在生活中很多的地方都可以看见，例如，我们站在一条林间小道，向小道的尽头看去就可以发现小道的两侧在很远的地方成为了一个点，而这个点就是所谓的“灭点”；自由曲线和曲面