张彩明全套配套课件图形学简明教程 第1章.ppt

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1、计算机图形学ComputerGraphics1.11.2计算机图形学的应用计算机图形学的概念与研究内容第1章概述1.11.2计算机图形学的应用计算机图形学的概念与研究内容1.1计算机图形学概念与研究内容1.1.1图形的概念凡是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。如：(1)自然景物(2)照片和图片(3)工程图、设计图和方框图(4)人工美术绘画、雕塑品(5)用数学方法描述的图形（包括几何图形、代数方程、分析表达式或列表所确定的图形）广义的图形概念1.1.1图形的概念是指由点、线、面、体等几何要素和明暗、灰度（

2、亮度）、色彩等非几何要素构成的，从现实世界中抽象出来的带有灰度、色彩及形状的图或形。计算机图形学中的图形概念计算机图形学(ComputerGraphics,简称：CG)是研究如何在计算机环境下生成、处理和显示图形的一门学科。1.1.2计算机图形的研究内容计算机图形学的主要研究对象在计算机环境下景物的几何建模方法(modeling)、对模型的处理方法、几何模型的绘制技术(rendering)、图形输入和控制的人机交互界面(userinterface)。例如，要研究如何在计算机上表示飞机和汽车外形、方便地对飞机和汽车外形进行修

3、改、快速地绘制它们的真实感图形计算机图形学产生真实感图形的过程1.1.2计算机图形的研究内容绘制处理建模建立对物体完整的几何描述对物体做一系列的变换，以反映观察者和物体的位置关系通过绘制过程生成物体的真实感图形图像处理（ImageProcessing）1.1.2计算机图形的研究内容它是用摄像机或扫描仪等手段将客观世界中原来存在的图形摄制成数字化图像，对图像进行处理、分析和理解，从图像中提取所关注的图形的二维或者三维几何信息。图像处理的研究内容图像增强、边缘提取和图像分割、图像压缩、纹理分析、形状特征提取、模式识别和三维形体

4、重建等。1.2计算机图形学的应用计算机模拟和仿真计算机辅助设计与制造(computeraideddesignandmanufactory，CAD/CAM)地理信息系统(geographicalinformationsystem,GIS)计算机动画和艺术科学计算可视化(visualizationinscientificcomputing，VS)虚拟现实(virtualreality,VR)1.2计算机图形学的应用（1）计算机辅助设计与制造计算机辅助设计(CAD)已广泛应用于飞机、汽车、船舶的外形设计、电路设计，以及建筑、服装

5、、印染、玩具设计等领域。CAD技术使得工程、产品设计和施工图纸不必再由人工绘制，可大大缩短设计周期。雪佛莱敞篷轿车曲面造型应用CAD系统进行设计，可1）获得产品的精确表示和显示结果，2）在计算机中建立对象的数据模型，3）进行各种性能分析计算，4）对设计做修改，5）制造过程和设计结果联系起来，设计结果直接传送至后续工艺进行加工。1.2计算机图形学的应用（2）科学计算可视化可视化技术已广泛应用于流体力学、有限元分析、医学、天气预报、海洋和空间探测等领域。科学计算可视化就是利用计算机图形生成技术，将科学及工程计算中的计算数据和测

6、量数据等以图形的形式显示出来，使人们能观察到用常规手段难以观察到的自然规律和自然现象。1.2计算机图形学的应用（3）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。1.2计算机图形学的应用（4）计算机模拟和仿真计算机模拟和仿真是利用计算机产生真实（虚拟）场景，模拟场景中对象随时间变化的行为和规律。通过虚拟对象的行为和规律，研究液体流动、热流、核反应、结构有负载时的变形、复杂产品的加工过程和大工程的完工后的效果

7、等。1.2计算机图形学的应用（5）虚拟现实虚拟现实（VirtualReality:VR）是指由计算机实时生成一个虚拟的三维空间。用户可在其中自由的运动，随意观察周围的景物，通过一些特殊的设备与虚拟物体进行交互操作。在此环境中，用户看到的是全立体彩色景象，听到的是虚拟环境中的声响，手或脚可以感受到虚拟环境所反馈给它的作用力，从而使用户产生一种身临其境的感觉。