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计算机图形学基础ComputerGraphics课程信息•1.本课程QQ群信息：——计算机图形学-2015秋季——100755473欢迎加入，加入后请用真实姓名作为群成员名称。22:422课程信息•2.课程要求：不迟到，不早退。有事提前请假，可将假条发至群里的QQ邮箱，列明请假人员，请假原因，请假的正当理由，请假起止时间。•3.课程考核方式：•(1)出勤（5%）.•(2)平时作业包括课堂练习、课堂测试等（35%).•(3)期末考试（60%）.22:423教材4使用教材：•徐文鹏等，计算机图形学基础，清华大学出版社，2014参考教材：•1.孙家广等，计算机图形学基础教程，清华大学出版社，2004.•2.石教英译(DavidF.Rogers)，计算机图形学算法基础，机械工业出版社，2002.•3.孔令德，计算机图形学基础教程，清华大学出版社，2008.课程组织5课堂教学：32学时，单独一门成绩实验教学：16学时，单独一门成绩课堂课时安排：章节课堂教学学时1第一章绪论22第二章图形系统23第三章二维图形生成44第四章图形几何变换65第五章二维观察46第六章三维观察47第七章三维对象48第八章真实感图形技术66HPU6第一章绪论本章主要内容：计算机图形学的目标和任务计算机图形学的内容体系计算机图形学的相关学科计算机图形学的应用领域计算机图形学的发展7第一章绪论计算机图形学：ComputerGraphics研究通过计算机将信息、数据转换为图形，并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。22:42第一章绪论一、CG的目标核心目标：视觉交流，通过图形或几何的方式来表示或展示一些问题或信息。视觉交流的过程：•观察→问题：通过观察、思考，明确问题或要传达的信息；•问题→几何：通过建立几何模型表达问题；•几何→图像：由几何模型生成图像，将问题或信息可视化；8第一章绪论二、CG的基本任务表示：将客观世界用二维或三维的方式表示。交互：通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现表示与绘制的技术。绘制：如何将计算机中的对象用一种直观形象的图形图像方式表现出来。9第一章绪论三、CG的内容体系1、基础模块数学基础：向量、矩阵、齐次坐标和几何变换等。（第四章）软、硬件基础知识：常见图形API如OpenGL、Direct3D等，图形输出设备与输出技术的简单基础知识，如光栅显示器基本原理、颜色处理与颜色模型等。（第二章）10第一章绪论三、CG的内容体系2、建模概念：研究如何用图形方式表示现实或虚拟世界中的对象与信息，如一座房子、一辆汽车、一个电影角色等。表示：模型在外部显示上通常以点、线、面、体等各种几何元素及它们的组合来表现，而在计算机内部则是通过坐标、连接关系所对应的几何信息与拓扑信息来表示。11第一章绪论三、CG的内容体系3、绘制概念：将计算机中对象的数字几何模型转换为直观形象的图形或图像形式，是数字几何模型的视觉可视化过程。绘制过程：•（1）应用程序•（2）几何处理•（3）像素处理12第一章绪论三、CG的内容体系4、交互概念：针对图形对象，研究合适的输入方法、操作方法，也即友好的人机界面。交互技术•典型的人机交互技术：定位技术、菜单技术、拾取技术、定值技术、橡皮筋技术、拖拽技术、网格与捕捉技术等•图形用户界面：Windows窗口，Icon图标，Menu菜单，Pointers指标13第一章绪论四、CG相关学科1、图形与图像图形：指由点、线、面以及三维空间所表示的几何图形。图像：原意picture，指各种图片、图画、照片及光学影像，是采用绘画或者拍照的方法获得的人、物、景的模拟。现在普遍采用image代表离散了的数字图像，其含义是“像”，是客观世界通过光学系统产生的视觉映像。14图形与图像比较内容图形图像基本元素矢量元素如直线、圆和多边形等像素存储数据各个矢量的参数（属性）各个像素的灰度或颜色分量处理方式旋转、扭曲、拉伸等对比度增强、边缘检测等缩放结果不会失真，可以适应不同的分辨率放大时会失真，可看到颗粒状像素其他图形不是主观存在的，是我们根据客观事物而主观形成对客观事物的真实描述实例工程图纸照片应用领域计算机辅助设计图像处理15第一章绪论四、CG相关学科2、相关学科图像处理：计算几何：计算机视觉：16第一章绪论五、CG应用领域CAD&CAM：计算机辅助设计与制造1722:42第一章绪论五、CG应用领域科学计算可视化Visualization1819第一章绪论•医学可视化第一章绪论五、CG应用领域虚拟现实Virtualreality：用户可在其中自由运动，随意观察周围的景物，并通过一些特殊的设备与虚拟物体进行交互操作。20第一章绪论五、CG应用领域动画Animation：利用图像序列，产生物体运动的视觉效果的一种技术。21第一章绪论六、CG的发展发展过程•诞生：1950---1960•线框图形学：1960---1970•光栅图形学：1970---1980•真实感图形学：1980---1990•实时图形学：1990-发展趋势•基于GPU的图形硬件技术，三维建模，动态仿真、增强图形技术的表现、计算机图形学与图像视频处理技术的结合、在移动设备和嵌入式设备上发展迅速。22课堂总结——图形与图像比较内容图形图像基本元素矢量元素如直线、圆和多边形等像素存储数据各个矢量的参数（属性）各个像素的灰度或颜色分量处理方式旋转、扭曲、拉伸等对比度增强、边缘检测等缩放结果不会失真，可以适应不同的分辨率放大时会失真，可看到颗粒状像素其他图形不是主观存在的，是我们根据客观事物而主观形成对客观事物的真实描述实例工程图纸照片应用领域计算机辅助设计图像处理23