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1《计算机图形学》主讲：赵宏庆课件：tuxingxue2010@163.com密码：tuxingxue2先修课程1.高等数学2.线性代数3.画法几何与机械制图（可选）4.C/C++或其它有绘图功能编程语言5.数据结构3教学要求了解计算机图形学的发展概况了解计算机绘图系统的软硬件组成掌握计算机图形学的基本算法和理论具有一定的图形程序设计能力了解计算机图形学的应用概况4计算机图形学基础几何与坐标变换透视投影、平行投影交互绘图技术真实感图形生成曲线与曲面几何建模计算机图形学的相关应用教学内容5成绩给定总成绩＝笔试成绩×70％＋实验成绩×20％＋平时成绩×10％6第1章绪论1.1计算机图形学的发展历史1.2计算机图形学的研究内容1.3计算机图形学的应用领域71.1计算机图形学的发展历史起源计算机图形学硬件设备的发展计算机图形学算法研究的发展81.1.1起源物质基础：1950年麻省理工学院(MIT)于采用了类似示波器的CRT研制了第一台图形显示器；1958年Calcomp公司将数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司基于数控机床研制出平板式绘图仪。诞生：1963年MIT的IvanE.Sutherland在他的博士论文“Sketchpad：一个人－机通信的图形系统”中首次提出“ComputerGraphics(计算机图形学)”，使用阴极射线管显示器和光笔，可交互式地生成简单图形；计算机图形学之父20世纪60－70年代：硬件设备昂贵，只有少数条件好的单位（如MIT、BellLab、通用汽车公司、剑桥大学等)开展计算机图形学的研究；20世纪80年代硬件成本不断下降，计算机图形学的研究与应用呈加速发展，开始出现商品化的计算机绘图系统；20世纪90年代快速发展、应用普及91.1.2计算机图形学硬件设备的发展20世纪60年代中期：随机扫描显示器（矢量显示器）需要刷新、设备昂贵、限制普及。20世纪60年代后期：存储管式显示器不需刷新，价格较低，缺点是不具有动态修改图形功能，不适合交互式20世纪70年代初，刷新式光栅扫描显示器大大地推动了交互式图形技术的发展目前是多种显示器并存液晶、等离子显示器，基于分子材料的显示器也在研究之中。图形显示器是计算机图形学中关键的设备101.1.2计算机图形学硬件设备的发展（续）输入设备的发展历史第一阶段：控制开关、穿孔纸等等第二阶段：二维交互式设备如键盘、鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏等等第三阶段：三维交互式输入设备如空间球、数据手套、数据衣第四阶段：用户的手势、表情等等111.1.2计算机图形学硬件设备的发展（续）图形输出设备主要包含：打印机和绘图仪常见的打印机有喷墨打印机和激光打印机，绘图仪有滚筒式和平板式绘图仪，按工作原理分有笔式和喷墨等。滚筒绘图机台式绘图机激光打印机喷墨打印机121.1.3计算机图形学算法研究的发展光栅扫描图形生成（点、线、面的离散表示）图形变换（几何变换、平行投影、透视投影）真实感图形生成（隐藏线/面去除法、Z缓冲器算法、简单光照模型、光线追踪、辐射度、阴影、透明、纹理）几何建模（线框模型、面模型、体模型）曲线与曲面生成算法（Furguson参数曲线/面Bézier均匀B样条非均匀B样条）图形学应用算法（计算机辅助设计虚拟现实可视化计算机动画等方面）13第1章绪论1.1计算机图形学的发展历史1.2计算机图形学的研究内容1.3计算机图形学的应用领域141.2计算机图形学的研究内容定义具体内容图形的输入研究将图形或图形数据输入到计算机中的技术和设备键盘、鼠标、图形输入板、扫描仪等设备的研制图形的表示研究在计算机中用点、线、面的坐标值(几何信息)和连接关系(拓扑信息)建立几何模型的方法线框模型、面模型、体模型等图形的存储按一定数据结构组织图形数据并将其存储在动态或永久性介质中常用的数据结构有线性链表、二叉树、四叉树等图形的处理对图形进行几何变换或投影变换以及并、交、差运算等操作图形的显示与输出将计算机内特定表示形式的图形转换成图形输出设备能够接受的表示形式，并将图形在计算机屏幕上或者打印机等输出设备上显示或绘制输出主要研制各种显示器和打印、绘图设备，如液晶显示器、等离子显示器以及携带更方便、色彩更丰富的新一代显示器15**计算机图形学、图像处理、计算几何之间关系？答：P516第1章绪论1.1计算机图形学的发展历史1.2计算机图形学的研究内容1.3计算机图形学的应用领域171.3计算机图形学的应用领域图形用户界面计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）科学计算可视化地理信息系统娱乐计算机艺术虚拟现实逆向工程18应用实例飞机、舰船汽车19应用实例－建筑桥梁建筑20应用实例－医学21分形图案艺术实例22艺术实例23地学应用24当前计算机图形学的研究热点真实感显示（如辐射度、体绘制等）基于图像的建模自然对象的建模（山、云、树木、花草等）离散数据建模三维显示器计算机生成激光全息照片……