计算机图形学第1章电子教案课件.ppt

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1、计算机图形学基础主讲：卢迪、张开玉、王鹏哈尔滨理工大学电气与电子工程学院教学要求了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术；了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法；对于图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识；具有一定实践体会和相关的编程能力。课程内容绪论计算机图形设备基本图形生成算法*二维图形变换及二维观察*三维图形变换及三维观察曲线和曲面*实用CAD：autocad2008考核方法平时成绩30%（含出勤、作业、实验）期末成绩70%4第1章绪论1.1计算机图形学及其相关概念计算机图形学（ComputerGraphics）计算机图

2、形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。IEEE定义：Computergraphicsistheartorscienceofproducinggraphicalimageswiththeaidofcomputer.计算机图形学与传统理论：交叉、界线模糊、相互渗透CAGD（计算几何）逼近论（计算数学）微分几何形态学混沌学小波理论计算机图形学的研究对象——图形通常意义下的图形：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。图形的要素几何要素：刻画形状的点、线、面、体非几何要素：反映物体表面属性或材质的明暗、辉度

3、、色彩（颜色信息）计算机图形学中所研究的图形从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。图形的表示点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么灰度或色彩。参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics）把点阵法描述的图形叫做图象（Image）与计算机图形学相关的学科计算机图形学试图从非图象形式的数据描述来生成（逼真的）图象。数字图象处理旨在对图象进行各种加工以改善图象的视觉效果。计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能

4、的科学和技术。酝酿期（50年代）1950年，美国MIT的旋风1号(WhirlwindI)计算机配备了阴极射线管(CRT)来显示一些简单的图形.1.2计算机图形学的发展1.2.1计算机图形学的确立萌芽期（60年代）1962年，美国MIT林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad：一个人－机通信的图形系统”的博士论文，其中首次使用了“ComputerGraphics”这个术语从而确立了计算机图形学的学科地位.发展期（70年代）普及期（80年代）出现了带有光栅图形显示器的个人计算机和工作站提高增强期（90年代）总体特征

5、：技术发展、需求驱动1.2.2硬设备的发展图形显示设备60年代中期，随机扫描的显示器60年代后期，存储管式显示器70年代中期，光栅扫描的图形显示器。目前正向着小型化、低电压、数字化方向发展图形硬拷贝设备打印机绘图仪图形输入设备二维图形输入设备三维图形输入设备1.2.3图形软件的发展及软件标准的形成图形软件的发展开放式、高效率、标准化、集成化、智能化、学科交叉图形软件标准与设备无关、与应用无关、具有较高性能近二十年中，国际标准化组织ISO已经批准和正在讨论的与计算机图形有关的标准有：GKS、GKS-3D、PHIGS、CGM、CGI、IGES、STEP事

6、实标准如SGI的OpenGL，微软的DirectX，Adobe的Postscript等1.3计算机图形学的应用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）2.计算机辅助绘图3.计算机辅助教学（CAI）办公自动化和电子出版技术(ElectronicPublication)计算机艺术在工业控制及交通方面的应用在医疗卫生方面的应用图形用户界面1.4计算机图形系统1.4.1计算机图形系统的功能1.4.2计算机图形系统的结构1.5计算机图形学研究动态计算机动画是指用程序生成一系列（帧）的景物画面，其中当前帧画面是对前一帧画面的部分修改。1.5.1计算机动画1.5.2

7、地理信息系统例如：天气预报的卫星云图1.5.3人机交互HCI（HumanComputerInterface)涉及的科学领域包括：计算机科学（人机界面的设计和工程）心理学（人的认知过程和行为分析）社会学和人类学（技术、工作和组织之间的交互作用）工业设计（交互式产品）1.5.4真实感图形显示应用：影视特技、广告动画机械和建筑CAD情景仿真、飞机驾驶员训练房间和座舱的光照明设计1.5.5虚拟(Virtual-reality)现实由计算机生成的一个实时三维空间。使用户产生一种身临其境的感觉。1.5.6科学计算可视化（VisualizationinScient

8、ificComputing）运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中及计算结果的数据转换为图形及图像