计算机图形学-绪论

计算机图形学,清华大学出版社

绪 论

计算机图形学及其相关概念计算机图形学发展历史 计算机图形学的应用及研究前沿

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影视(动画)

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游戏制作

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模拟仿真Flight Simulation Edwin Link

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CAD/CAM/CAEComputer aided design VersaCAD Autodesk Computer aided manufacturing Computer aided engineering

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建筑

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Architectural Design6 of 41

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Visualization

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1.1.1 计算机图形学计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、 生成、处理和显示的学科。它涉及将几何模型和 数据转变为图形的各种算法和技术。

1.1 计算机图形学的研究内容

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1.1.2 图形？几何属性虚线，2.25磅

物理属性

点 、 线 、 面 、 体

实线，3磅 白色

线形，线宽 灰度，彩色

橘黄色

遮挡

形变1.1 计算机图形学的研究内容9 of 41

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1.1.3 图形VS.图像图形( Graphics )

描述图形：由函数式、代数方程和表达式所描述的图形 自然图形：来自各种媒体(相机、摄像机、扫描仪等设 备)

1.1 计算机图形学的研究内容

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1.1.3 图形VS.图像数字图像(digital image)位图(bitmap),网格图，点阵图。基本单位：像素(pixel)pixel3 3 3 3 3 3 1 22 23 22 1 1 3 23 22 23 23 2 4 245 22 72 72 4 5 5 72 72 23 4 5 2 2 22 23 1 5 3 2 4 5 2 3 3 3 4 5 23 2 1 3 5 5 35 2 2 2 2 2 4

1.1 计算机图形学的研究内容

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1.1.3 图形VS.图像图形学

计算 几何

对象的 模 型模式识别

对象的 图 像

图像 处理

图像处理：物体映像处理成新的数字化图像。采用一定的算法对图像进行分析、 解释、修改等一系列过程。 编辑的最小单元是像素而不是对象或形状。 模式识别：分析、识别各类信息，找出其中蕴含的内在联系或抽象模型。如文 字识别、语音识别、图像识别……1.1 计算机图形学的研究内容12 of 41

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1.2.1 图形学发展历程50年代 初步形成时期 70-80年代 高速发展时期

60年代 形成时期

90年代-日益成熟时期

1.2 计算机图形学发展的历史回顾

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1.2.2 50年代，萌芽期

1950年，第一台图形显示器 作为美国麻省理工学院(MIT) 旋风I号(Whirlwind I)计算机 的附件诞生了 1958年，美国Calcomp公司将 联机的数字记录仪发展成滚 筒式绘图仪，GerBer公司把 数控机床发展成为平板式绘 图仪

1.2 计算机图形学发展的历史回顾

14

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1.2.2 50年代，萌芽期

50年代末期，MIT的林 肯实验室在“旋风”计 算机上开发SAGE空中 防御体系 (Semi-automatic ground environment)

1.2 计算机图形学发展的历史回顾

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1.2.3 60年代，形成期

1962年，MIT林肯实验室， I. E. Sutherland发表博士论文： “Sketchpad:A Man-Machined Graphical

Communication System” “计算机图形学之父” 1983年，ACM Coons Award

1988年，Turing Award PhD 答辩，短片辅助(”PPT”)

Ivan 和他的“画板”

1.2 计算机图形学发展的历史回顾

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1.2.3 60年代，形成期

1960‘s,法国工程师Pierre Bezier 创立Bezier曲线、曲面 理论，应用于大多CAD及计算机图形系统中。用于雷诺(Renault)汽车外形设计的UNISUR系统 1985年，ACM Coons Award

Bezier & de Casteljau Bezier & Forrest

1.2 计算机图形学发展的历史回顾

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1.2.4 70-80年代，兴盛期1970’s,

光栅图形学迅速发展

扫描转化，裁剪，表面消隐等基本概念及对应算法诞生 1974年，ACM SIGGRAPH。图形标准化委员会。 “核心图形系统(Core Graphics System)” ISO发布CGI,CGM,GKS,PHIGS等

标准

1.2 计算机图形学发展的历史回顾

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1.2.4 70-80年代，兴盛期

真实感图形学(渲染Rendering)

1970年，Bouknight提出第一个光反射模型(平面着色) 1971年，Gourand提出“漫反射模型+插值”思想，被称为 Gourand明暗处理 1975年，Phong提出局部光照模型——Phong模型

“Flat”1.2 计算机图形学发展的历史回顾

“Gourand”

“Phong”19 of 41

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1.2.4 70-80年代，兴盛期

实体造型技术(几何模型)英国，剑桥大学CAD小组，“Build”系统 美国，罗彻斯特大学，“PADL-1”系统 ……

1.2 计算机图形学发展的历史回顾

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1.2.4 70-80年代，兴盛期1980’s, 光线跟踪&热辐射(Ray tracing and Radiosity)

1980年，Whitted模型，其中包括光反射与透视效果 1984年，美、日两国学者分别将辐射度方法引入CG, 成 功模拟了理想漫反射表面间的多重漫反射效果

1.2 计算机图形学发展的历史回顾

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/68j4.html