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1、计算机图形学的发展动力和研究内容自我介绍Y 姓名：罗月童Y 单位：计算机与信息学院Y Email：Y Website: http:/应用案例：影视工业 、视频游戏、仿真、建筑、CAD/CAE/CAM、可视化目录Y 计算机图形学概述Y 图形学的发展动力Y 图形学的研究内容什么是计算机图形学？Y 计算机图形学是研究如何利用计算机显示、生成、处理图形的原理、方法和技术的一门学科；Y 计算机图形学由数据结构、图形算法和语言构成；Y 计算机图形学是运用计算机产生、存储、处理物体的物理模型(Modelling)和它们的画面(Rendering)；Y IEEE的定义：Computer Graphic is
2、a the art or science of producing graphic images with the aid of computer计算机图形学的发展Y 计算机图形学自20世纪50年代开始发展;Y 1962年题为Sketchpad：一个人机通讯的图形系统的博士论文奠定了计算机图形学的地位；Y 在经历了酝酿期、萌芽期、发展期、普及期和提高增强期五个阶段，计算机图形学发展成为一门以图形硬件设计、图形专用算法和图形软件系统为研究内容的综合性学科。Y 计算机图形学软件和硬件发展是相互促进的。今天，硬件更是引导着图形学的发展计算机图形学的典型应用Y 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）Y
3、 计算机辅助教学（CAI）Y 计算机动画Y 计算机游戏业Y 科学计算可视化Y 虚拟现实Y .图形学的发展动力Y 计算机辅助设计Y 影视业Y 游戏业Y 科学计算可视化Y 动力之一：计算机辅助设计Y Computer Aided Designv 使用计算机作为辅助手段的任何设计过程v 用计算机辅助一项设计的建立、修改、分析、优化，直至绘制出设计施工图Y 软件：AutoCAD、UG、CATIA、武汉开目、广州金银花、Y 计算机辅助设计：v 图形学的最古老应用之一v 生命力顽强，不断发展的一个领域：Y 相关领域：v CAMv 虚拟样机技术(Virtual Prototyping，VP) v 成功的案例
4、：波音777Y 波音777是波音公司首次完全利用计算机绘图进行设计的飞机。Y 整个设计过程并没有使用纸张绘图，而是使用一套称为CATIA的三维计算机辅助设计软件。Y 事先建造一架虚拟的777.让工程师可以及早发现任何误差冲突，并预先评定数以千计的零件是否配合妥当，然后才制作实体模型。动力之一：计算机辅助设计Y 机械、电子、建筑Y 对计算机的计算能力和显示设备的要求都很高.Y 推动了高端硬件市场的发展Y 动力之二：影视业Y 特点：v 质量要求高、投资大、时间紧、Y 既是图形学的重要应用市场，也是研究问题的来源动力之三：游戏业Y 特点：v 需求量大、利润丰厚v 对交互性要求高.v 需要便宜的解决方
5、案Y CG领域最新的发展动力v 导致很多富豪的出现v 导致了计算机图形学的革命v 需求量大、利润丰厚Y 相关新闻：v 综述：中国网络游戏产业造就亿万富翁v 上海网络游戏产业年销售收入逾60亿元v 而专业网络游戏技术人员仅有3000人左右，人才缺口.Y 网游富豪:陈天桥（盛大网络）、史玉柱（巨人网络）、Y 陈天桥：2001年，盛大网络宣布正式进入互动娱乐企业，并先后代理运营了传奇、新英雄门、疯狂坦克等多款大型网络游戏。在陈先生的带领下，盛大成为世界上拥有最多同时在线用户数的网络游戏运营商 Y 虽然因为“巨人大厦”而沦陷，甚至背上“中国首负”之名，但是在成功打造另一个“巨人”之后，史玉柱总身价逼近
6、400亿元，再度步入顶级富豪的阵营。Y 游戏产品：征途、巨人.GPU的最大推动者Y 提供便宜解决方案，人人能玩游戏Y 现在GPU的应用远远超出游戏，甚至超出图形学范畴；动力之四：科学计算可视化Y 人类获取数据的能力飞速提高.v 借助于航空航天、遥感、加速器、v CT（计算机断层扫描）、MRI（核磁共振）、v 计算机模拟（如核爆炸）v .Y 一项统计表明:v 人类每天需要处理的数据量在80年代一般是在百万字节数量级，v 90年代已经增加1000倍以上，而且增加的趋势还在加强。Y 它指的是运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中和计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理
7、的理论、方法和技术；Y 用图像图形的方式辅助人类分析处理数据！应用：医学图像处理计算机图形学的研究内容Y 硬件（Hardware）Y 渲染（Rendering）Y 交互（Interaction）Y 建模（Modelling ）硬件Y 计算机图形学对硬件要求非常高，是一个硬件驱动的学科：v 光线跟踪算法、直接体绘制技术算法很久以前就已提出，但大计算量限制了他们的发展v 现在一般采用局部关照模型，而不能采用全局关照模型计算量太大.v 早期计算机图形学属于贵族研究需要昂贵的硬件设备！Y 现在得到改观：GPU的发展硬件：惊人之变之一Y 基础结构的变化：采用双计算引擎（Dual computing en
8、gines）:v CPU和GPUv GPU承担主要的渲染工作v CPU承担交互和模型管理工作v GPUCPUY GPU:v GPU每半年左右更新换代一次v GPU处于初级阶段，改进空间非常大硬件：惊人之变之二Y 硬件越来越便宜v 快速, 便宜的 GPUsl Geforce 7600：700RMB左右l Geforce 8500：900RMB左右l v 便宜的内存Y 价格低廉的显示设备Y 渲染（Rendering）Y 研究如何创建、操作和处理几何对象（Modelling）和它们图像（Rendering）的学科；Y Rendering：生成图像的过程Y “速度质量”之间的平衡v LOD技术Y 陈皓
9、博士：光子影射算法Y 特效的生成：水面倒影、非真实感渲染、.Y 目标：渲染所得的图像=照相机所拍的照片；Y 需要处理的因素：模型的形状、模型的材料特性、所处场景的光照、.Y 主要算法：光线跟踪算法、辐射度算法、光子映射渲染算法Y 早期: 真实感渲染（Photorealistic Rendering）Y 近期: 非真实感渲染（NPR：Non-Photorealistic Graphics ）Y Y 自20世纪90年代中期开始，非真实感渲染NPR技术逐渐称为计算机图形学领域的研究热点。Y 与真实感渲染研究不同，非真实感渲染侧重于表现非真实环境下对物体特殊渲染效果的模拟和生成，如卡通渲染、笔触风格渲
10、染、手绘风格模拟等；交互Y 曾经被认为是一个“软”（Soft）研究：现已证明这是最艰巨的问题（The Hardest Problem）之一！Y 当前仍然是WIMP:Y Windows, icons, menus, pull-downs/pointingY 最有可能成为图形学领域的下一个飞跃点！交互还需要Y 更好的输入设备Y 更好的输出设备Y 更好的交互模式Y 更好的人机界面(HCI)应该邀请心理学家参加！建模建模. 痛苦的工作！Y 模型复杂、过程沉闷乏味、慢！Y 是对数学知识的挑战！Y 是对计算能力的挑战！Y 是对交互能力的挑战！Y 是对显示能力的挑战！Y 是对领域知识的挑战！Y 怎么办？Y
11、自动模型获取技术：v 3D扫描仪v 基于图像的自动建模技术（IBM：Image Based Modelling）v Y 逃避建模：v 基于图像的渲染技术（IBR：Image Based Rendering);内容安排Y 绪论：计算机图形学的发展动力和研究内容Y 基本概念、三维模型表示Y 渲染：基本图形绘制、真实感渲染、消隐Y 建模：自由曲线曲面Y 模型变换（基础）Y 可视化（我的研究方向）专题报告Y 科学计算可视化Y 非真实感渲染Y 计算机动画Y OpenGL编程入门Y VTK编程入门教材及参考书籍上课教材Y 潘云鹤，董金祥，陈德人. 计算机图形学原理、方法及应用，高等教育出版社参考书一Y 陈传波、陆枫；计算机图形学；电子工业出版社参考书二Y David F. Rogers著，石教英，彭群生等译；计算机图形学的算法基础；电子工业出版社参考书三Y Thomas Strothotte, Stefan schlechtweg著，叶修梓，万华根，张引译；非真实感图形学；电子工业出版社谢谢大家！Q&A4 / 4
