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1、交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics第1讲 计算机图形学概论Introduction to Computer GraphicsDate1交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics提纲n计算机图形学的研究内容n计算机图形学的发展简史n计算机图形学的应用简介n计算机图形学研究热点简介Date2交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphic
2、s交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics什么是计算机图形学(Computer Graphics)n计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专用的图形设备上进行显示的原理、方法和技术的学科。ISO在其数据处理词典中给出如下定义 ：Date3交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics计算机图形学总体研究内容n第一部分：硬件部分输入输出设备：与相应软件共同完成图形的输入输出n第二部分：接口部分图形的输入、输出界面设计及功能实现n第三部分：
3、软件部分图形处理:针对图形几何、非几何要素进行的处理Date4交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics图形处理研究主题n基于图形设备的基本图形元素的生成算法n图形的变换和裁剪n自由曲线和曲面计算几何n几何造型技术n真实感图形的生成算法n自然景物的生成分形几何n颜色科学及其应用n计算机动画技术n虚拟现实技术实时交互式三维图形处理n Date5交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer G
4、raphics本课程教学内容安排n第1讲：概论n第2讲：基本光栅图形生成算法n第3讲：图形变换n第4讲：曲线曲面n第5讲：三维几何造型n第6讲：光照明模型基础n第7讲：计算机动画技术简介Date6交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics知识要求n程序设计和基本的数据结构方面的一些知识。n图形学算法中用到的数学知识将在课程中加以说明。Date7交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer
5、Graphics参考书目n计算机图形学，倪明田，吴良芝，北京大学出版社，1999n孙家广，胡事民，计算机图形学，清华大学出版社， 2005年2月n蔡士杰等译，计算机图形学（Computer Graphics），电子工业出版社，1998n唐荣锡，汪嘉业，彭群生等编著，计算机图形学教程，1990n彭群生等，真实感图形的算法基础，科学出版社，2000Date8交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics相关课程关联图Date9交互式计算机图形学-Interactive Computer G
6、raphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics关联学科对象的显示：图象表示对象的模型 计算机图形学(Computer Graphics)图象处理(image process)模式识别 (pattern recognition)计算几何 (computing geometry)CAD/CAM计算机艺术计算机动画计算机视觉Date10交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics准备阶段（50年代） 1950年， MIT，第一台图形显示器 ，旋
7、风I号(Whirlwind I)计算机的附件 类似于示波器的阴极射线管 (CRT) 50年代末期，MIT林肯实验室，在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御系统 光笔，交互式图形生成技术。 计算机图形学发展简史（1）Date11交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics发展阶段（60年代） MIT林肯实验室，I.E.Sutherland发表博士论文“Sketchpad:一个人机通信的图形系统” 首次使用Computer Graphics术语 计算机图形学之父 60年代中期，美国MIT
8、、通用汽车公司、贝尔电话实验室、洛克希德飞机公司、法国雷诺汽车公司、英国剑桥大学 随机扫描显示器计算机图形学发展简史（2）Date12交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics推广应用阶段（ 70年代） 基于电视技术的光栅扫描显示器的出现，图形学进入了第一个兴盛的时期，并开始出现实用的CAD图形系统。 众多商品化软件的出现，使图形标准化问题也被提上议程。 74年，美国计算机学会成立图形标准化委员会(ACM SIGGRAPH)计算机图形学发展简史（3）Date13交互式计算机图形学-
9、Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics系统实用化阶段（80年代） 80年代，超大规模集成电路的发展，奠定了物质基础，工作站的出现，促进了图形学的发展。标准化智能化阶段（90年代） 朝着标准化、集成化和智能化的方向发展 国际标准化组织（ISO）公布的图形标准也越多、且更加成熟计算机图形学发展简史（4）Date14交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics计算机图形学的应用n图形用户界面（
10、GUI：HCI的重要方式）n交互式绘图n办公自动化及电子印刷n计算机辅助设计与制造（CAD：应用广泛）n科学计算可视化n艺术和商业n过程模拟n辅助教学n虚拟现实（VR）n计算机动画Date15交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics 应用举例IBR（Image Based Rendering)CAD人脸重构与编辑VR真实感图形非真实感图形Date16交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Compu
11、ter GraphicsCAD技术发展历史n第一代：二维绘图软件n第二代：n分离的数据结构与多个数据库的集合n其设计范畴局限于详细设计阶段的绘图、造型和分析工作n第三代：n使用单一的数据结构和唯一的公用数据库集成系统n允许工程师在一个数据结构上动态地与其它部门的工程师进行通信， 使初步设计阶段的CAD成为可能n1989年美国国家工程学院将CAD/CAM技术评为当代十项最杰出的工 程技术成就之一Date17交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics计算机图形学应用举例 计算机辅助设计
12、与制造Date18交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer GraphicsDate19交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics曲面重构(surface recontstructiong)Date20交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer GraphicsDate21Date22交互式
13、计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics人脸重构与编辑Reconstruction and Edit of Human FacesDate23交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics人脸重构的过程3D人脸模型与2D 人脸图像进行匹配3D人脸的参数化 模型3D 人脸模型 采样3D 人脸数据库Date24交互式计算机图形学-Interactive Computer Graph
14、ics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics人脸编辑示例Date25交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics算法Date26交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer GraphicsDate27交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphi
15、cs虚拟现实Virtual RealityDate28交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics沉浸式 VR系统Date29交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer GraphicsCave PaintingDate30交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics增强的（au
16、gmented） VRDate31交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics 真实感图形Date32交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer GraphicsDate33交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer GraphicsDate34交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics真实感图形Date35交互式计算机图形学-Interactive Computer Graphics交互式计算机图形学-Interactive Computer GraphicsDate36交
