第1章概述(计算机图形学)

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1、计算机图形学,Computer Graphics,教材：计算机图形学王汝传等 编著 人民邮电出版社,第一章 概 述,计算机图形学的研究内容,1.1,一. 什么是计算机图形学 二. 计算机图形学、图像处理与 模式识别的关系 三. 计算机图形学与CAD/CAM 技术的关系 四. 计算机图形学研究内容,一. 计算机图形学 的特点 二. 计算机图形学 的应用领域,第一章 概 述,第一章 概述 1.1 计算机图形学的研究内容 一. 什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三.计算机图形学与CADCAM技术的关系 四.计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况 1.3 计算

2、机图形学特点和应用一.计算机图形学的特点二.计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线,第一章 概 述,图形处理过程：,计算机图形处理程序,例如：画圆,计算机图形处理程序,第一章 概 述,2.计算机图形表现形式,(1).线条式(线框架图),用线段来表现图形，容易反映客观实体的内部结构，如各类工程技术中结构图的表示，机械设计中零件结构图及电路设计中的电路原理图等.,第一章 概 述,具有面模型、色彩、浓淡和明暗层次效应，适合表现客观实体的外形或外貌，如汽车、飞机、轮船等的外形设计以及各种艺术品造型设计等。,(2).真实感面模型图形,跑车靓照,3.

3、 计算机图形分类（空间）,(1).二维图形（2D） ：在平面坐标系中定义的图形,(2).三维图形（3D） ：在三维坐标系中定义的图形,简单二维图形,简单三维图形,第一章 概 述,第一章 概 述,4、计算机图形产生方法,(1).矢量法(短折线法),任何形状的曲线都用许多首尾相连的短直线（矢量）逼近。,(2).描点法(像素点串接法),每一曲线都是由一定大小的像素点组成,第一章 概述 1.1 计算机图形学的研究内容 一. 什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三.计算机图形学与CADCAM技术的关系 四.计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形

4、学特点和应用一.计算机图形学的特点二.计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线,(1)交互式绘图允许操作者以某种方式（对话方式或命令方式）来控制和操纵图形生成过程，使得图形可以边生成、边显示、边修改，直至符合要求为止。如AUTOCAD等 (2)被动式绘图 图形在生成过程中，操作者无法对图形进行操作和控制。如C语言绘图,2.计算机绘图方式,第一章 概述 1.1 计算机图形学的研究内容 一. 什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三.计算机图形学与CADCAM技术的关系 四.计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发

5、展概况 1.3 计算机图形学特点和应用一.计算机图形学的特点二.计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线,第一章 概述 1.1 计算机图形学的研究内容 一. 什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三.计算机图形学与CADCAM技术的关系 四.计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用一.计算机图形学的特点二.计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线,3.图形的操作与处理方法（Picture Manipulation）如图形

6、的开窗、裁剪、平移、旋转、放大、缩小、投影等各种几何变换操作的方法及其软件或硬件实现技术。 4.图形信息的存储，检索与交换技术如图形信息的各种表示方法、组织形式、存取技术、图形数据库的管理、图形信息通信等。5.人机交互及用户接口技术如新型定位设备、选择设备的研究；各种交互技术，如构造技术、命令技术、选择技术、响应技术等的研究，以及用户模型、命令语言、反馈方法、窗口系统等用户接口技术的研究。,四. 计算机图形学研究内容,第一章 概述 1.1 计算机图形学的研究内容 一. 什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三.计算机图形学与CADCAM技术的关系 四.计算机图形学研究

7、内容 1.2 计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用一.计算机图形学的特点二.计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线,1962年 美国麻省理工学院林肯实验室的Ivan ESuthland,首先提出了“计算机图形学”（Computer Graphics）这一术语，引入了分层存储符号的数据结构，开发出了交互技术；可用键盘和光笔实现定位、选项和绘图。奠定了计算机图形学基础。,60年代中期 美国、英国、法国的一些汽车、飞机制造业大公司对计算机图形学开展大规模研究。,60年代后期 出现了存储管式显示器，可以进行简单交互,1.2 计算机

8、图形学发展概况,70年代中期 出现了基于电视技术的光栅图形扫描器。,80年代以后 进一步发展，主要体现在以下三个方面： 几个大型著名的计算机图形系统相继问世。特别是GKS（Graphics Kernel System）核心系统。 随着硬件技术的发展，高分辨率图形显示器研制成功，三维图形显示达到更高水平 计算机图形系统在许多领域可以取代中、小型计算机系统，计算机图形学得到了更加广泛的应用。,90年代后 计算机图形学向着更高阶段发展，许多技术 已成为当今最热门的多媒体技术的重要组成部分。,1.2 计算机图形学发展概况,计算机图形学发展概略：,50年代计算机图形学开始兴起 60年代交互式图形系统CA

9、D出现 70年代图形显示技术的发展（光栅扫描显示器） 80年代计算机图形学软硬件迅速发展（高分辨率显示器、图形标准化、工程工作站） 90年代各种不同图形软件的出现（AutoCAD、3DMAX等） 当前计算机图形学向更新方向发展（虚拟现实技术、可视化技术、造型技术等） 进入21世纪之后，更智能更高级的图形用户接口和普适计算环境的图形化带来的新的科学技术。,第一章 概述 1.1 计算机图形学的研究内容 一. 什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三.计算机图形学与CADCAM技术的关系 四.计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用

10、一.计算机图形学的特点二.计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线,计算机辅助设计在电子电路设计中的应用,第一章 概述 1.1 计算机图形学的研究内容 一. 什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三.计算机图形学与CADCAM技术的关系 四.计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用一.计算机图形学的特点二.计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线,2.事务管理中交互式绘图 绘制事务管理中的各种图形，如统计数据的二维及三维

11、图形、直方图、线条图、表示百分比的扇形图等等，还可绘制工作进程图，库存和生产进程图以及大量的其他图形。所有这些都以简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解并促进决策的制定。,统计图,二. 计算机图形学的应用领域,3.地理信息系统（GIS）地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统，是图形技术、数据库技术以及管理信息的结合。,江苏省地图,二. 计算机图形学的应用领域,4.办公自动化和电子出版技术图形显示技术在办公自动化和事务处理中的使用，有助于数据及其相互关系的有效表达，因而有利于人们进行正确的决策。利用交互式图形显示技术的支持可以进行资料、文稿、书刊、手册的编写、修改。制图

12、、制表、分页、排版。,二. 计算机图形学的应用领域,5.系统模拟,二. 计算机图形学的应用领域,航天航空模拟,6.计算机辅助教学（CAI）计算机辅助教学系统利用图形显示设备或电视终端，可以有声有色生动地演示物理、化学、生物、外语等教学内容，让学生（用户）使用人机交互手段，进行学习和研究，绘图或仿真操作，使整个教学过程直观形象，有利于加深理解所学知识。,二. 计算机图形学的应用领域,7.过程控制在过程控制中，常常将计算机与现实世界中的其他设备连成一个系统。计算机图形显示设备常用来显示系统中关键部位的状态，如炼油厂、发电厂的状态显示器可显示出由传感器送来的压力、温度、电压、电流等数据，从而使操作人

13、员可对异常情况作出反应。,某钢铁控制系统主画面,二. 计算机图形学的应用领域,8.计算机动画和游戏,动画片狮子王片段,二. 计算机图形学的应用领域,游戏幻想三国志2截图,游戏轩辕剑5汉之云截图,9.计算机艺术,二. 计算机图形学的应用领域,第一章 概述 1.1 计算机图形学的研究内容 一. 什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三.计算机图形学与CADCAM技术的关系 四.计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用一.计算机图形学的特点二.计算机图形学的应用领域 1.4 计算机图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流

14、水线,5.CG、CAD、CAM三者一体化计算机图形学（CG）、计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）有机结合在一起，形成所谓一体化软件。 6.应用软件开发环境的通用化和标准化用户界面管理系统UIMS、窗口管理系统、网络文件格式等，并使之通用化和标准化。 7.虚拟现实环境的生成（Virtual Reality简称 VR） 利用计算机生成一种模拟环境（如飞机驾驶舱、操作现场等），通过多种传感、设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。 8.科学计算可视化通过对空间数据场构造中间几何图素或用图形绘制技术在屏幕上产生二维图像。,1.5 计算机图形学生成和输出的流

15、水线,1. 再谈矢量法和描点法矢量法-向量图形-简单图形-计算机绘图命令-向量图描点法-点阵图形-复杂图形-文件存储大小-位图 比较：几条自由曲线构成的图形和一幅有炫彩动物的卡通图形 (1) 点阵图形点的信息； (2) 向量图形的尺寸变化； 思考：向量图形和点阵图形哪个放大不失真？为什么？,第一章 概述 1.1 计算机图形学的研究内容 一. 什么是计算机图形学 二.计算机图形学、图像处理与模式识别的关系 三.计算机图形学与CADCAM技术的关系 四.计算机图形学研究内容 1.2 计算机图形学发展概况 1.3 计算机图形学特点和应用一.计算机图形学的特点二.计算机图形学的应用领域 1.4 计算机

16、图形学当前研究的课题 1.5计算机图形生成和输出的流水线,2. 二维图形生成和输出的流水线,基本图形的点阵转换,区域的填充,图形的变换,图形的裁剪,(1) 直线段的生成 (2) 圆弧和椭圆的生成 (3) 规则曲线的生成 (4) 自由曲线的生成,1.5 计算机图形学生成和输出的流水线,3. 三维图形生成和输出的流水线,几何造型技术,转换为二维透视图,裁剪和消隐,光照模型,(1) 线框模型 (2) 表面模型 (3) 实体模型,(1) 光照和明暗处理 (2) 阴影生成 (3) 纹理处理 (4) 颜色模型,1.5 计算机图形学生成和输出的流水线,习题,P12: 第2题后加一句：请各举一例说明。 第6题 8. 请简述三维图形生成和输出的流水线？ 9. 向量图形和点阵图形的区别？,