中国斜学我术大学 University of Science and Technology of China 第一章计算机图形学概述 1.1研究内容 1.2相关学科 1.3发展历史 1.4应用领域
第一章 计算机图形学概述 1.1 研究内容 1.2 相关学科 1.3 发展历史 1.4 应用领域 9
什么是计算机图形学 中国斜学投术大三 Jniversity of Science and Technology of China ·计算机图形学是研究怎样用计算机表示、 处理和显示图形的一门学科 一硬件 -软件 一应用 10
什么是计算机图形学 • 计算机图形学是研究怎样用计算机表示、 处理和显示图形的一门学科 – 硬件 – 软件 – 应用 10
什么是图形 中国斜草技术大学 University ofScience and Technology of Chin ·图形(graphics):计算机图形学的研究对象 一能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象 一包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描 述的图形等等 ·构成图形的要素 -几何要素：刻画对象的轮廓、形状的，点、线、 面、体等 一非几何要素：刻画对象的颜色、材质、纹理、 线型、线宽等 11
什么是图形 • 图形(graphics)：计算机图形学的研究对象 – 能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象 – 包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描 述的图形等等 • 构成图形的要素 – 几何要素：刻画对象的轮廓、形状的点、线、 面、体等 – 非几何要素：刻画对象的颜色、材质、纹理、 线型、线宽等 11
表示图形的方法 中国斜学我术大草 University of Science and Technology of China ·参数表示 一由图形的形状参数（方程或分析表达式的系数， 线段的端点坐标等)+属性参数（颜色、线型等） 来表示图形 -称为参数图或图形(graphics) ·点阵表示 一枚举出图形中所有的点（强调图形由点构成） -称为像素图或图像(image,数字图像) 12
表示图形的方法 • 参数表示 – 由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数， 线段的端点坐标等)+属性参数(颜色、线型等) 来表示图形 – 称为参数图或图形（graphics） • 点阵表示 – 枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成) – 称为像素图或图像（image, 数字图像） 12
图形与图像 中国斜草我术大草 University of Science and Technology of China ·图形含有几何属性，或者说更强调场景的 几何表示，是由场景的几何模型和物理属 性共同描述 ·图像纯指计算机内以位图形式表示的颜色 和亮度信息 光栅化或扫描转换 ·图形 图像 13
图形与图像 • 图形含有几何属性，或者说更强调场景的 几何表示，是由场景的几何模型和物理属 性共同描述 • 图像纯指计算机内以位图形式表示的颜色 和亮度信息 • 图形 图像 光栅化或扫描转换 13
图形与图像 中国斜学我术大学 University of Science and Technology of China ·图形 ·图像 一有结构，便于编辑修改 一无结构，不易编辑修改 -能准确表示3D景物， -3D景物的信息已部分 易于生成所需的不同视 丢失，很难生成不同的 视图 一生成视图需要复杂的计 一生成视图不需要复杂的 算 计算 一自然景物的表示很困难 一自然景物的表示不困难 -国际标准：PHIGS 国际标准：JPEG STEP,OpenGL等 TIFF等 -编辑软件：AutoCAD, -编辑软件：Photoshop CorelDraw 14
图形与图像 • 图形 – 有结构，便于编辑修改 – 能准确表示3D景物， 易于生成所需的不同视 图 – 生成视图需要复杂的计 算 – 自然景物的表示很困难 – 国际标准：PHIGS, STEP, OpenGL等 – 编辑软件：AutoCAD, CorelDraw • 图像 – 无结构，不易编辑修改 – 3D景物的信息已部分 丢失，很难生成不同的 视图 – 生成视图不需要复杂的 计算 – 自然景物的表示不困难 – 国际标准：JPEG, TIFF等 – 编辑软件：Photoshop 14
例子 中国斜学我术大学 University of Science and Technology of China ·如何生成左图？ 需要利用哪些硬件 与软件？ 15
例子 • 如何生成左图？ • 需要利用哪些硬件 与软件？ 15
简要答案 中国斜草我术大草 University of Science and Technology of China ·应用：艺术家创作的太阳模型 ·软件：Maya建模(modeling)并渲染 (rendering) -Maya是基于OpenGL开发的 ·硬件：用带有图形显示卡的PC机进行建模 和渲染 16
简要答案 • 应用：艺术家创作的太阳模型 • 软件：Maya建模(modeling)并渲染 (rendering) – Maya是基于OpenGL开发的 • 硬件：用带有图形显示卡的PC机进行建模 和渲染 16
研究内容 中国斜草我术大草 University of Science and Technology of Chin ·图形的表示 一用合适的数学模型来表达和反映图形的各种属性， 并用合适的数据结构来存放这些属性 ·用怎样的结构来表示点、线多面体等图形，以及更复 杂的如桌、椅、山、水、人等客观物体 ·包括图形的交互输入 ·图形的处理 一对图形进行变换（几何变换，投影变换）和运算（集 合运算)，着色，形变等 。图形的显示 一将计算机内的图形数据转化为图像的形式在屏幕上 展示出来 17
研究内容 • 图形的表示 – 用合适的数学模型来表达和反映图形的各种属性， 并用合适的数据结构来存放这些属性 • 用怎样的结构来表示点、线、多面体等图形，以及更复 杂的如桌、椅、山、水、人等客观物体 • 包括图形的交互输入 • 图形的处理 – 对图形进行变换(几何变换，投影变换)和运算（集 合运算），着色，形变等 • 图形的显示 – 将计算机内的图形数据转化为图像的形式在屏幕上 展示出来 17
主要研究方向 中国斜学我术大草 University of Science and Technology of China ·建模(modeling) 一构建三维的几何模型 ·渲染(rendering) 一将模型真实性地显示在屏幕上 ·动画(animation) 一模拟真实世界的物理运动 18
主要研究方向 • 建模（modeling） – 构建三维的几何模型 • 渲染（rendering） – 将模型真实性地显示在屏幕上 • 动画（animation） – 模拟真实世界的物理运动 18