第1章计算机图形学简介

第1章计算机图形学简介

计算机图形学钟慧湘 吉林大学计算机科学与技术学院

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教学要求： 了解图形系统的框架及其涉及的软件、 了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术； 了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方 法与算法； 对与图形相关的应用及当前的研究领域有初步认识； 具有一定的实践编程能力。 通过学习本课程，为今后从事计算机辅助设计 和制造、科学计算可视化、计算机图形处理等方面的 工作打下良好的基础。 考核方法： 作业20%+期末笔试80%; 作业20%+期末笔试80%;2

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教材： 教材： 徐长青，许志闻，郭晓新等， 徐长青，许志闻，郭晓新等，《计算机图形 学》,机械工业出版社 参考书： 参考书： 孙家广，《计算机图形学》,清华大学出 孙家广， 计算机图形学》 版社， 版社，1999。 。 Donald Hearn, M. Pauline Baker著，蔡士 著 杰，宋继强，蔡敏等译,《计算机图形学》, 宋继强，蔡敏等译 《计算机图形学》 电子工业出版社， 电子工业出版社，2002。 。 唐荣锡， 计算机图形学教程》 唐荣锡，《计算机图形学教程》(修订 ),科学出版社 科学出版社， 版),科学出版社，2000。 。3

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第一章 计算机图形学简介第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 计算机图形学 计算机图形学的起源 计算机图形学的应用及发展 图形系统的硬件 计算机图形标准

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第一节 计算机图形学计算机图形学(Computer 计算机图形学(Computer Graphics) 指用计算机产生对象图形的输出的技术。 指用计算机产生对象图形的输出的技术。 更确切地说， 更确切地说，计算机图形学是研究通 过计算机将数据转换为图形 数据转换为图形， 过计算机将数据转换为图形，并在专门显 示设备上显示的原理、方法和技术的学科。 显示的原理 示设备上显示的原理、方法和技术的学科。 计算机图形学综合应用了数学、 计算机图形学综合应用了数学、计算 机科学等多方面的知识。 机科学等多方面的知识。5

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图形是计算机图形学的关键概念。用 图形是计算机图形学的关键概念。 计算机产生图形因此必须考虑以下问题： 因此必须考虑以下问题 计算机产生图形因此必须考虑以下问题： 如何准备图形的数据？ 如何准备图形的数据？ 如何在计算机中表示图形？ 如何在计算机中表示图形？ 如何显示已准备好的图形？ 如何显示已准备好的图形？ 如何实现与图形与人的交互操作？ 如何实现与图形与人的交互操作？

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图形是对象的一种外在表现形式， 图形是对象的一种外在表现形式，它是 对象有关信息的具体体现。 对象有关信息的具体体现。 所谓对象 可以是各种具体的、

对象， 所谓 对象 ， 可以是各种具体的 、 实在的 物体， 如家具、 机械零件、 房屋建筑等， 物体 ， 如家具 、 机械零件 、 房屋建筑等 ， 也 可以是抽象的、 假想的事物， 如天气形势、 可以是抽象的 、 假想的事物 ， 如天气形势 、 人口分布、经济增长趋势等等。 人口分布、经济增长趋势等等。 能够正确地表达出一个对象性质、 能够正确地表达出一个对象性质 、 结构 和行为的描述信息，称为这个对象的模型 对象的模型。 和行为的描述信息，称为这个对象的模型。 模型计算机图形学

图形7

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图形的构成要素： 图形的构成要素： 几何要素：刻画对象的轮廓、 几何要素：刻画对象的轮廓、形状等 非几何要素：刻画对象的颜色、 非几何要素：刻画对象的颜色、材质等 计算机中图形的表示方法: 计算机中图形的表示方法: 点阵表示：枚举出图形中所有的点 图像 参数表示：形状参数+属性参数 图形8

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图形和图像的区别质是矢量图与位图的关 系。 矢量图是用一系列计算机指令来描述一幅图， 矢量图是用一系列计算机指令来描述一幅图， 是用一系列计算机指令来描述一幅图 这种方法实际是用数学方法来描述一幅图， 这种方法实际是用数学方法来描述一幅图，是 许多的数学表达式通过语言表达出来。 许多的数学表达式通过语言表达出来。 位图是把彩色图分成许许多多的象素， 位图是把彩色图分成许许多多的象素，每个 是把彩色图分成许许多多的象素 象素用若干个二进制位来指定该象素的颜色、 象素用若干个二进制位来指定该象素的颜色、 亮度和属性。 亮度和属性。9

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除了在构成原理上的区别之外，还有以下区别： 除了在构成原理上的区别之外，还有以下区别： 1、获取方式不同； 、获取方式不同； 2、存储空间不同，图像的数据量相对较大，图 、存储空间不同，图像的数据量相对较大， 形的数据量相对较少。 形的数据量相对较少。 3、显示速度不同； 、显示速度不同； 4、图像的像点之间没有内在的联系，在放大与 、图像的像点之间没有内在的联系， 缩小时，部分像点被丢失或被重复添加， 缩小时，部分像点被丢失或被重复添加，导致图 像的清晰度受影响，而图形由运算关系支配， 像的清晰度受影响，而图形由运算关系支配，放 大与缩小不会影响图形的各种特征； 大与缩小不会影响图形的各种特征； 5、图像的表现力较强，层次和色彩较丰富，适 、图像的表现力较强，层次和色彩较丰富， 合表现自然的、细节的事物； 合表现自然的、细节的事物；图形则适于表现变 化的曲线、简单的图案、运算的结

果等。 化的曲线、简单的图案、运算的结果等。10

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与计算机图形学相关的学科 图象处理(Image Processing)是指用计算 图象处理(Image Processing)是指用计算 机来改善图象质量的数字技术。 模式识别(Pattern Recognition)是指用 模式识别(Pattern Recognition)是指用 计算机对输入图形进行识别的技术。 计算几何(Computational Geometry)是研 计算几何(Computational Geometry)是研 究几何模型和数据处理的学科。11

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计算机图形学客观 世界模型生成

对象 模型

图形生成

图形 显示

人机交互图形模型生成菜单 输入 图元 组合 对象 构造 模型 生成 图形 显示

交互输入

图形输出

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图像处理

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计算几何Pi-2 P i-3 u Pi-4 ui-1 ui ui+1 ui+2 Pi+1 P(u) Pi-1 Pi

u

L2 L1 L1=CL2

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模式识别

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交互式计算机图形学(Interactive 交互式计算机图形学(Interactive Computer Graphics)是指用计算机交互式 Graphics)是指用计算机交互式 地产生图形的技术。 交互设备是实现交互技术，完成交互任务 交互设备是实现交互技术，完成交互任务 的基础。交互设备有定位、键盘、选择、 取值和拾取。 交互任务是用户输入到计算机的一个单元 信息，基本任务有四种：定位、字串、选 择、取数。

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第二节

计算机图形学的起源

1950年 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院 MIT)旋风I I) (MIT)旋风I号(Whirlw …… 此处隐藏：2086字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……