计算机图形学
艺术和教育：
教学活动
蝉（线框图）
计算机图形学
艺术和教育
艺术广告 艺术绘画
计算机图形学
办公自动化
在办公室中，用图形方式显示并交 换文件、报表、图例和其它信息， 并在输出设备上输出、保存起来。
计算机图形学
图形学发展历史50s
1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理 工学院（MIT）旋风I号（Whirlwind I）计 算机的附件诞生了。该显示器用一个类似 于示波器的阴极射线管（CRT）来显示一 些简单的图形。
计算机图形学
计算机图形学定义
是研究怎样利用计算机表示、生成、处理 和显示图形的原理、算法、方法和技术的 一门学科。它与一般的科学计算不同。
在一般的科学计算中，涉及的是数字运算， 在计算机图形学中则是以基本的几何元素为其
运算对象的。这些几何元素描述物体的模拟图 示表示：符号、线图、阴影区域和物体等。
1986年，美国科学基金会（NSF）专门召开了一 次研讨会， 会上提出了“科学计算可视化 （Visualization in Scientific Computing，简称为 ViSC）”。
特点：简洁、直 观 ——>数据的 模型和趋势。
计算机图形学
制图学
以高精度的地理 或其他自然现象 的图形 —>纸或 胶片上。包括地 图、地质图、油 层图、海图、气 象、人口密度 图...
计算机图形学
动画
用计算机可以 产生逼真的动 画效果，可用 于艺术创作， 模拟真实的环 境，或进行飞 机、驾驶等训 练。
1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了被后人 称为超限插值的新思想，通过插值四条任意的边 界曲线来构造曲面。同在60年代早期，法国雷诺 汽车公司的工程师Pierre Bézier发展了一套Bézier 曲线、曲面的理论，成功地用于几何外形设计。 Coons方法和Bézier方法是CAGD最早的开创性工 作。
计算机图形学
C.G.、I.P.和P.R.之间的区别
C. G.
描述
图像
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I.P.
P. R.
计算机图形学
应用领域
1.管理、科学技术 2.制图学 3. 动画 4. 计算机辅助设计 CAD 5. 模拟 6. 艺术和教育 7. 办公自动化
计算机图形学
管理、科学技术
绘制数学、物理 以及经济函数的 二维及三维图形： 直方图、线条图、 扇形图、进程 图...
从1973年开始，相继出现了英国剑桥大学CAD小组的 Build系统、美国罗彻斯特大学的PADL-1系统等实体造 型系统。
计算机图形学
图形学发展历史80s
1980年Whitted提出了一个光透视模型—Whitted模 型，并第一次给出光线跟踪算法的范例，实现 Whitted模型。
1984年，美国Cornell大学和日本广岛大学的学者 分别将热辐射工程中的辐射度方法引入到计算机 图形学中，用辐射度方法成功地模拟了理想漫反 射表面间的多重漫反射效果。
研究计算机图形学的主要工具是图形显示 系统和绘图机、打印机等，乃至三维虚拟 环境。
计算机图形学
计算机图形学相关学科
P.R.——对图象提取特征、予以分类 和描述关系，再进行模式匹配
C.G.——对非图形信息产生图形
I.P.——对图象采用增强、变换等技术进行处理 增强(对比度)：对暴光过度或不足，以及 模糊的图象进行处理。 变 换：一幅亮度范围宽的图象—>两种亮 度的图象—>线条状图形
计算机图形学
计算机辅助设计 CAD
元部件：机械、电气、电子设备...
设
结构(建筑物、汽车车身、飞机
{计 系 和船的外壳及内部结构)
{统 光学系统
电话及计算机网络
计算机图形学
汽车效果图和线框图
计算机图形学
模拟
数学图形——科学现象的数学模 型(液体流动、相对论、核反应、 化学反应、生理系统与器官以及 有负载时结构的变形等)
计算机图形学
图形学发展历史70s
70年代是计算机图形学发展过程中一个重要的历 史时期。光栅显示器的产生，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
1977、1979年开始，计算机图形学标准制定，真 实感图形学和实体造型技术的产生。
1970年Bouknight提出了第一个光反射模型，1971年 Gourand提出“漫反射模型＋插值”的思想，被称为 Gourand明暗处理。r 1975年Phong 提出了著名的简单 光照模型—Phong模型。这些可以算是真实感图形学最 早的开创性工作。
1958年美国Calcomp公司由联机的数字记录 仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数 控机床发展成为平板式绘图仪。
计算机图形学
图形学发展历史60s
1962年，MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland发表 了一篇题为“Sketchpad：一个人机交互通信的图 形系统”的博士论文， 首次使用“Computer Graphics”这个术语，证明了交互计算机图形学是 一个可行的、有用的研究领域
计算机图形学
图形
图形是传递信息最主要的媒体之一。 人们使用图形来表达与交流思想有着悠久
的历史，工程领域和各个科学分支都离不 开图。它能使人们通观全局，一目了然。 人的眼睛从一张图纸中吸收信息比从一张 数据表格吸收信息快得多。若图形和数字 互为补充，则可使人们更深刻地认识事物 的本质及其内在联系。
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课程简介
学习方法 实验课 小组项目 联系方式
8368 8326 闻时光
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参考书目
陈元琰 《计算机图形学实用技术》清华大 学出版社 2007.3
孔令德 《计算机图形学实用教程》清华大 学出版社 2008.4
Philip J.Schneider 《计算机图形学几何工具 算法详解》电子工业出版社 2005.1
皮肤结构： 真皮， 上皮及附 属结构 DNA
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模拟
云雾、烟、其他大小 形状不同的飞机等特 殊景物
飞行模拟器：固定环 境的景色
可用在月球登陆的宇 航员(练习登月）、 宇宙飞船驾驶员(首 航前训练)
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过程控制
利用交互式图形生成 技术形成的人机交互 系统，实现人与控制 或管理对象之间的相 互作用。如工厂中的 设备、工序控制，机 场与铁路的调度等。