技术
计算机图 形学
计算机 视觉
试图从非图象形式 的数据描述来生成
（逼真的）图象
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图象信号
数字图象处理
旨在对图象进行各 种加工以改善图象
的视觉效果
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1.2 计算机图形学的发展
1.2.1计算机图形学的确立
▪酝酿期（50年代）
1946年，第一台电子计算机的问世推动了许 多学科的发展和新学科的建立，其中就包括 现代图形学技术。
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▪ 普及期（80年代）：
光栅图形CRT, PC, WS; 大量基于图像形的应用软件 出现
– 出现了带光栅图形显示器的个人计算机和工作站。 – 光线跟踪算法和辐射度算法的提出，标志着计算
机真实感图形学的算法已经日渐成熟。
▪ 提高增强期（90年代）：
性能价格比的极大提高；标准化，集成化，智能化
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1950年，美国MIT用于空中防御系统研究的旋风1 号(Whirlwind I)计算机配备了阴极射线管(CRT)来显 示一些简单的图形，它标志着交互式图形技术的诞
生。
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▪萌芽期（60年代）
1962年，美国MIT林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发 表了一篇题为"Sketchpad：第一个人-机通信的图形系 统 " 的 博 士 论 文 ， 其 中 首 次 使 用 了 “ Computer Graphics”术语。
把点阵法描述的图形叫做图象（Image）
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1.1计算机图形学的研究内容
▪ 计算机图形学（Computer Graphics） 计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、
生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。 IEEE定义：Computer graphics is the art or
计算机图形学中所研究的图形： 从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信
息的图和形。
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▪ 图形的两种表示方法：
点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方
法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么灰度或 色彩。
参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参
数来表示图形的一种方法。
通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics）
计算机图形学的研究对象——图形
通常意义下的图形：能够在人的视觉 系统中形成视觉印象的客观对象都称 为图形。如：
(1)自然景物
(2)照片和图片
(3)工程图、设计图和方框图
(4)人工美术绘画、雕塑品
(5)用数学方法描述的图形（包括几 何图形、代数方程、分析表达式或列表 所确定的图形）
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版），电子工业出版社，2005。 ▪ Dave Shreiner等著，邓郑祥译，OpenGL编程指南（第四版），人民邮
电出版社，2005。
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第1章 概论
提出问题
•什么是计算机图形学？ •计算机图形学研究的对象是什么？ •计算机图形学的应用
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1.1 计算机图形学及其相关概念
science of producing graphical images with the aid of computer.
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计算机图形学(computer graphics,CG)用计算机 生成景物的数字模型，并将它显示在计算机屏 幕上，或者绘制在纸张或胶片上。它是研究如 何在计算机环境下生成、处理和显示图形的一 门学科。
计算机图形学的主要研究对象 景物的几何建模方法(modeling)、对模型的处理 方法、几何模型的绘制技术(rendering)、图形 输入和控制的人机交互界面(user interface)。
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▪ 与计算机图形学相关的学科
特征数据、结构数据
研究用计算机来模 拟生物外显或宏观 视觉功能的科学和
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总体特征：技术发展、需求驱动
（3学时） （3学时） （3学时） （12学时） （15学时） （12学时） （2学时） （2学时）
（2学时） （3学时）
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教材：
陆枫、何云峰，计算机图形学基础（第二版）， 2008.10
主要参考书目：
▪ 孙家广，计算机图形学（第三版），清华大学出版社，1999。 ▪ 王汝传，计算机图形学，人民邮电出版社，2002。 ▪ 容观澳，计算机图像处理，清华大学出版社，2000。 ▪ Donald Hearn,M.Pauline Baker著, 蔡士杰等译，计算机图形学（第三
他提出的计算机图形学、交互技术、分层存储符号的 数据结构等新思想已被公认为对交互图形生成技术的 发展奠定了基础。这些基本理论和技术至今仍是现代 图形技术的基础。
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▪ 发展期（70年代）：
IC技术、计算机硬件性价比提高、廉价图形IO设 备 及 大 容 量 磁 盘 等 出 现 ; CADCAM; 实 用 化 ; Lockheed,.. – 计算机图形处理技术进入实用化阶段； – 区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念及算法； – 真实感图形学和实体造型技术；
计算机图形学基础
计算机学院
2020/9/23Fra bibliotek1教学要求
▪ 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热点有一个初步
认识； ▪ 具有一定实践体会和相关的编程能力(OpenGL).
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课程内容（共51学时）
计算机图形学的研究对象— —图形
计算机图形学中的图形概念: 是指由点、线、面、体等几何 要素和明暗、灰度（亮度）、 色彩等非几何要素构成的，从 现实世界中抽象出来的带有灰 度、色彩及形状的图或形。
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两类图形要素： 1.几何要素：点，线，面，体等； 2.非几何要素：明暗，灰度，色彩等
▪ 第1章 绪论 ▪ 第2章 计算机图形系统与图形硬件 ▪ 第3章 用户接口与交互式技术 ▪ 第4章 图形的表示与数据结构 ▪ 第5章 基本图形生成算法* ▪ 第6章 二维图形变换及二维观察* ▪ 第7章 三维图形变换及三维观察 ▪ 第8章 曲线和曲面 ▪ 第9、10章 消隐及真实感图形显示 ▪ OpenGL图形编程