难 点：图形图象的定义与区别，ＣＧ的研究内容，计
算机图形系统的组成，ＣＲＴ阴极射线管的基本原理，
图形显示设备的工作原理和分类，Ｃ语言图形函数的使
用，直线段和圆弧的生成算法、区域填充、字符的生成、
反走样技术、图形裁剪，Bezier、B样条曲线技术，
Bezier、B样条曲面技术，三维图形的变换技术以及图
传统理论密切联系。
图形的具体应用范围很广，但是从基本的处理技术看主要
分为两类：
(1) 一类是线条式，如工程图、地图、曲线图表、电路的
要 求：要求了解计算机图形学的基本知识，包括：研 究内容、发展历史、应用与研究前沿等。并掌握计算机 图形系统的组成、图形输入输出设备、图形显示设备、 基本图形的生成与计算、曲线与曲面的生成与计算、图 形变换技术、图形交互技术以及C语言图形程序设计基 础等基本内容。经过系统的理论学习和上机实验操作， 提高学生对图形图象系统的研究和开发能力。
据结构、计算方法、微机原理、高等代数、
数学分析、微分几何等。
开课学期：三年级第二学期
考核方式：考试成绩(60%)+平时成绩(10%)+上机实验
(30%)
2021年2月16日星期二
3
教学目的和要求
目 的：通过本课程的学习，使学生能够全面地掌握图 形图象处理的原理、方法和技术，能充分理解图形学中 的各种基本算法在整个计算机图形系统中的作用，对图 形系统有一个整体的概念。从而培养学生的计算机图形 处理能力，熟悉计算机图形系统和应用软件的设计、使 用及组织，为学生毕业后从事计算机绘图、计算机辅助 设计、辅助教学、辅助工程、图形处理等方面打下良好 的基础。
2021年2月16日星期二
15
1.1 计算机图形学的基本概念
第1章 计算机图形学的基础知识
几何元素： 刻画形状的点、线、面、体等几何要素
非几何元素： 反映物体表面属性或材质的明暗、灰度、色彩等
（2）图像（Image） 图像也称点位图，一般来源于现实和虚拟世界，是用摄
像机或扫描仪等输入设备捕捉实际场景画面产生的数字图 像，其最小的可寻址的图像元素为像素。
第1章 计算机图形学的基础知识
1.1 计算机图形学的基本概念
，那么必须先对图形进行点阵化，才能被打印机识别。
这个过程就是图形图像间的硬转化。如果用绘图仪输出
，则无须转化，因为绘图仪支持图形输出。
② 软转化
所谓软转化是指利用图形图像处理软件（应用软件）来
转化文件的格式。
例如：
将AutoCAD的DWG矢量图转化为BMP、GIF等格式点位
2021年2月16日星期二
4
教学重点、难点
重 点：计算机图形学的定义、图形图象的定义，计算 机图形学的研究内容，ＣＧ的应用与研究前沿，计算机 图形系统，图形输入输出设备，图形显示设备，C语言 图形程序设计基础，基本图形的生成与计算，曲线曲面 的生成与计算，图形变换技术以及图形交互技术的原理 等。
2021年2月16日星期二
12
1.1 计算机图形学的基本概念
第1章 计算机图形学的基础知识
一、图形图像的概念（§1.1.1）
人类用来表达和交流的方式有很多：语言文字、图形 图象、肢体语言（手势、点头、眼神等）。图作为交流与 语言文字相比，有一些文字无法替代的优势：
① 图形图像信息易于交流和理解。（语言受地域，国别 的限制）
内容、发展历史、应用和图形学前沿的发展方向， 同时介绍一些图形硬件的基本原理，使读者对图形 学的有关内容有个概括性的了解。
2021年2月16日星期二
11
1.1计算机图形学的基本概念
本节我们主要介绍计算机图形学的一些基本概念，包括： 计算机图形学的定义、图形图像的概念以及计算机图形学的 相关学科。
1.图形图像的概念 2.计算机图形学的定义 ３.计算机图形学的相关学科
图就属于图形图像之间的软转化。目前，提供图形图像
之间软转化功能的应用程序（软件）有CorelDraw、 Phot -oshop、ACDSee等。 图形图像间的软转化和硬转化在理论和实际中都是可行
的，不过两者间的转化会造成一些细节的丢失或失真。
2021年2月16日星期二
20
第1章 计算机图形学的基础知识
图像点阵数据
图越复杂，需要执行的指令越 多，显示越慢
容易编辑，适合 “绘制”和创 建，但表现力受限
与图的容量（含像素 点多少）有关
适于“获取”和“复 制”，表现力丰富， 但编辑起来较复杂
图 1-1
2021年2月16日星期二
18
第1章 计算机图形学的基础知识
1.1 计算机图形学的基本概念
（2）矢量图和位图的转化 图形和图像之间的转化主要包括文件在输入/输出设备之 间的硬转化和文件格式之间的软转化。 ① 硬转化 所谓硬转化是指图形和图像之间通过输入输出设备实现 相互之间的转化。 例如：有一张工程图纸： 如果用扫描仪将它扫描后导入Photoshop，那么它就变成 图像信息，因为扫描仪只能将图纸上的画面转化成点位图 ；如果用数字化仪输入AutoCAD，那么它就变成图形信息 , 因为数字化仪支持图形输入。这说明图形和图像间可以通 过输入设备来转化。 2相021同年2月地16，日星输期二出时，如果将AutoCAD中的工程图通过打印1机9
9
本章学习目标
1. 充分理解计算机图形学的一些基本概念， 如ＣＧ的定义、图形与图象的概念等。
2. 熟练掌握计算机图形学的研究内容。 3. 明确计算机图形学应用领域与研究前沿。 4. 掌握计算机图形系统的组成，包括系统的
结构、基本功能及其硬件性能要求。 5. 了解并掌握常用的图形输入与输出设备。 6. 了解图形显示设备与图形处理器。
8
本章重点、难点
本章重点
1、计算机图形学的基本概念 2、计算机图形学的研究内容 3、计算机图形学应用与研究前沿 4、计算机图形系统的组成 5、图形输入、输出设备与图形显示设备
本章难点
1、计算机图形学的研究内容 2、计算机图形学的研究前沿 3、计算机图形系统的组成 4、图形显示设备与图形处理器
2021年2月16日星期二
2021年2月16日星期二
7
本章目录
1.1 计算机图形学的基本概念 1.2 计算机图形学的研究内容 1.3 计算机图形学的发展概况 1.4 计算机图形学应用与研究前沿 1.5 计算机图形系统的组成 1.6 图形输入设备 1.7 图形显示设备与图形处理器 1.8 图形输出设备
2021年2月16日星期二
2021年2月16日星期二
2021年2月16日星期二
2
课程简介
课程代码：08110310
学 分： 3.5
学时分配：理论教学：40学时； 周学时：4学时； 实
验上机：16学时
课程性质：专业基础课、学位课
适用专业：计算机、数学、工业设计以及信息类等相
关专业
先修课程：先修课是C（C++）高级语言程序设计、数
② 图形图像信息精炼：一图胜于言，百闻不如一见。 ③ 图形图像表达精确：用语言描述一个人的外貌，总有
信息丢失，拍照就不会产生信息丢失。 ④ 图形图像表达直观：形象，深刻。（书中除文字解释
外还配有插图）
2021年2月16日星期二
13
第1章 计算机图形学的基础知识
1.1 计算机图形学的基本概念
那在我们的现实生活中哪些是图呢：
1.1 计算机图形学的基计算机图形学呢？简单地讲，计算机图形学是 研究计算机绘图的一门学科。但是这样的定义并不科学 规范，因为这样容易使人们将计算机图形学与计算机图 象处理（Image Processing）混淆。计算机图形学所 研究的图形为从客观世界的物体中抽象出来的带有灰度 或色彩及形状的图或形。根据国际标准化组织（ISO）， 对计算机图形学作如下定义：
计算机图形学（Computer Graphics、简称CG）是研 究通过计算机将数据转换为图形，并在专用的显示设备 上显示的原理、方法和技术的学科，换句话说，是指利 用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。
2021年2月16日星期二
21
第1章 计算机图形学的基础知识
1.1 计算机图形学的基本概念
2）矢量图和位图的比较及转换
（1）矢量图和位图的比较 如下图1-1所示，两者之间的差异如下：
2021年2月16日星期二
17
1.1 计算机图形学的基本概念
第1章 计算机图形学的基础知识
容量 文件内容 显示速度
应用特点
矢量图（图形）
与图的复杂程度有关，一般较 小
图形指令
位图（图像）
与图的尺寸和颜色有 关，一般较大
① 人类眼睛看到的实物景象。（实体物 3D） ② 用摄像机等装置获得的图片照片。（图片 2D） ③ 用绘图仪绘制出来的工程图、设计图等。（图纸）
④ 各种人工美术绘图、雕塑等。(美术作品） ⑤ 用数学方法描述的图形。（y=sin(x)函数曲线） 虽然有人认为图形与图象两个概念间的区别越来越模糊
，但我 们认为还是有区别的。
形交互技术等 。
2021年2月16日星期二
5
主讲教材和参考书
1:《计算机图形学》,王汝传、邹北骥编著, 北京:人民邮 电出版社, 2002.7.
2:《计算机图形学》（第四版）,孙家广等编著, 北京:清 华大学出版社,2006.4
3:David F.Rogers. 《Procedural Elements for Computer Graphics》(Second Edition)[M].The McGraw-Hill
2021年2月16日星期二
10
绪论
第1章 计算机图形学的基础知识
计算机图形学(Computer Graphics、简称CG)是 研究计算机绘图的一门学科，经过30多年的发展， 计算机图形学已成为计算机科学中最为活跃的分支 之一，并得到广泛的应用。它是随着计算机硬件特 别是图形显示设备的发展而逐渐产生发展起来的， 并已渗入到生产、生活的各个方面。 本章将介绍计算机图形学的一些基本概念、研究