计算机图形学基础.ppt
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1、2023/9/15,1,计算机图形学基础,2011.3,2023/9/15,2,教材或参考书:,教材:陈锦昌,计算机图形学基础,华南理工大学出版社,2009。主要参考书:机械CAD与仿真技术;哈尔滨工业大学出版社,2000 3D数学基础图形与游戏开发,清华大学出版社.2005 OpenGL编程权威指南;中国电力出版社 2001;孙家广等,计算机图形学(第三版),清华大学出版社,2002。,2023/9/15,3,课程考核方法,平时成绩10%:考勤、学习态度;上机实验和作业30%;期末笔试60%(开卷);,作业完成方式,按小组形式完成:2人一组每次课讲解习题:随机抽4-5个小组进行讲解,由同学介
2、绍开发思路-用流程图等;,2023/9/15,4,讲授内容,第1章 绪论第2章 VB.NET绘图基础第3章 基本图形、图案设计第4章 图形变换及图形设计第5章 曲线的程序设计第8章 VB.NET动画技术第9章 用VB.NET开发交互式CAD系统第10章 VBA程序设计,2023/9/15,5,教学要求,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。,第一章,2,第1章 绪论,1.1 基本概念1.2 发展过程1.3 应用领域,2023/9/15,7,什么是计算机图形学?计算机图形学是利用计算机研究图形的
3、表示、生成、处理、显示的学科。是建立在传统的图学理论、应用数学及计算机科学基础上的一门边缘学科。计算机图形学计算机科学中,最为活跃、得到广泛应用的分支之一,2023/9/15,8,计算机图形学与传统理论关系:计算几何计算数学微分几何形态学混沌学小波理论,第一章 绪论,特征数据、结构数据,计算机图,形学,模式识别,计算机视觉,图象,数字图象处理,图形,2023/9/15,9,1 计算机图形学的研究内容,如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法,构成了计算机图形学的主要研究内容。图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实
4、感图形计算与显示算法,以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。,2023/9/15,10,图形与图象图象纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息。-Photoshop等软件制作。图形含有几何属性,更强调场景的几何表示,是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。-Autocad等软件制作。,2023/9/15,11,图形学与CAD1962年,MIT林肯实验室,I.E.Sutherland“Sketchpad:一个人机交互通信的图形系统”Coons,“CAD”的概念,Coons曲面,Coons奖图形学与模式识别图形学与视觉基于图像的绘制基于视频的绘制,2023/9
5、/15,12,1.2 发展历史,1.历史追溯2.硬件发展图形显示器的发展图形输入设备的发展3.图形软件及软件标准的发展,2023/9/15,13,历史追溯,50年代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,2023/9/15,14,历史追溯,60年代1962年,MIT林肯实验室的I.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-确定了交互图形学作为一个学科分支(提出基本交互技术、图元分层表示概念及数据结构)。,2023/9/15,15,历史追溯,70年代图形软件标准化AC
6、M成立图形标准化委员会,制定“核心图形系统”(Core Graphics System)、ISO发布CGI、CGM、GKS、PHIGS真实感图形学Bouknight提出了第一个光反射模型、Gourand提出“漫反射模型插值”的思想、Phong提出了著名的简单光照模型实体造型技术英国剑桥大学CAD小组的Build系统美国罗彻斯特大学的PADL-1系统,2023/9/15,16,80年代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。图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发展90年代:微机和软件系统的普及使得图形学的应用领域日益广泛。标准化、集成化、智能化多媒体
7、技术、人工智能、科学计算可视化、虚拟现实三维造型技术,历史追溯,2023/9/15,17,硬件发展,图形输入设备的发展,第一阶段:控制开关、穿孔纸等等,第一章 绪论,第二阶段:键盘,未来发展:用户的思维,第三阶段:二维定位设备,如鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏等等,语音,第四阶段:三维输入设备(如空间球、数据手套、数据衣),用户的手势、表情等等,2023/9/15,18,操纵杆和跟踪球、数据手套,输入设备,第一章,61,操纵杆:手柄通过一个球形轴承半固定在底座上,在手柄运动时带 动一对电位器或电脉冲产生器,产生信号,控制屏幕上的光标的运动.但精度不够杆,因此一般不用来进行绝对坐标的输入。跟踪球
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