02 计算机图形学基础(第二版) 电子工业出版社 (陆枫,何云峰 编著)
计算机图形学基础教程(第2版)
图书前言
本书是在2005版《计算机图形学基础教程》的基础上修订而成。 《计算机图形学基础教程》是根据作者在清华大学多年教学实践，并参考了国内外最新的相关教材和部分最 新的研究成果编写而成。第2版教材主要修订了以下内容： 1.增加了第1章的1.5节，介绍清华大学近年来的最新研究成果。 2.增加了第3章的3.9节，介绍格表示、简化与细分。 3.增加了第4章的4.1节，介绍图形绘制的基本概念和流程，提高本章整体上的可读性。 4.将第4章4.8节层次细节的内容移入第3章的3.9节，增加有关景物模拟的内容。 5.删除第5章VRML的内容，改写Open GL的内容，增加一些常见的功能，并给出更多的示例。 本教程第1版出版4年来，被国内一大批高等院校采用，相关的老师、同学及读者提出了许多宝贵的建议，在 此表示衷心感谢。徐昆、来煜坤参与了第2版教材的修订，在此也一并表示感谢。
序言
清华大学计算机系列教材已经出版发行了近30种，包括计算机专业的基础数学、专业技术基础和专业等课程 的教材，覆盖了计算机专业大学本科和研究生的主要教学内容。这是一批至今发行数量很大并赢得广大读者赞誉 的书籍，是近年来出版的大学计算机教材中影响比较大的一批精品。
本系列教材的作者都是我熟悉的教授与同事，他们长期在第一线担任相关课程的教学工作，是一批很受大学 生和研究生欢迎的任课教师。编写高质量的大学（研究生）计算机教材，不仅需要作者具备丰富的教学经验和科 研实践，还需要对相关领域科技发展前沿的正确把握和了解。正因为本系列教材的作者们具备了这些条件，才有 了这批高质量优秀教材的出版。可以说，教材是他们长期辛勤工作的结晶。本系列教材出版发行以来，从其发行 的数量、读者的反映、已经获得的许多国家级与省部级的奖励，以及在各个高等院校教学中所发挥的作用上，都 可以看出本系列教材所产生的社会影响与效益。
【读书笔记】计算机图形学基础（虎书）第1章-介绍
【读书笔记】计算机图形学基础（虎书）第1章-介绍第⼀章 - 介绍1. 计算机图形学的主要研究领域最重要的是以下三个建模（⾻），以数学⽅法，利⽤点线连接与反射模型等对物理世界物体进⾏建模，并编写与周围物件的交互⽅式渲染（⽪⾁），为3D模型添加光影、材质、环境等动画（动作），利⽤⼀连串的图⽚伪造持续运动的错觉，时间（例如关键帧的处理）为重要的因素。
其他也包括⽤户交互、虚拟现实（VR）、（各类）可视化、图⽚处理（PS等修图）、3D扫描、摄影（拍照滤镜）2. 计算机图形学的主要应⽤领域-电⼦游戏，例如光照，实时渲染，纹路等-卡通动画，例如3渲2、3D动画等-电影特效，例如绿幕后期，存在带动电影界改⾰的现象-CAD/CAM，Computer Aided Design/Manufacturing，例如⼯程/建筑建模、3D打印建模以及最近的VR绘画/建模等-模拟，例如飞⾏模拟器、赛车模拟器等-医学成像，各类扫描技术，已经逐渐可以获得带颜⾊的3D图来寻找病灶-数据可视化，寻找特殊的绘图⽅式给较为杂乱的数据归纳总结3. 图形API平台介绍为了更好的跨平台与GPU和其他硬件进⾏沟通，⼀些⾼级抽象的图形学API被发明出来，主要分为以下两种。
UI与图形结合，例如Java为基础的图形学API，利⽤各平台通⽤的package来开发仅编写图形，例如Direct3DD和OpenGL，需要额外设计UI。
常见的例如C++后台的OpenGL+设计UI的Qt后⼀种API可移植性较低，需要通过其他的⽅法来处理多平台的问题，例如检测运⾏环境再使⽤不同的程序。
回调函数（callback function）在与前端UI进⾏交互时，往往使⽤callback（回调)的⽅法。
(，)。
具体来讲，区别于常见的修改A函数并在函数内调⽤B函数，我们选择将B 函数放在A函数的参数内（指针引⽤等⽅法）。
通过这种⽅法即使A函数被封装好，我们也可以通过修改A函数的参数来实现不同的⽬的。
计算机图形学教案
装订首页
工业学院教案
课程：计算机图形学
学期：2013/14第一学期
课时：理论52，实验12
教材：计算机图形学基础教程
计算机图形学实践教程
教师：孔令德静丽亚
工业学院教案
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工业学院教案。
计算机图形学课程设计透视投影图三视图
计算机图形学程序课程设计题目：分别在四个视区内显示空间四面体的三视图、透视投影图。
学院：信息科学与技术学院专业：计算机科学与技术姓名：oc学号：oc电话：oc邮箱：oc目录一、设计概述(1)设计题目。
2(2)设计要求。
2(3)设计原理。
2(4)算法设计。
5(5)程序运行结果。
9二、核心算法流程图。
10三、程序源代码。
12四、程序运行结果分析。
24五、设计总结分析。
25六、参考文献。
26一．设计概述•设计题目计算机图形学基础(第二版)陆枫何云峰编著电子工业出版社P228-7.16：利用OpenGL中的多视区，分别在四个视区内显示图7-41所示空间四面体的主视图、俯视图、侧视图、透视投影图。
•设计要求设计内容：1. 掌握主视图、俯视图、侧视图和透视投影变换矩阵；2. 掌握透视投影图、三视图生成原理；功能要求：分别在四个视区内显示P228-图7-41所示空间四面体的主视图、俯视图、侧视图、透视投影图。
•设计原理正投影正投影根据投影面与坐标轴的夹角可分为三视图和正轴测图。
当投影面与某一坐标轴垂直时，得到的投影为三视图，这时投影方向与这个坐标轴的方向一致，否则，得到的投影为正轴测图。
1.主视图（V面投影）将三维物体向XOZ平面作垂直投影，得到主视图。
由投影变换前后三维物体上点到主视图上的点的关系，其变换矩阵为：Tv=Txoz= [1 0 0 0][0 0 0 0][0 0 1 0][0 0 0 1]Tv为主视图的投影变换矩阵。
简称主视图投影变换矩阵。
2.侧视图（W面投影）将三维物体向YOZ平面作垂直投影，得到侧视图。
为使侧视图与主视图在一个平面内，就要使W面绕Z轴正向旋转90°。
同时为了保证侧视图与主视图有一段距离，还要使W面再沿X方向平移一段距离x0，这样即得到侧视图。
变换矩阵为：Tv=Tyoz= [ 0 0 0 0 ][-1 0 0 0 ][ 0 0 1 0 ][-x0 0 0 1]Tv为主视图的投影变换矩阵。
第一章 计算机图形学基本知识
33
真实感图形实时绘制与自然景物仿真
计算机中重现真实世界的场景叫做真实感 绘制. 真实感绘制的主要任务是模拟真实物体的 物理属性，简单的说就是物体的形状，光 学性质，表面的纹理和粗糙程度，以及物 体间的相对位置，遮挡关系等等.
34
真实感图形实时绘制与自然景物仿真
光照模型:简单光照模型;局部光照模型;
●电视广告，节目片头，科教演示（CAI） ● “古墓丽影”，“侏罗纪公园图形学在电影中的应用（1/4）
1977 Star Wars 因其特殊效果获得了oscar.
1978
•Superman因其特殊效果获得了oscar.
39
图形学在电影中的应用（2/4） 1995
21
1.2 计算机图形学的发展---在中国
从20世纪60年代中后期，我国开始了计算机图形设备和 计算机辅助几何设计方面的研究工作。
（1）1970年我国研制成功了黑白光笔图形显示器。
（2）1976年研制成功了彩色光笔图形显示器。
（3）计算机图形学在我国应用从20世纪70年代起步， 经过多年的发展，已在电子、机械、航空航天、建筑、 造船、轻纺和影视等多个领域中得到了广泛的应用。
graphical images with the aid of computer（ IEEE定义）
特点：新兴学科 边缘性学科 与传统理论密切联系
9
IEEE 协议的概念
IEEE是Institute of Electrical and Electronics Engineers的英文缩写，它的 中文含义是“电器与电子工程师协会”， IEEE是国际工程界非常有名的一个组织。
22
1.3 计算机图形学的应用及研究前沿
计算机图形学1陈永强-文档资料
构想（Imagination）：生动形象地反映设计者 的思想。
45
虚拟现实的关键技术
能以实时的速度生成有逼真感的景物图形。 能高精度的跟踪用户的头和手。 头戴显示器能产生高分辨率图象和较大的视角。 能对用户的动作产生力反馈。 实例（VRML，虚拟现实建模语言）
17
计算机图形学研究的对象
图形的要素： 几何要素和非几何要素。
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。
18
图形的表示
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
10
主要参考书目
Donald Hearn,M.Pauline Baker著, 蔡士杰等译，计算 机图形学（第三版），电子工业出版社，2005。
孙家广，计算机图形学基础教程（第2版），清华大学 出版社，2009。
向世明，OpenGL编程与实例，电子工业出版社， 1999 。
Dave Shreiner等著，OpenGL编程指南（原书第7版）， 机械工业出版社，2010。
课程学时安排
总学时：48 理论学时：32 实验学时：16
周四3-5节 1-10周 11-16周
理论课内容
绪论 计算机图形设备 交互式技术 几何造型技术 基本图形生成算法* 二维图形变换及二维观察* 三维图形变换及三维观察* OpenGL图形编程
9
实验课内容
实验1：直线与圆的生成算法 实验2：直线的2D变换 实验3：三角形的绘制与2D变换 实验4：长方体的绘制 实验5：球的绘制 实验6：球和长方体的颜色设置
02-计算机图形学基础(第二版)-电子工业出版社-(陆枫-何云峰-编著)
1166
第16页，共92页。
阴极射线管（CRT）
电子枪
偏转系统
图2.6 CRT的结构
第17页，共92页。
荧光屏
1177
阴极射线管（CRT）
电子枪：产生一个沿管轴（Z轴）方向前进的高
速的细电子束轰击荧光屏。
具有足够的电流强度。
电流的大小和有无必须是可控的。
1122
第12页，共92页。
图形输入设备
图像扫描仪(Scaner) 图像扫描仪可直接把图纸、图表、照片、
广告画等输入到计算机中，在将它们传过一个 光学扫描机构时，灰度或彩色等级被记录下来， 并按图像方式进行存储。
1133
第13页，共92页。
图形输入设备
声频输入系统 视频输入系统
1144
第14页，共92页。
荫罩吸收大量电子，容易发热变形。
管子的亮度低，要提高管子的亮度，则需提高第二阳极的高压。
2288
第28页，共92页。
彩色阴极射线管——荫罩式
R
G
G
B
R
G
B
R
G
B
R
B
R
图2.15 黑底荫罩管
2299
第29页，共92页。
CRT图形显示器
随机扫描的图形显示器 直视存储管图形显示器 光栅扫描的图形显示器
n 图2.18 光栅扫描原理
第37页，共92页。
垂直回扫（消隐）
3377
工作原理：光栅扫描是控制电子束按某种光栅形状进
行的顺序扫描，而字符、图像是靠Z轴信号控制辉亮
来形成的。
视频信号
z
辉亮放大器
《计算机图形学》教学大纲
《计算机图形学》理论教学大纲(2000年制订，2005年修订)课程编号：210004英文名：Computer Graphics课程类别：专业选修课前置课：线性代数、程序设计基础、数据结构学分：3学分课时：54课时(其中理论教学39课时，实验教学15课时)主讲教师：赵文彦等选定教材：陈传波，陆枫.计算机图形学基础，北京：电子工业出版社，2002年.课程概述：计算机图形学是南京财经大学信息工程学院计算机科学与技术专业选修课。
计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科，主要研究利用计算机生成和处理与图形有关的专业问题。
它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据已经成为信息领域的一个重要发展趋势。
通过本课程的学习，为今后从事计算机辅助设计与制造、科学计算可视化、计算机图形处理、图形算法的设计、图形软件的开发等方面的工作打下良好的理论基础。
课程目的：通过本课程的学习，使学生全面、系统地掌握计算机图形系统的构成，基本的二、三维的图形的计算机绘制方法，理解图形绘制的基本算法，学会各种图形的程序设计，为图形算法的设计、图形软件的开发打下基础。
教学方法：本课程采用立体化教学模式。
课堂教学采用多媒体教学，将图形学算法、算法实现、程序运行结果相结合，实现了算法的可视化，以讲授教材内容为主线，同时讲授实验方法和内容，适时安排作业分析和习题课，进行实验课训练。
以强化学生的动手能力，培养和提高实践创新能力，使学生的理论思维与形象思维有机的统一起来，有利于提高教学效果。
各章教学要求及教学要点：第一章计算机图形系统简介课时分配：6课时教学要求：通过本章的教学，使学生掌握计算机图形学的基本概念，了解计算机图形学的发展、应用；掌握图形系统的组成、图形系统的硬、软件设备。
教学内容：第一节计算机图形学及其相关概念一、计算机图形学的概念。
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