计算机图形学课程 第一章(概述)PPT课件
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计算机图形学章节1PPT课件
60年代：MIT、Bell Lab、 通用汽车公司、剑 桥大学开展大规模的研究 。
60年代确立并得到发展
70年代进入技术实用化
但80年代初，图形学 依然是较小的学科，原 因是图形硬件设备十分昂贵，且基于图形的应用相 对较少。后来，情况发生了变化……
14
Graphics Lab.PKU
2020/11/6
3
Graphics Lab.PKU
2020/11/6
第一讲 计算机图形学概述
1.1 研究内容 1.2 发展历史 1.3 应用举例 1.4 当前研究动态
4
Graphics Lab.PKU
2020/11/6
1.1 研究内容
?何谓图形 ?构成图形的要素 ?两种表示法 ?所研究的内容
5
Graphics Lab.PKU
图像生成（计算机图形学）
图像变换 （图像处理）
数
数
字
据
图
模
像
型
模型（特征）提取 （计算机视觉，模式识别）
模型变换 （计算几何）
.发展特点: 交叉、界线模糊、相互渗透
8
Graphics Lab.PKU
2020/11/6
CAGD（Computer Aided Geometric Design）
几何形体在计算机中的表示，分析、研究怎样灵 活方便地建立几何形体的数学模型，提高算法效 率，在计算机内更好地存储和管理这些模型等。 研究曲线、曲面的表示、生成、拼接、数据拟合。
硬件发展
图形显示器的发展
图形显示器是计算机图形学中关键的设备
60年代中期：画线显示器（亦称矢量显示器） 需要刷新。设备昂贵，限制普及
60年代后期：存储管式显示器 不需刷新，价格较低，缺点是不具有动态修
60年代确立并得到发展
70年代进入技术实用化
但80年代初，图形学 依然是较小的学科，原 因是图形硬件设备十分昂贵，且基于图形的应用相 对较少。后来，情况发生了变化……
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2020/11/6
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第一讲 计算机图形学概述
1.1 研究内容 1.2 发展历史 1.3 应用举例 1.4 当前研究动态
4
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1.1 研究内容
?何谓图形 ?构成图形的要素 ?两种表示法 ?所研究的内容
5
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图像生成（计算机图形学）
图像变换 （图像处理）
数
数
字
据
图
模
像
型
模型（特征）提取 （计算机视觉，模式识别）
模型变换 （计算几何）
.发展特点: 交叉、界线模糊、相互渗透
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CAGD（Computer Aided Geometric Design）
几何形体在计算机中的表示，分析、研究怎样灵 活方便地建立几何形体的数学模型，提高算法效 率，在计算机内更好地存储和管理这些模型等。 研究曲线、曲面的表示、生成、拼接、数据拟合。
硬件发展
图形显示器的发展
图形显示器是计算机图形学中关键的设备
60年代中期：画线显示器（亦称矢量显示器） 需要刷新。设备昂贵，限制普及
60年代后期：存储管式显示器 不需刷新，价格较低，缺点是不具有动态修
《计算机图形学》课件第一章
2. 模式识别（Pattern Recognition 图形信息输入计算机后， 先对它进行特征提取等预处 理， 然后用统计判定方法或语法分析方法对图形做出识别， 最后由计算机按照使用需求给出图形的分类或描述， 这就 是模式识别。 邮政自动分拣、 中西文字符和工程图纸自动 阅读等都是模式识别技术的应用实例。 模式识别研究怎样 分析和识别输入的图形， 以便找出其中蕴涵的内在联系或 抽象模型。
到能够展示某些期望特征的新图像。
图像处理、 模式识别、 计算机图形学、 计算几何和分 形几何这些学科都已有四十余年的历史了。 但长期以来， 它们基本上是以相互独立的形式各自发展、 成长的。 到了 20世纪80年代， 由于光栅图形显示器的广泛使用， 以及大 量复杂的应用课题的研究需要， 这几门学科的相互关系和 共同技术引起了人们越来越大的兴趣， 其学科界限日益模 糊。 从计算机软硬件的角度来看， 起核心作用的是图形显 示技术。
其后， MIT发展了APT(Automatically Programmed Tools) 数控加工自动编程语言， 这是目前国际上最为通用的加工 编程工具。 整个20世纪50年代， 使用的都是电子管计算机， 用机器语言编程。 计算机仍以科学计算为主， 为之配置的 图形设备仅具有输出功能， 计算机图形学处于被动式的图 形处理阶段。
（4）图形信息的存储、 检索与交换技术。 例如， 图 形信息的各种机内外表示方法、 组织形式、存取技术、 图 形数据库的管理、 图形信息的通信等。
（5） 人机交互与用户接口技术。 例如， 新型定位设 备、 选择设备等的研发， 各种交互技术如构造技术、 命令 技术、 选择技术、 响应技术等的研究， 以及用户模型、 命 令语言、 反馈方法、 窗口系统等用户接口技术的研究等。
计算机图形学课件 1第一、二章
象素（Pixel）：光栅显示器或图像阵列中的每个点称为一个象素。
分辨率（Dimension）：水平和垂直方向的像素数目。
2）液晶显示器
CRT显示器存在着体积大、有辐射的缺点。因此人们又推出了LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）。
TN型（Twisted Nematic，扭曲向列型）液晶显示器是最典型的液晶显示器。 TNT型（Thin Film Transistor，薄膜型晶体管）是常用的液晶显示器。
2）计算机图形学 见定义。
3）图像处理 输入和输出均为图像。例如平滑、锐化等。
客观世界 （对象模型）
计 算 机 图 形 学
计 算 机 视 觉
设备环境 （图形显示）
4）计算机视觉 分析和识别输入图像，并从中提取二维或三维的数 据模型或特征，再将其变换到抽象的描述
院（MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生 了。
50年代，计算机图形学主要应用于科学计算，为 计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形 学处于准备和酝酿时期，称之为：被动式图形学。
50年代末期，MIT第一次使用了具有指挥和控制功 能的CRT显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确 定的目标，它预示着交互式计算机图形学的诞生。
例如：各种导航软件、地图软件等。
与其紧密相关的系统还有：GPS(Global Position System)、RS(remote sensing )，俗称3S。
第二章 计算机图形硬件系统
2.1图形系统的组成：
中央处理器
系统存储器
显显 示处理器数
示 主 芯
显 存
模 转 换
片
器
系统总线 输入/输出设备
根据屏幕上荧光点的 排列不同，控制栅格也就 不一样。
分辨率（Dimension）：水平和垂直方向的像素数目。
2）液晶显示器
CRT显示器存在着体积大、有辐射的缺点。因此人们又推出了LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）。
TN型（Twisted Nematic，扭曲向列型）液晶显示器是最典型的液晶显示器。 TNT型（Thin Film Transistor，薄膜型晶体管）是常用的液晶显示器。
2）计算机图形学 见定义。
3）图像处理 输入和输出均为图像。例如平滑、锐化等。
客观世界 （对象模型）
计 算 机 图 形 学
计 算 机 视 觉
设备环境 （图形显示）
4）计算机视觉 分析和识别输入图像，并从中提取二维或三维的数 据模型或特征，再将其变换到抽象的描述
院（MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生 了。
50年代，计算机图形学主要应用于科学计算，为 计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形 学处于准备和酝酿时期，称之为：被动式图形学。
50年代末期，MIT第一次使用了具有指挥和控制功 能的CRT显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确 定的目标，它预示着交互式计算机图形学的诞生。
例如：各种导航软件、地图软件等。
与其紧密相关的系统还有：GPS(Global Position System)、RS(remote sensing )，俗称3S。
第二章 计算机图形硬件系统
2.1图形系统的组成：
中央处理器
系统存储器
显显 示处理器数
示 主 芯
显 存
模 转 换
片
器
系统总线 输入/输出设备
根据屏幕上荧光点的 排列不同，控制栅格也就 不一样。
计算机图形学ppt(共49张PPT)
实现自动化、智能化的 加工和生产。
应用领域
广泛应用于机械、电子、建筑、汽车等制造业领域。
计算机游戏设计与开发
游戏引擎
基于计算机图形学技术构建游戏引擎， 实现游戏场景、角色、特效等的渲染 和交互。
应用领域
广泛应用于娱乐、教育、军事模拟等 领域。
游戏设计
利用计算机图形学技术进行游戏关卡、 任务、角色等的设计，提高游戏的可 玩性和趣味性。
纹理映射与表面细节处理
纹理坐标
定义物体表面上的点与纹理图像上的点之间 的映射关系。
Mipmapping
使用多级渐远纹理来减少纹理采样时的走样 现象。
Bump Mapping
通过扰动表面法线来模拟表面凹凸不平的细 节。
Displacement Mapping
根据高度图调整顶点位置，实现更真实的表 面细节。
透明度与半透明处理
Alpha Blending
通过混合像素的颜色和背景颜 色来实现透明度效果。
Order-Independent Transparency
一种解决透明物体渲染顺序问 题的方法，可以实现正确的透 明效果叠加。
Depth Peeling
通过多次渲染场景，每次剥离 一层深度，来实现半透明物体 的正确渲染。
如中点画圆算法，利用圆 的八对称性，通过计算决 策参数来生成圆。
多边形的生成算法
如扫描线填充算法，通过 扫描多边形并计算交点来 生成多边形。
二维图形的变换与裁剪
二维图形的变换
包括平移（Translation）、旋转（Rotation）、 缩放（Scaling）等变换，可以通过变换矩阵来实 现。
二维图形的裁剪
后期制作
在影视制作后期，利用计算机图形学技术进行颜色校正、合成、剪 辑等处理，提高影片质量。
应用领域
广泛应用于机械、电子、建筑、汽车等制造业领域。
计算机游戏设计与开发
游戏引擎
基于计算机图形学技术构建游戏引擎， 实现游戏场景、角色、特效等的渲染 和交互。
应用领域
广泛应用于娱乐、教育、军事模拟等 领域。
游戏设计
利用计算机图形学技术进行游戏关卡、 任务、角色等的设计，提高游戏的可 玩性和趣味性。
纹理映射与表面细节处理
纹理坐标
定义物体表面上的点与纹理图像上的点之间 的映射关系。
Mipmapping
使用多级渐远纹理来减少纹理采样时的走样 现象。
Bump Mapping
通过扰动表面法线来模拟表面凹凸不平的细 节。
Displacement Mapping
根据高度图调整顶点位置，实现更真实的表 面细节。
透明度与半透明处理
Alpha Blending
通过混合像素的颜色和背景颜 色来实现透明度效果。
Order-Independent Transparency
一种解决透明物体渲染顺序问 题的方法，可以实现正确的透 明效果叠加。
Depth Peeling
通过多次渲染场景，每次剥离 一层深度，来实现半透明物体 的正确渲染。
如中点画圆算法，利用圆 的八对称性，通过计算决 策参数来生成圆。
多边形的生成算法
如扫描线填充算法，通过 扫描多边形并计算交点来 生成多边形。
二维图形的变换与裁剪
二维图形的变换
包括平移（Translation）、旋转（Rotation）、 缩放（Scaling）等变换，可以通过变换矩阵来实 现。
二维图形的裁剪
后期制作
在影视制作后期，利用计算机图形学技术进行颜色校正、合成、剪 辑等处理，提高影片质量。
计算机图形学_完整版 ppt课件
发展趋势：与信息技术、大数据、人工智能等新兴 技术相结合，推动健康服务与管理的智能化、精细 化发展
专业定位与目标
定位：培养具备公共管理、健康服务与管理专业 知识和技能的人才
目标：提高公共管理水平，促进健康服务与管理 领域的发展
培养目标：具备公共管理、健康服务与管理专业 知识和技能，能够从事相关工作的人才
04
健康服务与管理专业能够促 进医疗资源的合理配置和利 用
2
专业课程设置
核心课程
公共管理学
卫生信息管理
卫生服务人力 资源管理
卫生服务领导 力
健康服务与管 理
卫生服务营销
卫生服务财务 管理
卫生服务创新 与变革
卫生经济学
卫生服务组织 与管理
卫生服务战略 管理
卫生服务研究 方法
卫生政策与法 规
卫生服务评估 与质量管理
有效沟通
02
具备良好的团队 协作能力，能够 与团队成员共同
完成工作任务
03
具备良好的组织 协调能力，能够 协调和管理各种
资源
04
具备良好的学习 能力，能够不断 更新自己的知识
和技能
05
具备良好的心理 素质，能够应对 工作中的压力和
挑战
感谢您的观看
4
就业前景与职业 发展
主要就业领域
1
2
3
4
5
6
Hale Waihona Puke 政府部门：卫 生、社保、医
保等
医疗机构：医 健康管理机构： 企业：人力资
院、诊所、康 健康咨询、体 源、员工健康
复中心等
检中心等
福利管理等
教育机构：高 校、职业院校
等
科研机构：公 共卫生、健康
计算机图形学基础 ppt课件
第二章 计算机图形学基础
机械CAD/CAM
虚拟现实（Virtual Reality
第二节 图形的几何变换
图形变换指对图形的几何信息经过几何变换后产生新 的图形，提出的构造或修改图形的方法。
除图形的位置变动外，可以将图形放大或缩小，或者对图形
作不同方向的拉伸来使其扭曲变形…
• 图形变换基本知识
• 二维图形基本几何变换
（4）图形编辑
如何对图形进行组合、分解、插入、裁剪等技术。
第二章 计算机图形学基础
三 计算机图形学的应用
（1）在机械设计中的应用
机械CAD/CAM
（a）工程图
（b）线框图 （c）实体图
第二章 计算机图形学基础
机械CAD/CAM
（2）科学计算可视化
广泛应用于医学、流体力学、有限元分析及气候分析中。
（3）计算机动画
第二章 计算机图形学基础
机械CAD/CAM
（4）过程监控
用曲线来模拟火箭发射的飞行轨迹，同时不断修正参数。
（5）计算机辅助教学
利用计算机图像可以清楚的表现数学曲线、几何曲面的形成。
（6）虚拟现实技术
用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、 触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发， 利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体 进行浏览和交互考察。
平移变换
图形的每一个点在给定的方向上移动相同距离所得的变换称为 平图移形变在换x轴。方向的平移量为l， 在y轴方向的平移量为m，
则坐标点的平移变换：
几何关系
x' x l
y
'
ym
矩阵形式
1 0 0
x y 1＝x y 1 0
精品课件-计算机图形学(张宁蓉)-第1章
第 1 章 绪论
3. 虚拟现实也称虚拟实境, 是一种可以创建和体验虚拟世界的 计算机系统, 它利用计算机技术生成一个逼真的, 具有视、 听、 触等多种感知功能的虚拟环境。
第 1 章 绪论 4. 现在的美术人员, 尤其是商业艺术设计人员都热衷于用计 算机软件从事艺术创作。 可用于美术创作的软件很多, 如二维 平面的画笔程序(CorelDraw、 PhotoShop、 PaintShop)、 专 门的图表绘制软件(Visio)、 三维建模和渲染软件包(3DMAX、 Maya), 以及一些专门生成动画的软件(Alias、 Softimage) 等, 可以说是数不胜数。
第 1 章 绪论 1.3 计算机图形学的应用 1. 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) 由于设计周期短、 成本低、 质量高, CAD/CAM是计算机图 形学的一个最广泛、 最活跃的应用领域, 如飞机、 汽车、 船 舶、 宇宙飞船、 计算机、 大规模集成电路、 民用建筑、 服 装等设计。
第 1 章 绪论 2. 科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术, 将 科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形或图像在屏幕 上显示出来, 并进行交互处理的理论、 方法和技术。
第 1 章 绪论 容易与计算机图形学的概念混淆的是图像处理。 随着学科 的发展, 图形和图像已经没有明确的界限了。 计算机图形学的 主要目的是由数学模型生成真实感图形, 其结果本身就是数字图 像。 当然, 图形有别于对实物拍摄或捡取的照片。 图形是运算 形成的抽象产物, 而图像是直接量化的原始信号形式。 它们的 定义及区别如下：
第 1 章 绪论 第1章 绪 论
1.1 计算机图形学概述 1.2 计算机图形学的发展史 1.3 计算机图形学的应用 1.4 计算机图形学的研究方向
计算机图形学PPT课件
三维图形投影方法
正投影
平行光线垂直投射到投影面上 ，形成物体的正投影。
斜投影
平行光线与投影面成一定角度 投射，形成物体的斜投影。
透视投影
从视点出发，通过透视变换将 三维物体投影到二维平面上。
阴影生成
根据光源位置和物体形状，计 算阴影的位置和形状。
05
真实感图形绘制技术
Chapter
消隐技术
消隐算法分类
计算机图形学PPT课件
目录
• 引言 • 图形系统基础 • 基本图形生成算法 • 三维图形变换与观察 • 真实感图形绘制技术 • 曲线与曲面绘制技术 • 计算机动画技术 • 计算机图形学前沿技术
01
引言
Chapter
计算机图形学概述
01
02
03
计算机图形学定义
研究计算机生成、处理和 显示图形的一门科学。
平移变换 旋转变换 缩放变换 镜像变换
将三维图形沿x、y、z方向移动一 定距离，不改变图形形状和大小 。
在x、y、z方向分别进行缩放，可 改变图形的大小和形状。
三维图形复合变换
变换顺序
先进行缩放、旋转，再进行平移，注意变换顺序对结果的影响。
变换矩阵
将各种基本变换表示为矩阵形式，便于进行复合变换的计算。
医学诊断
通过计算机图形学技术，医生可以更 直观地了解病人病情，进行更准确的 诊断和治疗。
军事模拟
计算机图形学在军事模拟和训练中发 挥重要作用，提高训练效果和作战能 力。
THANKS
感谢观看
通过模拟自然现象或物理过程，生成具有真实感的动画效 果。
过程动画制作流程
建立自然现象或物理过程的数学模型，利用计算机图形学 技术模拟模型的运动和变化过程，生成具有真实感的动画 效果。
精品课件-计算机图形学-第1章 计算机图形学概述
第 1 章 计算机图形学概述
计算机图形系统由硬件和软件两部分组成。 计算机图形系统的基本物理设备统称为硬件, 它包括主 机及大容量外存储器、 显示处理器、 图形输出和图形 输入设备。 其中图形显示器、 打印机、 绘图机、 键 盘、 数字化仪和光笔等供系统配置时由用户选用。 单 主机模式的计算机图形系统的硬件组成如图1.2所示。
1.3 计算机图形学的发展
1.3.1 计算机图形学的发展简史 自20世纪50年代以来, 计算机图形学的发展
历程经历了50多年。 根据其发展的特点, 这50年可以分 为酝酿期 (50年代)、 萌芽期 (60年代)、 发展期 (70 年代)、 普及期 (80年代)和提高增强期 (90年代)等五 个阶段。
第 1 章 计算机图形学概述
图 1.4 三维物体输出流水线图
第 1 章 计算机图形学概述
1.1.2 计算机图形学的主要研究内容 除了理论和方法已经非常成熟的基本图形元素
生成算法(也叫光栅图形学)和图形变换的内容之外, 计 算机图形学的主要内容还有造型技术、 真实感图形生成 及人机交互技术等三部分。
第 1 章 计算机图形学概述
2) 参数法 参数法用图形的形状参数和属性参数来表示 图形。 形状参数指的是描述图形的方程或分析表达式的 系数、 线段和多边形的端点坐标等。 属性参数则包括 颜色、 线型等。
第 1 章 计算机图形学概述
4. 计算机图形系统的概念 1) 计算机图形系统的组成 计算机图形系统是为了支持图形应用程序便 于实现图形的输入、 处理、 输出而设计的计算机硬件 和软件的组合体。 没有绘图系统的支撑, 就会使图形应 用程序的编写极为困难, 计算机图形学潜在的用途也难 以开发。
第 1 章 计算机图形学概述
计算机图形学第一章基本知识 ppt课件
• 基于物理的造型技术 。模型及模型间的关系 相当复杂，不仅有静态的、而且有动态的 ， 模型就可以由物体的运动规律自动产生
造型技术的发展
• 不规则形体是不能用欧氏几何加以定义的，例如、 山、水、树、草、云、烟、火以及自然界中丰富 多彩的物体
• 造型大多采用过程式模拟，即用一个简单的模型 及少量的易于调用的参数来表示一大类物体
1.1.2 计算机图形学的研究内容
•有关图形的算法：
(1) 基于图形设备的基本图形元素的生成算法，如 用光栅图形显示器生成直线、圆弧、二次曲线、 封闭边界内的图案填充等。
(2) 图形元素的几何变换，即对图形的平移、放大、 缩小、旋转、镜像等操作。
(3) 自由曲线和曲面的插值、拟合、拼接、分解、 过渡、光顺、整体和局部修改等。
• 重点难点：图形、图像的区别，实际应用 • 学习指南：要充分理解图形图像的区别，
观摩典型的图形软件、图像处理软件。
1.1 概述
1.1.1计算机图形学的概念
• Computer Graphics • 国际标准化组织（ISO）定义为：计算机图形
学是研究通过计算机将数据转换为图形，并 在专门显示设备上显示的原理、方法和技术 的学科。 • 它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。
图形工作站(Apollo,Sun,Hp)
九十年代至今
微机，交叉学科（多媒体等）
计算机图形学的发展动向之一
造型技术的发展
• 构造几何模型的理论、方法和技术 ，是计算 机辅助设计的核心技术之一，非均匀有理B样 条，规则形体造型和不规则形体造型
• 特征造型技术 ，它将特征作为产品描述的基 本单元，并将产品描述成特征的集合
• 也称为数据放大技术
造型技术的发展
• 不规则形体是不能用欧氏几何加以定义的，例如、 山、水、树、草、云、烟、火以及自然界中丰富 多彩的物体
• 造型大多采用过程式模拟，即用一个简单的模型 及少量的易于调用的参数来表示一大类物体
1.1.2 计算机图形学的研究内容
•有关图形的算法：
(1) 基于图形设备的基本图形元素的生成算法，如 用光栅图形显示器生成直线、圆弧、二次曲线、 封闭边界内的图案填充等。
(2) 图形元素的几何变换，即对图形的平移、放大、 缩小、旋转、镜像等操作。
(3) 自由曲线和曲面的插值、拟合、拼接、分解、 过渡、光顺、整体和局部修改等。
• 重点难点：图形、图像的区别，实际应用 • 学习指南：要充分理解图形图像的区别，
观摩典型的图形软件、图像处理软件。
1.1 概述
1.1.1计算机图形学的概念
• Computer Graphics • 国际标准化组织（ISO）定义为：计算机图形
学是研究通过计算机将数据转换为图形，并 在专门显示设备上显示的原理、方法和技术 的学科。 • 它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。
图形工作站(Apollo,Sun,Hp)
九十年代至今
微机，交叉学科（多媒体等）
计算机图形学的发展动向之一
造型技术的发展
• 构造几何模型的理论、方法和技术 ，是计算 机辅助设计的核心技术之一，非均匀有理B样 条，规则形体造型和不规则形体造型
• 特征造型技术 ，它将特征作为产品描述的基 本单元，并将产品描述成特征的集合
• 也称为数据放大技术
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24
基于位置的增强现实
登上巅峰
戴帽子的航海家
25
基于位置的增强现实
看风3D
卫星指示器
26
基于位置的增强现实
跳跃的陈列室
天空战场
27
7 计算机图形学发展
✓ 酝酿期（20世纪50年代） ✓ 萌芽期（60年代） ✓ 发展期（70年代） ✓ 普及期（80年代） ✓ 深入发展期（90年代以来）
28
7 计算机图形学发展
历史追溯
➢ 1950年，MIT，旋风一号（Whirlwind I 计算 机的图形显示器，类似于示波器的CRT来显示简 单图形，可供照相制作硬拷贝。
➢ 50年代末期，MIT林肯实验室，在Whirlwind 上开发SAGE空中防御系统，通过光笔在屏幕上 指点定位识别目标。
29
7 计算机图形学发展
➢ 1963年MIT林肯室验室Ivan.E.Sutherland的 博士论文：Sketchpad：一个人机通信的图形 系统。--确定了交互图形学作为一个学科分支。
6 计算机图形学的应用
y/(1 + x2 + y2) 0.5
0
-0.5
5 5
0 0
-5
y
-5 x
90
80
70
60
50
东部
40
西部
30
北部
20
10
0 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度
15
医学可视化
16
科学可视化
17
6 计算机图形学的应用
5）多媒体系统
在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操 作、表现、存储、通信、或集成的信息系统。 计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、
6
5 研究内容
•图形的输入
如何开发利用图形输入设备及软件将图形输 入到计算机中去，以便作各种处理。
•图形的处理
包括对图形进行变换(几何变换，投影变换) 和运算（集合运算）,着色，形变等……
•图形的输出
如何将图形格式转换、并在显示屏或打印机 等输出设备上输出。
7
5 研究内容
图形与图像
图像生成（计算机图形学）
11
6 计算机图形学的应用
12
CAD/CAM
13
6 计算机图形学的应用
4）科学计算可视化(Scientific Visualization)
必要性：直接分析大量的测量数据或统计数 据有困难
目标：用图形表现抽象的数据 应用领域：医学图象重建，遥感，流场、气
象、核爆模拟，有限元分析……。
14
19
CG 游戏
20
6 计算机图形学的应用
7）计算机艺术 ➢ 工 具 ： Coreldraw,
Photoshop等 ➢ 相片真实感模拟与
自然媒体仿真技术 ➢ 分形艺术 ➢ 乐谱，舞谱
21
22
23
6 计算机图形学的应用
8）Virtual Reality 是用计算机技术来生成一个逼真的三 维视、听、触等感觉世界，让用户可以 从自己的视点出发，利用自然的技能和 某些设备对这一生成的虚拟世界客体进 行浏览和交互考察，如战斗机驾驶模拟 系统等
3
2 课程内容
1 课程学时
总学时：48学时；讲课：34学时；上机：14学时
2 课程内容
计算机图形学概述 基本图形算法 图形几何变换 交互技术 图形裁剪 曲线插值与拟合 几何造型 可见面判断 光照模型
4
3 参考书目
1. 陈传波、陆枫，计算机图形学基础，讲义，2001 2. 孙家广，计算机图形学（第三版），清华大学出版
语音、音频、视频、动画 特点：媒体多样性、操作交互性、系统集成性。 CAI， 教学娱乐。
18
6 计算机图形学的应用
6）数字娱乐
➢ 电脑动画、电脑游戏 实时性 逼真性 蕴含了先进的图形处理技术
➢ 电影特技，电视广告，节目片头、FLASH
采 用 的 动 画 工 具 ： MAYA, 3D-MAX, SOFTIMAGE…
图像变换 （图像处理）
采样 量化 滤波 增强
数
数
字
据
图
模
像
型
模型（特征）提取 （计算机视觉，模式识别）
模型变换 （计算几何）
发展特点: 交叉、界线模糊、相互渗透
8
6 计算机图形学的应用
1 ) Graphical User Interface (GUI)
W.I.M.P - Windows, icons, menu, pointers
计算机图形学基础
Computer Graphics
2011.9
1
整体概况
+ 概况1
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概况2
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1 学习要求
了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬 件技术； 理解计算图形学的基本问题，掌握计算机 图形学的基本概念、原理与算法； 能将计算机图形学有关原理和算法与GIS应 用相结合； 具有一定的计算机图形学编程能力；
社，1999 3. 唐泽圣，计算机图形学基础，清华大学出版社，
1995 4. 倪明田等，“计算机图形学”，北京大学出版社，
1999 5. 唐荣锡，计算机图形学教程（修订版），科学出版
社，2000 6. 计算机辅助设计与图形学学报 7. 中国图形图像学报
5
4 计算机图形学概念
ISO定义：计算机图形学是研究用计算机将数 据转换为图形，并在专门的显示设备上显示 的原理、方法和技术的学科。 IEEE定义：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.
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6 计算机图形学的应用
2）GIS地理信息系统
➢ 建立在地理图形之上的关 于各种资源的综合信息管 理系统
➢ 数字地球，地形数据作为 载体，全球信息化。
➢ 军事，政府决策，旅游， 资源调查。
10
6 计算机图形学的应用
3) 建模（image, model creation）
坐标系统 数据生成 几何-观察变换 裁剪-消隐 颜色纹理 光照阴影 绘制
➢ 60年代：MIT、Bell Lab、通用汽车公司、剑 桥大学开展大规模的研究，出现随机扫描显示器
30
7 计算机图形学发展
➢ 70年代进入技术实用化，基于电视技术的光栅扫 描显示器的出现，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。
➢ 众多商品化软件的出现，使图形标准化问题也被 提上议程。
➢ 1974年，美国计算机学会成立图形标准化委员会 (ACM SIGGRAPH)。
基于位置的增强现实
登上巅峰
戴帽子的航海家
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基于位置的增强现实
看风3D
卫星指示器
26
基于位置的增强现实
跳跃的陈列室
天空战场
27
7 计算机图形学发展
✓ 酝酿期（20世纪50年代） ✓ 萌芽期（60年代） ✓ 发展期（70年代） ✓ 普及期（80年代） ✓ 深入发展期（90年代以来）
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7 计算机图形学发展
历史追溯
➢ 1950年，MIT，旋风一号（Whirlwind I 计算 机的图形显示器，类似于示波器的CRT来显示简 单图形，可供照相制作硬拷贝。
➢ 50年代末期，MIT林肯实验室，在Whirlwind 上开发SAGE空中防御系统，通过光笔在屏幕上 指点定位识别目标。
29
7 计算机图形学发展
➢ 1963年MIT林肯室验室Ivan.E.Sutherland的 博士论文：Sketchpad：一个人机通信的图形 系统。--确定了交互图形学作为一个学科分支。
6 计算机图形学的应用
y/(1 + x2 + y2) 0.5
0
-0.5
5 5
0 0
-5
y
-5 x
90
80
70
60
50
东部
40
西部
30
北部
20
10
0 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度
15
医学可视化
16
科学可视化
17
6 计算机图形学的应用
5）多媒体系统
在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操 作、表现、存储、通信、或集成的信息系统。 计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、
6
5 研究内容
•图形的输入
如何开发利用图形输入设备及软件将图形输 入到计算机中去，以便作各种处理。
•图形的处理
包括对图形进行变换(几何变换，投影变换) 和运算（集合运算）,着色，形变等……
•图形的输出
如何将图形格式转换、并在显示屏或打印机 等输出设备上输出。
7
5 研究内容
图形与图像
图像生成（计算机图形学）
11
6 计算机图形学的应用
12
CAD/CAM
13
6 计算机图形学的应用
4）科学计算可视化(Scientific Visualization)
必要性：直接分析大量的测量数据或统计数 据有困难
目标：用图形表现抽象的数据 应用领域：医学图象重建，遥感，流场、气
象、核爆模拟，有限元分析……。
14
19
CG 游戏
20
6 计算机图形学的应用
7）计算机艺术 ➢ 工 具 ： Coreldraw,
Photoshop等 ➢ 相片真实感模拟与
自然媒体仿真技术 ➢ 分形艺术 ➢ 乐谱，舞谱
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22
23
6 计算机图形学的应用
8）Virtual Reality 是用计算机技术来生成一个逼真的三 维视、听、触等感觉世界，让用户可以 从自己的视点出发，利用自然的技能和 某些设备对这一生成的虚拟世界客体进 行浏览和交互考察，如战斗机驾驶模拟 系统等
3
2 课程内容
1 课程学时
总学时：48学时；讲课：34学时；上机：14学时
2 课程内容
计算机图形学概述 基本图形算法 图形几何变换 交互技术 图形裁剪 曲线插值与拟合 几何造型 可见面判断 光照模型
4
3 参考书目
1. 陈传波、陆枫，计算机图形学基础，讲义，2001 2. 孙家广，计算机图形学（第三版），清华大学出版
语音、音频、视频、动画 特点：媒体多样性、操作交互性、系统集成性。 CAI， 教学娱乐。
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6 计算机图形学的应用
6）数字娱乐
➢ 电脑动画、电脑游戏 实时性 逼真性 蕴含了先进的图形处理技术
➢ 电影特技，电视广告，节目片头、FLASH
采 用 的 动 画 工 具 ： MAYA, 3D-MAX, SOFTIMAGE…
图像变换 （图像处理）
采样 量化 滤波 增强
数
数
字
据
图
模
像
型
模型（特征）提取 （计算机视觉，模式识别）
模型变换 （计算几何）
发展特点: 交叉、界线模糊、相互渗透
8
6 计算机图形学的应用
1 ) Graphical User Interface (GUI)
W.I.M.P - Windows, icons, menu, pointers
计算机图形学基础
Computer Graphics
2011.9
1
整体概况
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1 学习要求
了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬 件技术； 理解计算图形学的基本问题，掌握计算机 图形学的基本概念、原理与算法； 能将计算机图形学有关原理和算法与GIS应 用相结合； 具有一定的计算机图形学编程能力；
社，1999 3. 唐泽圣，计算机图形学基础，清华大学出版社，
1995 4. 倪明田等，“计算机图形学”，北京大学出版社，
1999 5. 唐荣锡，计算机图形学教程（修订版），科学出版
社，2000 6. 计算机辅助设计与图形学学报 7. 中国图形图像学报
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4 计算机图形学概念
ISO定义：计算机图形学是研究用计算机将数 据转换为图形，并在专门的显示设备上显示 的原理、方法和技术的学科。 IEEE定义：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.
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6 计算机图形学的应用
2）GIS地理信息系统
➢ 建立在地理图形之上的关 于各种资源的综合信息管 理系统
➢ 数字地球，地形数据作为 载体，全球信息化。
➢ 军事，政府决策，旅游， 资源调查。
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6 计算机图形学的应用
3) 建模（image, model creation）
坐标系统 数据生成 几何-观察变换 裁剪-消隐 颜色纹理 光照阴影 绘制
➢ 60年代：MIT、Bell Lab、通用汽车公司、剑 桥大学开展大规模的研究，出现随机扫描显示器
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7 计算机图形学发展
➢ 70年代进入技术实用化，基于电视技术的光栅扫 描显示器的出现，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。
➢ 众多商品化软件的出现，使图形标准化问题也被 提上议程。
➢ 1974年，美国计算机学会成立图形标准化委员会 (ACM SIGGRAPH)。