第1讲 计算机图形学与CAD技术-绪论
CAD学习教程第1章
中文版AutoCAD 2004实用教程
第1章 AutoCAD 2004简介
AutoCAD 2004中文版是AutoDesk公司发行的AutoCAD的最新版本。为了保持软
件的兼容性，AutoDesk公司不仅保留了以前版本的诸多优点，如操作方便、绘图快捷等，
同时在易用性和提高工作效率方面增加了许多新的功能和特性。
本章主要介绍了总体概况以及如何管理图形文件、图形显示控制方面的知识。
1.1 总体介绍
1.1.1 运行环境
从AutoCAD R14开始，AutoDesk公司对软件每升级一次，对硬件的要求也随之升
高。
1. 硬件要求 CPU：PIII500（最低），推荐PIII800以上；
RAM：128MB（最低），推荐256MB以上；
显卡：1024×768真彩；
显示器：1024×768真彩的VGA；
硬盘：300MB的空余空间，至少64MB的交换空间。
此外，还应有定点设备（如鼠标器或数字化仪）、光驱（用于安装AutoCAD 2004
中文版）、打印机或绘图仪（用于图形的输出）、调制解调器（或其他设备，用于连接互 1、 图形文件管理 2、图形显示控制方法
灵活运用各种图形显示控制方法
讲授2学时 更多阅读学习资料>>>计算机爱好者计算机爱好者交流学习QQ群94897398中文版AutoCAD 2004实用教程
联网，非必需设备）等。
2. 软件要求
AutoCAD 2004中文版运行于NT架构的Windows操作系统，如Windows 2000 系
列，Windows NT &SP6，Windows XP系列等。如果要使用互联网，应具备相应的网络
环境。
AutoCAD 2004中文版的安装，要求操作系统使用Microsoft Internet Explorer 6.0的
浏览器。其中Windows XP 是内嵌的，Windows 2000默认的是5.0，可以免费升级到6.0。
计算机图形学复习重点内容
名词解释
计算机图形标准：是图形系统及相关应用程序中某个界面数据传输通讯的接口标准
几何变换；规范化后 把变换矩阵作为算子，然后想乘来挪动点的位置，得到各个顶点在几何变换中的新的顶点。
裁剪 ：在二维观察中，需要在观察坐标系下对窗口进 行裁剪，即只保留窗口内的那部分图形，去掉 窗口外的图形。
识别图形在指定区域内外的算法：两种算法：奇偶规则
从任意位臵p作一条射线，若与该射线相交
的多边形边的数目为奇数，则p是多边形内部 点，否则是外部点
非零环绕数规则(Nonzero Winding Number Rule) □ 首先使多边形的边变为矢量。
□ 将环绕数初始化为零。
□ 再从任意位臵p作一条射线。当从p点沿射线方向移动 时，对在每个方向上穿过射线的边计数，每当多边形 的边从右到左穿过射线时，环绕数加1，从左到右时， 环绕数减1。
□ 处理完多边形的所有相关边之后，若环绕数为非零，
则p为内部点，否则，p是外部点。
反走样 ：减少用离散量表示连续量引起的失真 。过取样 区域取样 两种方式
图形
计算机图形学的研究对象是图形。 广义的说, 能够 在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都可称为 图形。 它既包括了各种几何图形以及由函数式、 代数 方程和表达式所描述的图形, 也包括了来自各种输入媒 体的图景、 图片、 图案、 图像以及形体实体等。
图像
用点阵法，参数法描述的图形叫图像
光点。一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点。
像素点 是指图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。最小元素点尺寸等于光点尺寸）
裁剪窗口
即在视口中可以被看到的图形，即显示出来的部分
视口
将窗口映射到显示设备上的坐标区域称为视 区
点阵法
点阵法通过枚举出图形中所有的点来表示图形, 它 强调图形由哪些点构成, 这些点具有什么样的颜色, 即 点阵法是用具有灰度或色彩的点阵来表示图形的一种 方法。
专升本《计算机图形学与CAD技术》-试卷-答案
专升本《计算机图形学与CAD技术》-试卷-答案
7.以下不是形体在计算机内部表示的是()（2分）
A.线框模型B.表面模型C.实体模型D.二叉树模型专升本《计算机图形学与CAD技术》
一、（共70题,共150分）
1.CAD的一个未来发展方向是实现跨部门（或行业）、跨地域的企业协同产品开发。描述的是:()（2分）
A.集成化B.网络化C.智能化D.标准化.标准答案：B
2.有限元的基本思想是()（2分）
A.弹性力学B.结构离散
C.机构分析与综合D.面向对象编程.标准答案：B
3.以下()是计算机辅助制造软件（2分）
A.ACISB.PARASOLIDC.MaterCAMD.Any.标准答案：C
4.以下属于CSG表达特点的是()（2分）
A.以边界表示形体B.以二叉树表示形体C.数据结构复杂D.形体更新快.标准答案：B
5.以下结构划分合理的网格是()（2分）
A.
B. C.
.标准答案：C
6.AutoCAD中，r是()命令的缩写（2分）
A.REMOVEB.COPYC.CIRCLED.ZOOM.标准答案：A
.标准答案：D
8.()可以计算实体的质量和惯性矩（2分）
A.物性分析B.装配干涉检查C.装配树D.爆炸图。.标准答案：A
9.以下不属于Bezier曲线性质和特点的是:()（2分）A.曲线通过首末点且与首末控制多边形边相切B.曲线在控制多边形边的凸包内
C.改变首末起始点顺序不改变曲线形状D.采用B样条基函数.标准答案：D
10.空间曲面的显式表示可以一般化为()（2分）A.B.C.D.
.标准答案：C
11.数据元素之间存储顺序与逻辑顺序一致的数据结构为()。A.线性表B.树C.二叉树D.图.标准答案：A
12.B样条曲线采用的是()（2分）
A.显式表示B.隐式表示C.参数形式.标准答案：C
13.产品设计的核心是()（2分）
A.加工仿真B.刀具轨迹规划C.有限元分析D.几何形状.标准答案：D 14.以下()不是数据库管理系统（2分）A.ACCESSB.ORACLEC.SQLSeverD.
(2024年)计算机图形学孙家广
2024/3/261计算机图形学孙家广
2024/3/262CONTENTS•计算机图形学概述•图形生成技术•图形变换与裁剪•颜色模型与光照模型•图形用户界面设计•计算机动画技术•计算机图形学前沿技术
2024/3/263计算机图形学概述01
2024/3/264计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的一门科学，它涉及计算机科学、数学、物理学、心理学等多个领域。从20世纪50年代的简单图形绘制，到60、70年代的光栅扫描显示和三维图形技术，再到80、90年代的图形处理单元（GPU）和虚拟现实技术的发展，计算机图形学经历了飞速的发展。计算机图形学定义与发展发展历程定义
2024/3/265计算机图形学应用领域计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）利用计算机图形学技术进行产品设计、模拟和分析，提高生产效率和产品质量。影视娱乐计算机图形学技术在电影、游戏等娱乐领域的应用，创造逼真的虚拟世界和角色。数据可视化将大量数据通过图形的方式呈现出来，帮助人们更好地理解和分析数据。虚拟现实与增强现实通过计算机图形学技术构建虚拟环境或增强现实场景，为用户提供沉浸式的交互体验。
2024/3/266包括图形处理器（GPU）、显示设备（如显示器、投影仪等）和输入设备（如鼠标、键盘、触摸屏等）。图形硬件包括操作系统中的图形子系统、图形库和图形应用程序等，提供图形生成、处理和显示的功能。图形软件包括光栅化、纹理映射、光照模型、阴影生成等算法，用于实现各种图形效果。图形算法包括二维图形、三维模型、图像等数据，作为计算机图形系统的输入和输出。图形数据计算机图形系统组成
2024/3/267图形生成技术02
2024/3/268包括数值微分法（DDA）和Bresenham算法等，用于在像素网格上精确或近似地绘制点和直线。涉及中点圆生成算法和参数化椭圆生成方法等，用于生成各种大小和位置的圆和椭圆。包括扫描线填充算法、边界填充算法等，用于对多边形内部进行颜色填充。点和直线的生成算法圆和椭圆的生成算法多边形的填充算法基本图形生成算法
计算机辅助设计(CAD)的基本原理与应用
计算机辅助设计（CAD）的基本原理与应用
计算机辅助设计（CAD）是利用计算机软件和硬件技术来辅助进行设计创作的一种工具和方法。它综合了计算机科学、工程学和艺术设计等领域的知识与技术，使得设计人员能够更高效、更精确地完成各种设计任务。本文将介绍CAD的基本原理和应用，并探讨其在不同领域的发展和应用前景。
一、CAD的基本原理
CAD的基本原理涉及到计算机科学和工程学等学科的理论和技术。首先，CAD依靠计算机的运算能力和储存空间来处理和存储大量的设计数据。通过建立数学模型，CAD可以对设计对象进行准确的描述和分析。其次，CAD利用计算机图形学的方法和算法，实现了设计对象的三维显示和动态交互。设计人员可以通过CAD软件完成对设计对象的旋转、平移、缩放等操作，以实现设计的调整和优化。此外，CAD还提供了各种工具和功能，如几何建模、约束设计、装配分析等，以支持设计的各个环节。
二、CAD的应用领域
CAD的应用领域广泛，包括但不限于以下几个方面。
1. 机械设计：CAD在机械设计领域的应用较为常见。通过CAD软件，设计师可以实现机械零件的三维建模和装配设计，进行运动学和动力学分析，从而提高机械系统的设计效率和性能。 2. 建筑设计：CAD在建筑设计领域起着重要的作用。设计师可以利用CAD软件进行建筑结构的绘制、平面布局和立体模拟，以及参数化设计和虚拟现实的应用，从而实现建筑设计的可视化和数字化。
3. 电子电路设计：CAD在电子电路设计与布局方面有着广泛的应用。通过CAD软件，设计师可以进行电路元件的选择和连接设计，自动生成电路图纸和布局图，并进行电路仿真和性能分析。
4. 汽车工程：CAD在汽车工程中的应用也非常重要。通过CAD软件，设计师可以实现汽车外形的建模和造型设计，进行碰撞检测和流体仿真，以及进行汽车零部件的装配和工艺规划等。
5. 航空航天：CAD在航空航天工程中具有广泛的应用。设计师可以利用CAD软件进行飞机和航天器的设计和分析，进行气动力学和结构强度计算，以及进行飞行模拟和导航系统设计等。
《计算机图形学》学习资料
《计算机图行学》学习包 本课程为有关专业的必修课程（或选修课程）。通过本课程的教学，学生可以学习、了解
和掌握计算机图形学中有关的基本原理、概念、方法和技术，培养和提高交互式图形设计的能
力。
计算机图形学与图象处理，计算机图形学的研究内容，计算机图形学的发展简史，计算机图
形学的发展方向，本课程教学要求与学习方法。
本章无习题
计算机图形系统的组成、功能与分类，计算机图形显示器，图形输入设备，图形输出设
备，图形软件系统，图形软件标准。
课后习题
1. 某光栅系统中，显示器的分辨率为1280×768，其中每个象素点的颜色深度为12 bit，
则该系统需要多大的帧缓存（即多少KB）？
2. 有甲乙两台光栅图形显示器，它们的产品说明书介绍均称可以显示4096种颜色，但甲机
在显示一幅画面时却只有256种颜色，问其中究竟是什么原因？
参考答案
1．1280×768×12 / (8×1024) = 1440(KB)
2．(1) 甲机：8个位平面，采用一张有256个单元，每个单元有12 bit的彩色查找表。
(2) 乙机：12个位平面，没有采用查找表。 1点的生成，生成直线的DDA算法和Bresenham算法，二次曲线，区域的简单种子填充算法和
扫描线种子填充算法，多边形的扫描转换，字符的生成，反走样技术。
课后习题
1. 用对称DDA算法画出A(0,0)到B(5,3)连线的各象素点的位置，并在表内填出相应的中间
数据。
rx=5, ry=3,x=0,y=0,steps=5,dx=1,dy=0.6;
2. 用Bresenham算法画出A(0,0)到B(5,3)连线的各象素点的位置，并在表内填出相应的中
间数据。
dx=5, dy=3, d=2dy-dx=1, x=0, y=0, 2dy-2dx=-4, 3dy=6;
23. 用Bresenham算法画出圆心为（0,0），半径为8的顺时针90至45的1/8圆弧上各象素
计算机图形学教学大纲(word文档【经典】)
XX大学
《计算机图形学》 教学大纲
编写单位：
执笔人：
审核人：
XX大学xx系
20xx年 9 月
课程中文名称 计算机图形学
课程英文名称 Computer Graphics
课程性质 专业基础课
适用专业 计算机专业
先修课程 C语言程序设计
并修课程
总学时 51 总学分 3
使用教材
计算机图形学基础（OpenGL版）
参考书目
教学方式 多媒体
考核方式 上机
课程概述（本课程在学科或专业中的地位和作用、教学目标、内容简介等）
本课程是根据教育部对高校计算机专业课的教学要求，继《c语言程序设计》课程后的又一门计算机专业课。
本课程主要目的是使学生通过“计算机图形学”课程的学习，了解计算机图形学的经典核心体系，掌握计算机图形学中基于OpenGL的图形应用编程。培养学生将计算机图形学原理运用到图形编程案例中的能力。
本课程是计算机专业的重点课程，教学内容以系统性和实用性为原则，要求达到计算机图形学教学三个层次的第二个层次。
1．了解计算机图形学的基本概念；
2．掌握计算机图形学的基本理论和基本操作方法；
3．掌握Visual Studio 6.0操作平台；
4．掌握基于OpenGL的图形编程技术；
5．了解计算机动画的原理和方法，具备一定的基于OpenGL动画开发能力。
第1页 学 时 分 配 表
章次 章 名 学时 备注
第一章 绪论 2
第二章 图形系统 2
第三章 二维图形生成 8
第四章 图形几何变换 6
第五章 二维观察 4
第六章 三维观察 6
第七章 三维对象 4
第八章 真实感图形技术 6
第九章 交互技术 6
计算机图形学与图形图像的处理技术
多媒体图形
88 计算机图形学与图形图像的处理技术
◆张 帆 王水萍
一、计算机图形学
（一）计算机图形学概述
计算机图形学英文简称为CG,就是指通过一些特定的数学算法来
将原本是以二维或三维形式存在的图形与图像，转化为适合在计算机
显示器显示要求的栅格形式。因此，计算机图形学的研究内容主要在
于，如何更好的在计算机系统中高效、准确的用计算机语言来表示图
形，同时在完成图形在计算机显示器上的显示之后，还需要通过设计
合理的数学计算方法，来对复杂的图形数据进行计算、处理、整合。
计算机图形学是一门综合性十分强的现代科学，它以现代计算机技术
为基础，结合现代美术理念，通过对图形的内容、色彩、形状、性质
等参数进行计算机语言的转化，之后再以数学算法为基础来实现对图
形图像的处理工作。
（二）计算机图形学的主要内容
随着计算机图形学的不断发展，这门现代学科所涉及的范围已经
从最开始仅仅运用于二维、三维图像的显示与转化，到如今计算机图
形学已经在智能CAD、计算机美术、虚拟现实、地理信息系统等方
面都得到了的广泛运用。在现代计算机图形学中，主要内容有以下四
方面。首先是建模，想要在计算机系统中完成对三维图像图形的显示，
首先需要做的就是要做好图形的建模工作，目前在计算机图形学中要
完成对图形的建模工作主要有以下几种常见的方法，NURBS（非均
匀有理B-样条、Bezier曲线曲面）方法、细分曲面造型方法、利用软
件的直接手工建模、基于笔划或草图交互方式的三维建模方法、基于
语法及规则的过程式建模方法、基于图像或视频的建模方法、基于扫
描点云的建模方法、基于现有模型来合成建模的方法。其次，计算机
图形学的第二项重要内容是渲染。在完成第一步的三维建模工作之
后，往往还需要通过渲染工作来实现对图形图像的上色工作。对于图
形图像的渲染工作是设计人员赋予图像内容“精、气、神”的重要步骤，
只有做好了对图像色彩的渲染工作，才能更好的实现图像的显示效
果。目前主要的渲染技术是全局光照模型和基于GPU的渲染技术，
计算机图形学
计算机图形学
定义：计算机图形学是研究怎样用数字计算机生成、处理和显示图形的一门学科。
图形：表示和绘制 + 输入/输出设备
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
数据 计算机图形系统 图形
图形及图形的表示方法
图形：计算机图形学的研究对象
能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象
包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等
构成图形的要素
几何要素：刻画对象的轮廓、形状等
非几何要素：刻画对象的颜色、材质等
表示方法
点阵表示
枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成)
简称为图像（数字图像）
参数表示
由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+属性参数(颜色、线型等)来表示图形简称为图形
图形主要分为两类：1、基于线条信息表示 2、明暗图(Shading)
第一章 绪论
1.2.2 图象处理
研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生数字图像，如何对数字图像做各种变换以方便处理
如何滤去图像中的无用噪声，如何压缩图像数据以便存储和传输，图像边缘提取，特征增强和提取
1.2.3 计算机视觉和模式识别
图形学的逆过程，分析和识别输入的图像并从中提取二维或三维的数据模型（特征）。手写体识别、机器视觉
计算几何 几何问题的计算复杂性
发展特点 内容交叉、界限模糊、相互渗透
1.3 CG的应用
1.3.1 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）
CAD/CAM是计算机图形学在工业界最广泛、最活跃的应用领域
1、飞机、汽车、船舶的外形的设计,如波音777飞机的设计和加工过程
2、发电厂、化工厂等的布局
3、土木工程、建筑物的设计 4、电子线路、电子器件的设计,设计结果直接送至后续工艺进行加工处理
1.3.2 科学计算可视化
科学计算可视化广泛应用于医学、流体力学、有限元分析、气象分析当中
机械制图员(CAD)中级理论复习资料和答案(1)
绘图员中级复习资料
考试时间：2011.3.12（第3周周六）上午9点
考试地点：2#401
一、单项选择
1. ( A )是指人与人、个人与集体、个人与社会以及人对待自然的行为规范的总和。
A、道德 B、宪法 C、各种规章纪律 D、人生观
2. ( A )是指从事一定职业的人们在职业实践活动中所应遵循的职业原则和规范，以及与之相应的道德观念、情操和品质。
A、职业道德 B、国家标准 C、行业标准 D、企业法规
3. 社会上有多少种(C )，就存在多少种职业道德。
A、社会分工 B、人才分类 C、职业 D、企业分类
4. 制图员的职业道德是规定制图员在职业活动中的( A )。
A、行为规范 B、工作要求 C、必遵守则 D、工作和学习
5. 注重信誉包括两层含义，其一是指( A )，其二是指人品。
A、工作质量 B、工作态度 C、生产质量 D、企业信誉
6. ( C )就是要顾全大局，要有团队精神。
A、爱岗敬业 B、注重信誉 C、团结协作 D、积极进取
7. 制图国家标准规定，( A )分为不留装订边和留有装订边两种，但同一产品的图样只能采用一种格式。
A、图框格式 B、图纸幅面 C、基本图幅 D、标题栏
8. 制图国家标准规定，图纸的标题栏( C )配置在图框的右下角位置。
A、不得 B、不必 C、必须 D、可以