《计算机图形学》教案.ppt

1,计算机图形学,2,先修课程 高等数学 线性代数 画法几何与机械制图（可选）C/C+或其它有绘图功能编程语言 数据结构,3,教学要求,了解计算机图形学的发展概况了解计算机绘图系统的软硬件组成掌握计算机图形学的基本算法和理论具有一定的图形程序设计能力了解计算机图形学的应用概况,4,计算机图形学基础几何与坐标变换透视投影、平行投影交互绘图技术真实感图形生成曲线与曲面几何建模计算机图形学的相关应用,教学内容,5,成 绩 给 定,总成绩笔试成绩70 实验成绩20 平时成绩10,6,第1章 绪论,1.1 计算机图形学的发展历史1.2 计算机图形学的研究内容1.3 计算机图形学的应用领域,7,1.1计算机图形学的发展历史,起源计算机图形学硬件设备的发展计算机图形学算法研究的发展,8,1.1.1 起源,物质基础：,1950年麻省理工学院(MIT)于采用了类似示波器的CRT研制了第一台图形显示器；1958年Calcomp公司将数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司基于数控机床研制出平板式绘图仪。,诞生：,1963年MIT的Ivan E.Sutherland在他的博士论文“Sketchpad：一个人机通信的图形系统”中首次提出“Computer Graphics(计算机图形学)”，使用阴极射线管显示器和光笔，可交互式地生成简单图形；计算机图形学之父20世纪 6070年代：硬件设备昂贵，只有少数条件好的单位（如MIT、Bell Lab、通用汽车公司、剑桥大学等)开展计算机图形学的研究；20世纪80年代硬件成本不断下降，计算机图形学的研究与应用呈加速发展，开始出现商品化的计算机绘图系统；20世纪90年代快速发展、应用普及,9,1.1.2 计算机图形学硬件设备的发展,20世纪60年代中期：随机扫描显示器（矢量显示器）需要刷新、设备昂贵、限制普及。20世纪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改图形功 能，不适合交互式20世纪70年代初，刷新式光栅扫描显示器 大大地推动了交互式图形技术的发展目前是多种显示器并存 液晶、等离子显示器，基于分子材料的显示器也在研究之中。,图形显示器是计算机图形学中关键的设备,10,1.1.2 计算机图形学硬件设备的发展（续）,输入设备的发展历史,第一阶段：控制开关、穿孔纸等等第二阶段：二维交互式设备 如键盘、鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏等等第三阶段：三维交互式输入设备 如空间球、数据手套、数据衣第四阶段：用户的手势、表情等等,11,1.1.2 计算机图形学硬件设备的发展（续）,图形输出设备,主要包含：打印机和绘图仪 常见的打印机有喷墨打印机和激光打印机，绘图仪有滚筒式和平板式绘图仪，按工作原理分有笔式和喷墨等。,滚筒绘图机,台式绘图机,12,1.1.3 计算机图形学算法研究的发展,光栅扫描图形生成（点、线、面的离散表示）图形变换（几何变换、平行投影、透视投影）真实感图形生成（隐藏线/面去除法、Z缓冲器算法、简单光照模型、光线追踪、辐射度、阴影、透明、纹理）几何建模（线框模型、面模型、体模型）曲线与曲面生成算法（Furguson参数曲线/面 Bzier 均匀B样条 非均匀B样条）图形学应用算法（计算机辅助设计 虚拟现实 可视化 计算机动画等方面）,13,第1章 绪论,1.1 计算机图形学的发展历史1.2 计算机图形学的研究内容1.3 计算机图形学的应用领域,14,1.2 计算机图形学的研究内容,15,*计算机图形学、图像处理、计算几何之间关系？答：P5,16,第1章 绪论,1.1 计算机图形学的发展历史1.2 计算机图形学的研究内容1.3 计算机图形学的应用领域,17,1.3 计算机图形学的应用领域,图形用户界面计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）科学计算可视化地理信息系统娱乐计算机艺术虚拟现实逆向工程,18,应用实例,19,应用实例建筑,桥梁,建筑,20,应用实例医学,21,分形图案,艺术实例,22,艺术实例,23,地学应用,24,当前计算机图形学的研究热点,真实感显示（如辐射度、体绘制等）基于图像的建模 自然对象的建模（山、云、树木、花草等）离散数据建模 三维显示器 计算机生成激光全息照片,