计算机图形学在游戏领域上的应用.doc

计算机图形学课程设计 综述 姓 名： 刘景新 学 号：100108010050 专 业：信息软件10-1 计算机图形学在游戏领域上的应用 2 一.计算机图形学的定义? 2 二.视频游戏的历史 3 三.图形学在游戏中的应用 4 1.几何学 4 2 动画 5 3.绘制 6 四.总结 8 计算机图形学在游戏领域上的应用 计算机图形学(Computer?Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。它的研究分为两部分：一部分研究几何作图，包括平面线条作图和三维立体建模等；另一部分研究图形表面渲染（Rendering）包括表面色调、光照、阴影和纹理等表面属性的研究。目前，计算机图形学的应用已深入到真实感图形、科学计算可视化、虚拟环境、多媒体技术、计算机动画、计算机辅助工程制图等领域。综观计算机图形学的发展，我们发现图形学的发展迅速，而且仍在快速的向前发展。并且已经成为一门独立的学科，有着广泛的发展前景。 一.计算机图形学的定义? ??计算机图形学：(Computer?Graphics。简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。? 计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在汁算机t{I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。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的。如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形。? 计算机图形学一个主要目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。同时，真实感图形计算的结果是以数字图像的方式提供的，计算机图形学也就和图像处理有着密切的关系。? 计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、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、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，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。 二.视频游戏的历史 视频游戏一直以来都是计算机图形学的一个重要应用方向，在介绍图形技术的具体应用前先简短介绍一下视频游戏的发展历史。1952年剑桥大学的A.S. Douglas为益智游戏Tic-Tac-Toe在EDSAC（延迟存储电子自动计算机）上编写了一个图形游戏版本Noughts and Crosses。这是视频游戏的雏形，游戏画面用阴极射线管显示。这个游戏只能实现图形的显示，还不能完全称为视频游戏。第一个具有里程碑意义的视频游戏为1958年William Higinbotham在Brookhaven国家实验室的一台示波器上实现的双人网球游戏——Tennis for Two。时间到了1962年，第一个面向电脑的视频游戏Spacewar由Steve Russell在MIT PDP-1上发明。早期的视频游戏都不过是研究人员在实验室里自娱自乐的产物。直到1971年Nolan Bushnell和Ted Dabney制作了第一台投币式的游戏机，大众才开始接触这个新奇的玩意。随着Pong、Breakout和SpaceInvader等游戏的成功，越来越多的人开始关注计算机的娱乐应用。个人电脑和游戏机的普及对此也起了一定的推动作用。早期的游戏背景是不变的，玩家在一个固定的背景中进行游戏。雅达利1978年发售的体育游戏Football引入了一种新的画面显示方式，背景会随着玩家角色的移动而改变，这种显示技术被称作卷轴。卷轴很快成为了主流技术，80年代许多成功的游戏如日本任天堂公司的Mario系列都采用的这种技术。1975年矢量绘图也由Larry Rosenthal引入到了游戏设计领域。借助这种技术，游戏设计者可以精确地绘制图形，并且三维线框模型也成为可能。3D游戏发端的历史要早些，第一款3D游戏是1973年在加里福利亚的美国宇航局Ames研究中心的一台Imlac PDS-1上诞生的，它的创造者是Steve Colley。这款叫Maze War的游戏在接下来的几十年里有着数以千计的模仿者。早期3D游戏使用的是Flat-Shaded图形学和简单的材质贴图。直到1996年，Voodoo公司推出第一块面向个人电脑的3D图形加速卡,它的出现使更精细的3D图形出现在视频游戏中成为可能。视频游戏的不断发展在一定意义上也推动着计算机图形学的不断进步，现如今，完美的影像效果已成为视频游戏必不可少的组成部分。尽管有使用纯文本界面的游戏，可那毕竟是早