计算机图形学基础.pptx

2025/5/51计算机图形学基础2011.3

教材或参考书：2025/5/52教材：1陈锦昌，计算机图形学基础，华南理工大学出版社，2009。2主要参考书：3机械CAD与仿真技术;哈尔滨工业大学出版社,200043D数学基础图形与游戏开发，清华大学出版社.20055OpenGL编程权威指南;中国电力出版社2001;6孙家广等，计算机图形学（第三版），清华大学出版社，2002。7

课程考核方法2025/5/53平时成绩10%：考勤、学习态度；上机实验和作业30%；期末笔试60%（开卷）；作业完成方式按小组形式完成：2人一组每次课讲解习题：随机抽4-5个小组进行讲解，由同学介绍开发思路-用流程图等；

讲授内容2025/5/5401第1章绪论02第2章VB.NET绘图基础03第3章基本图形、图案设计04第4章图形变换及图形设计05第5章曲线的程序设计06第8章VB.NET动画技术07第9章用VB.NET开发交互式CAD系统08第10章VBA程序设计

教学要求2025/5/55了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法；01对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识；02具有一定实践体会和相关的编程能力。03

第一章第1章绪论1.1基本概念

1.2发展过程

1.3应用领域

什么是计算机图形学？2025/5/5721计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。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。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

2025/5/58计算机图形学与传统理论关系：计算几何计算数学微分几何形态学混沌学小波理论第一章绪论特征数据、结构数据计算机图形学模式识别计算机视觉图象数字图象处理图形

1计算机图形学的研究内容2025/5/59如何在计算机中表示图形、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，构成了计算机图形学的主要研究内容。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，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。

图形与图象2025/5/510图象纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息。-Photoshop等软件制作。1图形含有几何属性，更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。-Autocad等软件制作。2

图形学与CAD1962年，MIT林肯实验室,I.E.Sutherland“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”Coons,“CAD”的概念，Coons曲面，Coons奖图形学与模式识别图形学与视觉基于图像的绘制基于视频的绘制

1.2发展历史2025/5/512历史追溯硬件发展图形显示器的发展图形输入设备的发展图形软件及软件标准的发展

历史追溯2025/5/51350年代1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风I号（WhirlwindI）计算机的附件诞生了

历史追溯2025/5/51460年代1962年，MIT林肯实验室的I.E.Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文--确定了交互图形学作为一个学科分支（提出基本交互技术、图元分层表示概念及数据结构…)。

历史追溯2025/5/515美国罗彻斯特大学的PADL-1系统04英国剑桥大学CAD小组的Build系统0570年代图形软件标准化01Bouknight提出了第一个光反射模型、Gourand提出“漫反射模型＋插值”的思想、Phong提出了著名的简单光照模型实体造型技术03ACM成立图形标准化委员会，制定“核心图形系统”（CoreGraphicsSystem）、ISO发布CGI、CGM、GKS、PHIGS真实感图形学02

历史追溯2025/5/516微机和软件系统的普及使得图形学的应用领域日益广泛。标准化、集成化、智能化多媒体技术、人工智能、科学计算可视化、虚拟现实三维造型技术90年代：80年代Whitted提出了一个光透视模型-Whitted模型，并第一次给出光线跟踪算法的范例。图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发展

硬件发展2025/5/517图形输入设备的发展第一阶段：控制开关、穿孔纸等等第一章绪论第二阶段：键盘未来发展：用户的思维第三阶段：二维定位设备，如鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏等等，语音第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据手套、数据衣），用户的手势、表情等等

操纵杆和跟踪球、数据手套2025/5/518输入设备第一章操纵杆：手柄通过一个球形轴承半固定在底座上，在手柄运动