CG電子教案探素教學要求◎了解圖形系統的框架及其涉及的軟件、硬件技術；◎了解圖形學的基本問題，掌握圖形學的基本概念；◎能在熟練應用一種圖形應用軟件并能結合專業實際靈活應用的基礎上掌握兩到三種圖形應用軟件的使用。2024/3/22課程內容第一章

計算機圖形學概論

第二章

計算機圖形系統

第三章

文件格式及其操作

第四章

基本圖形單元

第五章

圖形對象的一般操作

第六章

圖形的幾何變換

第七章圖形的輪廓線屬性2024/3/23第八章顏色空間與定義顏色第九章

填充第十章

文字處理第十一章

通用特殊效果第十二章

專有特殊效果第十三章

分色與加網第十四章

PDF文件的利用第十五章

補漏白2024/3/24第一章計算機圖形學概述提出問題計算機圖形學的發展計算機圖形學的概念和研究內容計算機圖形學的應用計算機圖形學的當前研究課題2024/3/25一、計算機圖形學的發展◎1950年，美國麻省理工學院MIT的旋風1號計算機，是世界上第一臺圖形顯示器。用一個類似于示波器的CRT來顯示一些簡單的圖形。◎1958年，美國Calcomp公司由聯機數字記錄儀發展成滾筒式繪圖儀◎1958年，GerBer公司把數控機床發展成為平板式繪圖儀；被動式圖形學2024/3/26◎50年代末，MIT的林肯實驗室在旋風計算機上開發的SAGE空中防御系統，第一次使用了具有交互功能的CRT顯示器；◎60年代中期使用隨機掃描顯示器，60年代后期使用存儲管式顯示器，70年代中期出現了基于電視技術的光柵圖形顯示器；◎80年代出現了光柵圖形顯示器的PC和圖形工作站◎圖形輸入設備如光筆、鼠標、操縱桿、鍵盤、跟蹤球拇指輪等也同時在不斷更新和發展。交互式圖形學2024/3/27◎虛擬現實系統VirtualRealitySystem◎增強現實系統AugmentedRealitySystem將真實世界信息和虛擬世界信息無縫集成◎相應圖形硬件如數據衣、數據手套、數據鞋以及頭盔、立體眼鏡、運動捕獲設備等得以迅速的發展。沉浸式圖形學2024/3/282.圖形學軟件的發展◎1974年，美國計算機協會ACM成立了圖形標準化委員會。◎1977年提出了“核心圖形系統”CGS（CoreGraphicsSystem）的規范；◎ISO發布了計算機圖形接口CGI，計算機圖形元文件標準CGM，計算機圖形核心系統GKS，程序員層次交互式系統PHIGS，基本圖形轉換規范IGES，產品數據轉換規范STEP等計算機圖形標準◎在各種圖形標準之上，開發了各種應用圖形軟件3DMAX,MAYA,ProE,CorelDraw,LightScape等2024/3/293.圖形學算法的研究范疇◎基于圖形設備的基本圖形元素的生成算法；◎基本圖形元素的幾何變換、投影變換和窗口剪裁等；◎自由曲線曲面的插值、擬合、拼接、分解、過渡、光順、整體修改、局部修改等；◎圖形元素（點、線、面、體）的求交、分類及集合運算；◎隱藏線、隱藏面的消除以及具有光照效果的真實感圖形顯示；2024/3/210◎不同字體的點陣表示，矢量中、西文字符的生成與變換；◎山、水、花、草、煙、云等自然模糊景物的生成；◎三維或高維數據場的可視化；◎三維形體的實時顯示和圖形的并行處理；◎圖形用戶界面及交互技術；◎虛擬現實環境的生成及其控制算法等。2024/3/211二、計算機圖形學的概念及研究內容1.計算機圖形學的概念（ComputerGraphics）是研究怎樣利用數字計算機來顯示、生成和處理圖形的一門科學或藝術。

物體的描述模型數據和數學模型圖像2.計算機圖形學的研究對象——圖形ComputerArt

能夠在人的視覺系統中形成視覺印象的客觀對象都稱為圖形。2024/3/212①計算機圖形學所研究的圖形：從客觀世界物體中抽象出來的帶有顏色及形狀信息的圖和形。線條圖：用線段來表示圖形，如零件結構圖等明暗圖：具有面模型、色彩和明暗層次效果的有真實感的圖形；如藝術品造型設計等多邊形/面

：由多個頂點相連構成的任意形狀體：由封閉表面圍成的空間，其邊界是有限面的并集體素Voxel

：由有限個尺寸參數定位和定形的體單元2024/3/213一個簡單的例子：如何繪制一個正方形？2024/3/214◎給出四個頂點的坐標◎算法描述是順序連接四個頂點(7,3)(7,9)(14,3)(14,9)2024/3/215◎將四個頂點之間的所有像素以指定顏色顯示◎用邊Edge表示四個頂點之間的連接關系2024/3/216如何繪制下面的場景？2024/3/217正交視圖的線框模型2024/3/218透視圖2024/3/219視景深度表示2024/3/220隱藏線消除——添加顏色2024/3/221固定的明暗——環境光2024/3/222面的陰影——平面2024/3/223曲面的陰影——沒有鏡面反射的高光2024/3/224添加高光2024/3/225Phong光照模型2024/3/226紋理映射TextureMapping2024/3/227TextureMapping2024/3/228反射光，陰影和凹凸映射BumpMapping2024/3/229◎幾何屬性：用來刻畫形狀的點、線、面、體，也稱為輪廓線屬性；用數學方法描述對象的基本形狀和相互位置關系。②圖形的兩個屬性（要素）（P2）◎非幾何屬性:用來反映物體表面屬性或材質的明暗、灰度、色彩等，也稱為圖形的填充屬性2024/3/2303.圖形的表示方法點陣法：是描述具有復雜顏色信息的空間曲面圖形的一種方法，它強調圖形在三維空間中具有的色彩信息。——用映射的方法實現參數法：是以計算機中所記錄圖形的形狀參數與屬性參數來表示圖形的一種方法。2024/3/231①對象幾何建模的方法，數字模型的繪制技術；②圖形輸入和控制的人機交互界面的研究；④圖形的顯示和輸出技術：

通過柵格化處理將圖形輸出③圖形的處理技術：變換、邏輯運算等4.計算機圖形學的研究內容（P3）2024/3/2325.計算機圖形學與其他學科的關系圖像數據和幾何模型圖形學模式識別圖像處理計算幾何圖像處理：將一種圖像變換為另一種圖像；圖形學：將數據和幾何模型變成圖像；模式識別：從圖像中提取數據和模型；計算幾何：幾何模型和數據的處理2024/3/233三、計算機圖形學的應用數字印前制作：排版、補漏白、分色等辦公自動化和跨媒體出版：多媒體的制作等人機交互界面：觸摸屏，網上購物計算機輔助設計與制造：產品的設計、制作等計算機輔助教學：教學課件的模型制作等計算機藝術：計算機繪畫等；計算機動畫：醫療診斷：X線圖像、CT、放射性同位素等自動控制：機器人等2024/3/234顏色接觸——必須補漏白印前制作2024/3/235游戲Games2024/3/236醫學—手術導航、醫學圖象處理MedicalImaging2024/3/237CAD/CAM2024/3/238軍事虛擬訓練虛擬戰場虛擬士兵2024/3/239數字藝術創作2024/3/240科學數據可視化ScientificVisualisation2024/3/241人機交互技術交互墻DynaWallGMDIPSI設計的交互桌InteracTableVR2024/3/242非真實感計算機圖形學PotoRealisticrenderingsNon-photorealisticrenderingsRobertD.Kalninseta