計算機圖形學(xué)組網(wǎng)技術(shù)計算機圖形學(xué)

計算機的應(yīng)用越來越廣泛，應(yīng)用計算機進行復(fù)雜的科學(xué)計算、產(chǎn)品設(shè)計等，都需要計算機能呈現(xiàn)出直觀形象的圖形來降低操作的復(fù)雜性。圖形軟件設(shè)計理論和應(yīng)用技術(shù)成了計算學(xué)科的重要課題，計算機圖形學(xué)成為許多重要應(yīng)用領(lǐng)域的必備知識。計算機圖形學(xué)，就是研究怎樣用計算機生成、處理和顯示圖形的學(xué)科。1.1計算機圖形學(xué)的發(fā)展

1964年，孔斯（S．Coons）提出了用小塊曲面片組合表示自由型曲面，使曲面片邊界上達到任意高階連續(xù)的理論方法，稱為孔斯曲面。法國雷諾公司的貝塞爾（P．Bezier）也提出了Bezier曲線和曲面。

孔斯和貝塞爾被認(rèn)為是計算機輔助幾何設(shè)計的奠基人。20世紀(jì)60年代中期

隨機掃描的顯示器雖具有較高的分辨率、較高的對比度以及良好的動態(tài)性能，但要有一個高速處理器。20世紀(jì)70年代中期

光柵圖形顯示器被顯示的圖形都按像素存放。圖形處理和圖像處理相滲透，使得算機生成的圖形逼真、形象。關(guān)鍵硬件設(shè)備：圖形顯示器圖形系統(tǒng)軟件最基本的圖形系統(tǒng)軟件是用某種計算機語言寫成的子程序包，如GKS、PHIGS、GL等，在這類程序包基礎(chǔ)上開發(fā)的圖形程序便于移植和推廣，但相對來說執(zhí)行速度慢、效率低。常見的圖形軟件系統(tǒng)是在某種計算機語言基礎(chǔ)上進行擴充，使其具有圖形生成和處理功能。目前使用的如TurboC，TurboPascal，VC++和Java等均帶有相應(yīng)的圖形函數(shù)庫，可以直接使用圖形函數(shù)生成各種圖形。用這類語言編寫的圖形軟件簡潔、緊湊，執(zhí)行速度快。專用的圖形系統(tǒng)是為某種類型的圖形設(shè)備配置的專用圖形生成語言，具有很強的圖形功能，執(zhí)行速度以及效率都高，但是系統(tǒng)開發(fā)的工作量大，且移植性較差。目前大多數(shù)繪圖儀都配備有相應(yīng)的圖形生成語言，比較著名的有GL（GraphicsLanguage）語言和PL（PlotingLanguage）語言等。

圖形系統(tǒng)軟件1.2計算機圖形系統(tǒng)的組成和功能

基礎(chǔ)設(shè)備：主機、內(nèi)存、外存等圖形硬件基本圖形設(shè)備：圖形顯示器、圖形適器、鍵盤等專用圖形設(shè)備：數(shù)字化儀、繪圖儀、圖形打印機等圖形系統(tǒng)圖形語言：程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)庫管理語言、圖形專

用語言圖形軟件圖形數(shù)據(jù)庫：圖形對象庫、操作方法庫、模型庫圖形程序：圖形系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序、圖形工具

圖10-1計算機圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖形輸入輸出功能圖形定義和維護功能圖形數(shù)據(jù)存貯和管理功能圖形變換、圖形處理和數(shù)據(jù)計算功能計算機圖形系統(tǒng)的基本功能1.3圖形顯示系統(tǒng)圖形輸出的最直接、最方便、最常見的形式是屏幕顯示。實現(xiàn)圖形顯示功能的硬件設(shè)備是圖形顯示系統(tǒng)，它包括圖形監(jiān)視器和其控制部件。

圖形監(jiān)視器的主要部件是陰極射線管CRT（CathodeRayTube）。CRT的基本結(jié)構(gòu)是電子槍、偏轉(zhuǎn)裝置和熒光屏。工作過程：電子槍發(fā)射高速電子束，轟擊熒光屏產(chǎn)生亮點，光點位置由偏轉(zhuǎn)部件控制。CRT的基本結(jié)構(gòu)電子槍用來發(fā)射高速運動的電子束；偏轉(zhuǎn)裝置通過產(chǎn)生靜電場或電磁場控制電子束作水平、縱向偏轉(zhuǎn)，達到控制熒光屏光點位置的效果；熒光屏上涂有熒光粉層，當(dāng)高速電子打擊熒光屏?xí)r，它會發(fā)光而形成光點。光點的顏色和余輝時間的長短由熒光粉物質(zhì)的種類決定。CRT種類與掃描方式彩色圖形監(jiān)示器使用彩色CRT，彩色CRT有滲透型和多槍型兩類。CRT電子束掃描方式也有兩種：隨機掃描方式和光柵掃描方式。常見的顯示器圖形適配器（顯示卡）1.4常用的圖形輸入輸出設(shè)備圖形輸入設(shè)備可將用戶的圖形結(jié)果及各種命令等轉(zhuǎn)換成電信號并傳遞給計算機。常用的圖形輸入設(shè)備坐標(biāo)數(shù)字化儀（Digitizer）圖形輸入板（Tablet）鼠標(biāo)器（Mouse）其他定位設(shè)備，如跟蹤球（Trackball）圖形輸入設(shè)備還有鍵盤（Keyboard）和按鍵（Button）。常用的圖形輸出設(shè)備除了圖形顯示器外，主要的圖形輸出設(shè)備是圖形打印機和繪圖儀。繪圖輸出設(shè)備還有熱轉(zhuǎn)換打印機、熱化染色轉(zhuǎn)換打印機、攝像機和掃描儀等。1.5計算機圖形學(xué)研究的內(nèi)容1）圖形的生成和表示技術(shù)2）圖形操作與處理方法3）圖形輸出設(shè)備與輸出技術(shù)4）圖形輸入設(shè)備與輸入技術(shù)5）圖形信息的描述和表示6）幾何模型的構(gòu)造技術(shù)7）動畫技術(shù)8）圖形實時性和真實感9）圖形標(biāo)準(zhǔn)與圖形軟件包1.6計算機圖形學(xué)的應(yīng)用1）計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造（CAD／CAM）2）計算機輔助繪圖和科學(xué)計算的可視化3）計算機輔助教學(xué)CAI和數(shù)據(jù)繪圖4）計算機藝術(shù)和計算機動畫5）圖形用戶界面和圖形選單的設(shè)計6）計算機圖像分析和圖像處理1.7計算機圖形學(xué)的進展與展望

計算機圖形學(xué)主要是研究圖形（圖像）的計算機生成，在圖形基礎(chǔ)研究方面可歸納為兩個主要方向，即建模（Modeling）技術(shù)（又稱“造型技術(shù)”）和繪制（Rendering）技術(shù)。計算機圖形學(xué)研究水平的高低就是既要逼真地反映客觀世界的對象，又能高速地、通常又稱"實時"地繪制它們。研