計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)2026/1/211教學(xué)要求了解圖形系統(tǒng)的框架及其涉及的軟件、硬件技術(shù)；了解圖形學(xué)的基本問題，掌握?qǐng)D形學(xué)的基本概念、方法與算法；對(duì)與圖形相關(guān)的應(yīng)用及當(dāng)前的研究熱點(diǎn)有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)；具有一定實(shí)踐體會(huì)和相關(guān)的編程能力。

2026/1/212課程內(nèi)容概論計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備交互式技術(shù)幾何造型技術(shù)基本圖形生成算法二維圖形變換及二維觀察*三維圖形變換及三維觀察*高級(jí)話題：曲線和曲面、真實(shí)感圖形顯示*2026/1/213主要參考書目陳傳波、陸楓，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)，講義，2001孫家廣，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（第三版），清華大學(xué)出版社，1999。唐澤圣，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，1995DonaldHearn,M.PaulineBaker,“ComputerGraphics(CVersion)”,PrenticeHall,1997.JamesD.Foley,AndriesvanDametc.,“IntroductiontoComputerGraphics”,Addison-Wesley,1996倪明田等，“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”，北京大學(xué)出版社，1999唐榮錫，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教程（修訂版），科學(xué)出版社，2000計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)中國(guó)圖形圖像學(xué)報(bào)2026/1/214成績(jī)?cè)u(píng)定辦法上機(jī)作業(yè)：30%筆試：70%2026/1/215第1章引言提出問題什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)？計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的對(duì)象是什么？計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)的構(gòu)造？2026/1/2161.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及其相關(guān)概念計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（ComputerGraphics）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究怎樣利用計(jì)算機(jī)來顯示、生成和處理圖形的原理、方法和技術(shù)的一門學(xué)科。IEEE定義：Computergraphicsistheartorscienceofproducinggraphicalimageswiththeaidofcomputer.2026/1/217計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與傳統(tǒng)理論：

交叉、界線模糊、相互滲透

CAGD（計(jì)算幾何）逼近論（計(jì)算數(shù)學(xué)）微分幾何形態(tài)學(xué)混沌學(xué)小波理論2026/1/218計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究對(duì)象——圖形通常意義下的圖形：能夠在人的視覺系統(tǒng)中形成視覺印象的客觀對(duì)象都稱為圖形。2026/1/219圖形的要素幾何要素和非幾何要素計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中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。2026/1/2110圖形的表示點(diǎn)陣法是用具有顏色信息的點(diǎn)陣來表示圖形的一種方法，它強(qiáng)調(diào)圖形由哪些點(diǎn)組成，并具有什么灰度或色彩。參數(shù)法是以計(jì)算機(jī)中所記錄圖形的形狀參數(shù)與屬性參數(shù)來表示圖形的一種方法。通常把參數(shù)法描述的圖形叫做圖形（Graphics）把點(diǎn)陣法描述的圖形叫做圖象（Image）2026/1/2111與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)的學(xué)科

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)試圖從非圖象形式的數(shù)據(jù)描述來生成（逼真的）圖象。

數(shù)字圖象處理旨在對(duì)圖象進(jìn)行各種加工以改善圖象的視覺效果。

計(jì)算機(jī)視覺是研究用計(jì)算機(jī)來模擬生物外顯或宏觀視覺功能的科學(xué)和技術(shù)。

2026/1/21122026/1/2113醞釀期（50年代）1950年，美國(guó)MIT的旋風(fēng)1號(hào)(WhirlwindI)計(jì)算機(jī)配備了陰極射線管(CRT)來顯示一些簡(jiǎn)單的圖形1.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展1.2.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的確立2026/1/2114萌芽期（60年代）1962年，美國(guó)MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的Ivan.E.Sutherland發(fā)表了一篇題為"Sketchpad：一個(gè)人－機(jī)通信的圖形系統(tǒng)"的博士論文，其中首次使用了“ComputerGraphics”2026/1/2115

發(fā)展期（70年代）普及期（80年代）出現(xiàn)了帶有光柵圖形顯示器的個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站提高增強(qiáng)期（90年代）總體特征：技術(shù)發(fā)展、需求驅(qū)動(dòng)2026/1/21161.2.2硬設(shè)備的發(fā)展圖形顯示設(shè)備60年代中期，隨機(jī)掃描的顯示器60年代后期，存儲(chǔ)管式顯示器70年代中期，光柵掃描的圖形顯示器。目前正向著小型化、低電壓、數(shù)字化方向發(fā)展2026/1/2117圖形硬拷貝設(shè)備打印機(jī)繪圖儀圖形輸入設(shè)備二維圖形輸入設(shè)備三維圖形輸入設(shè)備2026/1/21181.2.3圖形軟件的發(fā)展及軟件標(biāo)準(zhǔn)的形成圖形軟件的發(fā)展開放式、高效率、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化、學(xué)科交叉

圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備無關(guān)、與應(yīng)用無關(guān)、具有較高性能2026/1/2119近二十年中，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO已經(jīng)批準(zhǔn)和正在討論的與計(jì)算機(jī)圖形有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有： GKS、GKS-3D、PHIGS、CGM、 CGI、IGES、STEP事實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 如SGI的OpenGL，微軟的DirectX，Adobe的Postscript等2026/1/21201.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）計(jì)算機(jī)輔助繪圖計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）2026/1/2121辦公自動(dòng)化和電子出版技術(shù)(ElectronicPublication)計(jì)算機(jī)藝術(shù)在工業(yè)控制及交通方面的應(yīng)用在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用圖形用戶界面2026/1/21221.4計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)1.4.1計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能

2026/1/21231.4.2計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2026/1/21241.5計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究動(dòng)態(tài)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫中的運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的制作1.5.1計(jì)算機(jī)動(dòng)畫

1.5.2地理信息系統(tǒng)

強(qiáng)調(diào)對(duì)圖形和圖象的空間分析和管理。2026/1/21251.5.3人機(jī)交互

HCI是未來的計(jì)算機(jī)科學(xué)。我們已經(jīng)花費(fèi)了至少50年的時(shí)間來學(xué)習(xí)如何制造計(jì)算機(jī)以及如何編寫計(jì)算機(jī)程序。下一個(gè)新領(lǐng)域自然是讓計(jì)算機(jī)服務(wù)并適應(yīng)于人類的需要，而不是強(qiáng)迫人類去適應(yīng)計(jì)算機(jī)。 ----DanR.Olsen(CMU)2026/1/21261.5.4真實(shí)感圖形顯示真實(shí)感圖形的生成：場(chǎng)景造型→取景變換→視域裁剪→消除隱藏面→可見面光亮度計(jì)算

2026/1/21271.5.5虛擬(Virtual-reality)現(xiàn)實(shí)由計(jì)算機(jī)生成的一個(gè)實(shí)時(shí)三維空間。使用戶產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。1.5.6科學(xué)計(jì)算可視化（VisualizationinScientificComputing）“科學(xué)家們不僅需要分析由計(jì)算機(jī)得出的計(jì)算數(shù)據(jù)，而且需要了解在計(jì)算過程中數(shù)據(jù)的變化”2026/1/21281.5.7并行圖形處理工作站網(wǎng)絡(luò)（NOW，NetworkofWorkstation）工作站機(jī)群（worksationcluster）2026/1/2129習(xí)題1.名詞解釋：圖形、圖象、點(diǎn)陣法、參數(shù)法、2.圖形包括哪兩方面的要素，在計(jì)算機(jī)中如何表示它們？3.什么叫計(jì)算機(jī)圖形學(xué)？分析計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖象處理和計(jì)算機(jī)視覺學(xué)科間的關(guān)系。4.有關(guān)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的軟件標(biāo)準(zhǔn)有哪些？2026/1/21305.試從科學(xué)歷史發(fā)展的角度分析計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及硬設(shè)備的發(fā)展過程。6.試發(fā)揮你的想象力，舉例說明計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有哪些應(yīng)用范圍，解決的問題是什么？7.一個(gè)交互性計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)必須具有哪幾種功能？其結(jié)構(gòu)如何？8.試列舉你所知道的圖形輸入與輸出設(shè)備。9.你