计算机图形学发展综述 报告 专业 班级 学生 学号
计算机图形学发展综述 一、计算机图形学历史 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风I（Whirlwind I）计算机的附件诞生了。该显示器用一个类似于示波器的阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。1958年美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数控机床发展成为平板式绘图仪。在整个50年代，只有电子管计算机，用机器语言编程，主要应用于科学计算，为这些计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于准备和酝酿时期，并称之为：“被动式”图形学。到50年代末期，MIT的林肯实验室在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御体系，第一次使用了具有指挥和控制功能的CRT显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确定的目标。与此同时，类似的技术在设计和生产过程中也陆续得到了应用，它预示着交互式计算机图形学的诞生。 1962年，MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland 发表了一篇题“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文，他在论文中首次使用了计算机图形学Computer Graphics”这个术语，证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位。他在论文中所提出的一些基本概念和技术,如交互技术、分层存储符号的数据结构等至今还在广为应用。1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了被后人称为超限插值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。同在60年代早期，法国雷诺汽车公司的工程师Pierre Bézier发展了一套被后人称为Bézier曲线、曲面的理论，成功地用于几何外形设计，并开发了用于汽车外形设计的
《图形图像处理》理论教学大纲 开课院( 部) ：工程技术学院 撰写时间：2012年3 月 课程名称：图形图像处理 英文名称：Graphic image processing 课程所属层面: ①公共基础②学科基础③专业知识④工作技能 课程性质：①必修②限选③任选 课堂讲授学时：32 实践学时：32 总学时：64 总学分：4 周学时：4 开课学期：第2 学期 一、课程目的与要求 1、基础知识目标：本课程全面细致地介绍了AdobePhotoshop CS 的各项功能，包括工具箱以及各工具选项栏的详细使用方法，选区的创建，蒙板、通道和图层的应用，如何扫描图像、打印图像以及图像 的色彩调节，滤镜特殊效果的使用。 2、能力目标：具有熟练使用Photoshop CS软件的能力；具有对平面图像进行熟练处理的能力以及使用图像输入、输出及打印的能力。
3、素质目标：通过实践环节的训练，树立理论联系实际的观点，培养实践能力、创新意识和创新能力、培养高技能人才奠定必要的基础。 二、与其它相关学科的衔接 《Photoshop CS 图形图像处理》属于一门专业必修课，在后继 的《Dreamever 网页设计》，《Flash MX设计》等课程中，都有图形图像，动画的制作和处理，因此，本课程在大纲的编写和今后的教学实 施过程中，都应该格外重视它的应用性。 三、教学内容与要求 第一章开始Photoshop CS 之旅 本章教学目标与要求：掌握Photoshop CS 基本术语及相关概念；了解Photoshop CS界面；了解Photoshop CS的各种功能；了解历史面板的作用和使用方法，掌握Photoshop CS 基本操作。 本章重点：矢量图与位图解、图像的分辨率和尺寸Photoshop CS 的新增功能。 本章难点：矢量图与位图解 本章内容： 第一节基本概念 1、位图图像与矢量图形 2 、分辨率 3 、颜色模型和模式 第二节文件操作
1． voidLine_Midpoint(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { int x = x1, y = y1; int a = y1 - y2, b = x2 - x1; int cx = (b >= 0 ? 1 : (b = -b, -1)); int cy = (a <= 0 ? 1 : (a = -a, -1)); putpixel(x, y, color); int d, d1, d2; if (-a <= b) // 斜率绝对值 <= 1 { d = 2 * a + b; d1 = 2 * a; d2 = 2 * (a + b); while(x != x2) { if (d < 0) y += cy, d += d2; else d += d1; x += cx; putpixel(x, y, color); } } else // 斜率绝对值 > 1 { d = 2 * b + a; d1 = 2 * b; d2 = 2 * (a + b); while(y != y2) { if(d < 0) d += d1; else x += cx, d += d2; y += cy; putpixel(x, y, color); } } } 7 void Line_Midpoint(int x1, int y1, int x2, int y2, int color， int flag) { intx,y; if(flag==0) { x0=point.x; y0=point.y; flag=1; } else { flag=0; x1=point.x; y1=point.y; a=y0-y1；
《PHOTOSHOP图形图像处理》课程标准 第一部分前言 一、课程概述 （一）课程性质 图形图像处理作为平面设计领域的重要组成部分，在各行各业中有着广泛的应用。Photoshop 是Adobe公司推出的一款目前非常流行、应用非常广泛的图片处理软件。伴随着计算机的普及和计算机在各行业的广泛应用，Photoshop发挥了越来越大的作用。Photoshop是当今使用最为广泛的的图像处理软件，广泛应用于平面设计等领域。Photoshop图像处理就是借助Photoshop软件来实现图形图像的绘制、图像的编辑、修饰、合成、特效制作、创意设计等。 《Photoshop图形图像处理》课程是计算机类专业一门专业技术必修课程，是培养学生专业能力的核心课程之一。本课程采用理实一体化教学，具有很强的实践性和应用性，它是利用计算机进行平面设计、网页设计、美术设计、多媒体应用软件开发制作的重要基础课程，是从事平面广告设计、包装设计、装饰设计、排版编辑、网页制作、图文印刷、动漫、游戏制作等工作的必备基础课，也是提高学生审美能力、创新能力、设计能力的计算机应用软件的典型课程。 （二）课程目的 该课程针对平面设计师、插画设计师、网络美工、动画美术设计师等工作岗位要求，培养学生图形图像绘制、图像合成、特效制作、产品效果图处理、网页图像处理、VI设计等技能，达到“会、熟、快、美”的岗位要求。通过对Photoshop软件的讲授与学习，让学生达到熟练处理图像与灵活创作设计的要求。学生应掌握平面绘图的方法；掌握图层、通路径等在图像处理中的应用；掌握常用的滤镜效果并在创作中应用；掌握Adobe ImageReady制作动画；掌握图形图像的输出等知识点。使学生掌握图形图像处理的基本理论和基本操作，并具有一定的广告设计和综合创作能力，同时培养学生创新思维能力和健康的审美意识以及团结协作能力，为其成长为一名合格的平面设计与制作人员奠定良好的基础，帮助学生在学习制作图像的过程中，培养审美能力，形成创新意识。 （三）课程定位 《Photoshop图形图像处理》属于一门专业必修课，它前续课程为《计算机应用基础》、《三大构成》等课程；后续课程为《Dreamweaver网页设计》、《Flash二维动画制作》、《3D MAX三维设计》等专业核心课程。在数字媒体制作、动漫设计、游戏软件专业中起承上启下、连贯前后课程，围绕专业核心技能设置的。鉴于计算机图形图像处理的重要意义和在设计中的重要左右，本课程作为平面设计的岗位职业能力培养，可以充分发挥学生的特长，拓展就业渠道。 本课程是数字媒体专业学生专业技能鉴定制定的专业考核技能，是学生必须掌握的职业核心技能，学完本课程后学生完全能够胜任数码照片处理、广告图像处理、VI图形绘制和网页图像处理等职业岗位。 二、课程设计理念 本课程针对高职高专教育教学的特点，以岗位需求为导向，以学生图形图像处理以及平面设计的职业能力培养为目标，以工作过程的系统化和可持续发展为出发点，与企业行业合作共同进行基于工作过程的课程设计开发。根据对学生所从事工作岗位职业能力、工作任务、工作过程的分析，以图形图像处理和平面设计领域的典型工作任务构建教学内容；以真实设计项目和典型案例为载体，采用理实一体化教学模式，基于平面设计实际工作流程设计教学实施过程，创作最佳的基于工作过程的学习环境；以学生为中心，采用项目导向、任务驱动、案例教学等行动导向教学法实施教学，充分调动学生的学习积极性；合理利用网络资源，多渠道拓展职业能力；充分体
Phong Lighting 该模型计算效率高、与物理事实足够接近。Phong模型利用4个向量计算表面任一点的颜色值，考虑了光线和材质之间的三种相互作用：环境光反射、漫反射和镜面反射。Phong模型使用公式：I s=K s L s cosαΦα：高光系数。计算方面的优势：把r和v归一化为单位向量，利用点积计算镜面反射分量：I s=K s L s max((r，v)α，0)，还可增加距离衰减因子。 在Gouraud着色这种明暗绘制方法中，对公用一个顶点的多边形的法向量取平均值，把归一化的平均值定义为该顶点的法向量，Gouraud着色对顶点的明暗值进行插值。Phong着色是在多边形内对法向量进行插值。Phong着色要求把光照模型应用到每个片元上，也被称为片元的着色。 颜色模型RGB XYZ HSV RGB:RGB颜色模式已经成为现代图形系统的标准，使用RGB加色模型的RGB三原色系统中，红绿蓝图像在概念上有各自的缓存，每个像素都分别有三个分量。任意色光F都可表示为F＝r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]。RGB颜色立方体中沿着一个坐标轴方向的距离代表了颜色中相应原色的分量，原点(黑)到体对角线顶点(白)为不同亮度的灰色 XYZ:在RGB 系统基础上，改用三个假想的原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统, 将它匹配等能光谱的三刺激值,该系统称为视场XYZ色度系统，在XYZ空间中不能直观地评价颜色。 HSV是一种将RGB中的点在圆柱坐标系中的表示法，H色相S饱和度V明度，中心轴为灰色底黑顶白，绕轴角度为H，到该轴距离为S，沿轴高度为S。 RGB优点:笛卡尔坐标系，线性，基于硬件(易转换)，基于三刺激值，缺点:难以指定命名颜色，不能覆盖所有颜色范围，不一致。 HSV优点:易于转换成RGB，直观指定颜色，’缺点:非线性，不能覆盖所有颜色范围，不一致 XYZ:覆盖所有颜色范围，基于人眼的三刺激值，线性，包含所有空间，缺点:不一致 交互式计算机程序员模型 (应用模型<->应用程序<->图形库)->(图形系统<->显示屏).应用程序和图形系统之间的接口可以通过图形库的一组函数来指定，这和接口的规范称为应用程序编程人员接口(API)，软件驱动程序负责解释API的输出并把这些数据转换为能被特定硬件识别的形式。API提供的功能应该同程序员用来确定图像的概念模型相匹配。建立复杂的交互式模型，首先要从基本对象开始。良好的交互式程序需包含下述特性：平滑的显示效果。使用交互设备控制屏幕上图像的显示。能使用各种方法输入信息和显示信息。界面友好易于使用和学习。对用户的操作具有反馈功能。对用户的误操作具有容忍性。Opengl并不直接支持交互，窗口和输入函数并没有包含在API中。 简单光线跟踪、迭代光线跟踪 光线跟踪是一种真实感地显示物体的方法，该方法由Appel在1968年提出。光线跟踪方法沿着到达视点的光线的相反方向跟踪，经过屏幕上每一象素，找出与视线所交的物体表面点P0，并继续跟踪，找出影响P0点光强的所有的光源，从而算出P0点上精确的光照强度。光线跟踪器最适合于绘制具有高反射属性表面的场景。优缺点：原理简单，便于实现，能生成各种逼真的视觉效果，但计算量开销大，终止条件：光线与光源相交光线超出视线范围，达到最大递归层次。一般有三种：1)相交表面为理想漫射面，跟踪结束。2)相交表面为理想镜面，光线沿镜面反射方向继续跟踪。3)相交表面为规则透射面，光线沿规则透射方向继续跟踪。 描述光线跟踪简单方法是递归，即通过一个递归函数跟踪一条光线，其反射光想和折射光线再调用此函数本身，递归函数用来跟踪一条光线，该光线由一个点和一个方向确定，函数返回与光线相交的第一个对象表面的明暗值。递归函数会调用函数计算指定的光线与最近对象表面的交点位置。 图形学算法加速技术BVH, GRID, BSP, OCTree 加速技术：判定光线与场景中景物表面的相对位置关系，避免光线与实际不相交的景物表面的求交运算。加速器技术分为以下两种：Bounding Volume Hierarchy 简写BVH，即包围盒层次技术，是一种基于“物体”的场景管理技术，广泛应用于碰撞检测、射线相交测试之类的场合。BVH的数据结构其实就是一棵二叉树（Binary Tree）。它有两种节点（Node）类型：Interior Node 和Leaf Node。前者也是非叶子节点，即如果一个Node不是Leaf Node，它必定是Interior Node。Leaf Node 是最终存放物体/们的地方，而Interior Node存放着代表该划分（Partition）的包围盒信息，下面还有两个子树有待遍历。使用BVH需要考虑两个阶段的工作：构建（Build）和遍历（Traversal）。另一种是景物空间分割技术，包括BSP tree，KD tree Octree Grid BSP:二叉空间区分树 OCTree:划分二维平面空间无限四等分 Z-buffer算法 算法描述：1、帧缓冲器中的颜色设置为背景颜色2、z缓冲器中的z值设置成最小值（离视点最远）3、以任意顺序扫描各多边形a) 对于多边形中的每一个采样点，计算其深度值z(x,y) b) 比较z(x, y)与z缓冲器中已有的值zbuffer(x,y)如果z(x, y) >zbuffer(x, y)，那么计算该像素(x, y)的光亮值属性并写入帧缓冲器更新z缓冲器zbuffer(x, y)＝z(x, y) Z-buffer算法是使用广泛的隐藏面消除算法思想为保留每条投影线从COP到已绘制最近点距离，在投影后绘制多边形时更新这个信息。存储必要的深度信息放在Z缓存中，深度大于Z缓存中已有的深度值，对应投影线上已绘制的多边形距离观察者更近，故忽略该当前多边形颜色，深度小于Z缓存中的已有深度值，用这个多边形的颜色替换缓存中的颜色，并更新Z缓存的深度值。 void zBuffer() {int x, y; for (y = 0; y < YMAX; y++) for (x = 0; x < XMAX; x++) { WritePixel (x, y, BACKGROUND_VALUE); WriteZ (x, y, 1);} for each polygon { for each pixel in polygon’s projection { //plane equation doubl pz = Z-value at pixel (x, y); if (pz < ReadZ (x, y)) { // New point is closer to front of view WritePixel (x, y, color at pixel (x, y)) WriteZ (x, y, pz);}}}} 优点：算法复杂度只会随着场景的复杂度线性增加、无须排序、适合于并行实现 缺点：z缓冲器需要占用大量存储单元、深度采样与量化带来走样现象、难以处理透明物体 着色器编程方法vert. frag 着色器初始化：1、将着色器读入内存2、创建一个程序对象3、创建着色器对象4、把着色器对象绑定到程序对象5、编译着色器6、将所有的程序连接起来7、选择当前的程序对象8、把应用程序和着色器之间的uniform变量及attribute变量关联起来。 Vertex Shader：实现了一种通用的可编程方法操作顶点，输入主要有：1、属性、2、使用的常量数据3、被Uniforms使用的特殊类型4、顶点着色器编程源码。输入叫做varying变量。被使用在传统的基于顶点的操作，例如位移矩阵、计算光照方程、产生贴图坐标等。Fragment shader：计算每个像素的颜色和其他属性，实现了一种作用于片段的通用可编程方法，对光栅化阶段产生的每个片段进行操作。输入：Varying 变量、Uniforms-用于片元着色器的常量，Samples-用于呈现纹理、编程代码。输出：内建变量。 观察变换 建模变换是把对象从对象标架变换到世界标架 观察变换把世界坐标变换成照相机坐标。VC是与物理设备无关的，用于设置观察窗口观察和描述用户感兴趣的区域内部分对象，观察坐标系采用左手直角坐标系，可在用户坐标系中的任何位置、任何方向定义。其中有一坐标轴与观察方向重合同向并与观察平面垂直。观察变换是指将对象描述从世界坐标系变换到观察坐标系的过程。（1）：平移观察坐标系的坐标原点，与世界坐标系的原点重合，（2）：将x e，y e轴分别旋转（-θ）角与x w、y w轴重合。 规范化设备坐标系 规范化设备坐标系是与具体的物理设备无关的一种坐标系，用于定义视区，描述来自世界坐标系窗口内对象的图形。 光线与隐式表面求交 将一个对象表面定义为f(x,y,z)=f(p)=0,来自P0，方向为d的光线用参数的形式表示为P(t)=P0+td. 交点位置处参数t的值满足：f(P0+td)=0,若f是一个代数曲面，则f是形式为X i Y j Z k的多项式之和，求交就转化为寻求多项式所有根的问题，满足的情况一：二次曲面，情况二：品面求交，将光线方程带入平面方程：p*n+c=0可得到一个只需做一次除法的标量方程p=p0+td。可通过计算得到交点的参数t的值：t=(p0*n+c)/(n*d). 几何变换T R S矩阵表示 三维平移T 三维缩放S旋转绕z轴Rz( ) 100dx 010dy 001dz 0001 Sx000 0Sy00 00Sz0 0001 cos-sin00 sin cos00 0010 0001 θθ θθ 旋转绕x轴Rx(θ) 旋转绕y轴Ry(θ) 1000 0cos-sin0 0sin cos0 0001 θθ θθ cos0sin0 0100 -sin0cos0 0001 θθ θθ 曲线曲面 Bezier曲线性质：Bezier曲线的起点和终点分别是特征多边形的第一个顶点和最后一个顶点。曲线在起点和终点处的切线分别是特征多边形的第一条边和最后一条边，且切矢的模长分别为相应边长的n倍；（2）凸包性；（3）几何不变性（4）变差缩减性。端点插值。 均匀B样条曲线的性质包括：凸包性、局部性、B样条混合函数的权性、连续性、B样条多项式的次数不取决于控制函数。 G连续C连续 C0连续满足：C1连续满足： (1)(0) p(1)=(1)(0)(0) (1)(0) px qx py q qy pz qz == ???? ???? ???? ???? (1)(0) p'(1)=(1)'(0)(0) (1)(0) p x q x p y q q y p z q z == ???? ???? ???? ???? C0(G0)连续:曲线的三个分量在连接点必须对应相等 C1连续:参数方程和一阶导数都对应相等 G1连续:两曲线的切线向量成比例 三维空间中，曲线上某点的导数即是该点的切线，只要求两个曲线段连接点的导数成比例，不需要导 数相等，即p’(1)=aq’(0) 称为G1几何连续性。将该思想推广到高阶导数，就可得到C n和G n连续性。
《图形图像处理》理论教学大纲 开课院(部)：工程技术学院 撰写时间：2012年3月 课程名称：图形图像处理 英文名称：Graphic image processing 课程所属层面:①公共基础②学科基础③专业知识④工作技能 课程性质：①必修②限选③任选 课堂讲授学时：32 实践学时：32 总学时：64 总学分：4 周学时：4 开课学期：第 2 学期 一、课程目的与要求 1、基础知识目标：本课程全面细致地介绍了Adobe Photoshop CS 的各项功能，包括工具箱以及各工具选项栏的详细使用方法，选区的创建，蒙板、通道和图层的应用，如何扫描图像、打印图像以及图像
的色彩调节，滤镜特殊效果的使用。 2、能力目标：具有熟练使用Photoshop CS软件的能力；具有对平面图像进行熟练处理的能力以及使用图像输入、输出及打印的能力。 3、素质目标：通过实践环节的训练，树立理论联系实际的观点，培养实践能力、创新意识和创新能力、培养高技能人才奠定必要的基础。 二、与其它相关学科的衔接 《Photoshop CS图形图像处理》属于一门专业必修课，在后继的《Dreamever网页设计》，《Flash MX设计》等课程中，都有图形图像，动画的制作和处理，因此，本课程在大纲的编写和今后的教学实施过程中，都应该格外重视它的应用性。 三、教学内容与要求 第一章开始Photoshop CS之旅 本章教学目标与要求：掌握Photoshop CS基本术语及相关概念；了解Photoshop CS界面；了解Photoshop CS的各种功能；了解历史面板的作用和使用方法，掌握Photoshop CS基本操作。 本章重点：矢量图与位图解、图像的分辨率和尺寸Photoshop CS的新增功能。
计算机图形学 姓名：李倩倩 班级：硕研10-14 学号： 第一题： #include <> #include <> void MidpintLine( HDC hDC,int x0,int y0,int x1,int y1,unsigned long color) { int a,b,delta1,delta2,d,x,y; a=y0-y1; b=x1-x0; d=2*a+b; delta1=2*a; delta2=2*(a+b); x=x0; y=y0; SetPixel(hDC,x,y,color); while(x 第六章曲线和曲面 3、参照Hermite三次曲线的几何形式，试用B[P 0 P 1 P u P 1 u P uu P 1 uu]T , 推导相 应五次曲线的调和函数和系数矩阵M。 解：设Hermite五次曲线的几何形式为： P(t)=a5t5 + a4t4 + a3t3 + a2t2 + a1t + a0其中 t∈[0,1] 按题意，已知曲线两端点的坐标值P0 P1 曲线两端点的一阶导数值P0u P1u 曲线两端点的二阶导数值P0uu P1uu 则求出系数a5,a4,a3,a2,a1,a0 则P(t)就可确定； 由于P(t)= a5t5 + a4t4 + a3t3 + a2t2 + a1t + a0其中 t∈[0,1] P’(t)=5a5t4 + 4a4t3 + 3a3t2 + 2a2t + a1 P”(t)=20a5t3+12a4t2+6a3t+2a2 P0=P(0)=a0 P1=P(1)=a5+a4+a3+a2+a1+a0 P0’=P’(0)=a1 P1’=P’(1)=5a5+4a4+3a3+2a2+a1 P0”=P”(0)=2a2 P1”=P”(1)=20a5+12a4+6a3+2a2 所以 a0 = P(0) a1 =P’(0) a2 =P”(0)/2 a3 = 10P(1)- 10P(0) - 4P’(1) - 6P’(0) + P”(1)/2 - 3P”(0)/2 a4 =-15P(1)+ 15P(0) + 7P’(1) + 8P’(0) - P”(1) - 3P”(0)/2 a5 = 6P(1)- 6P(0) - 3P’(1) - 3P’(0) - P”(0)/2 + P”(1)/2 => P(t)=[ -6P(0) + 6P(1) - 3P’(0) - 3P’(1) - P”(0)/2 + P”(1)/2] t5 +[+15P(0) - 15P(1) + 8P’(0) + 7P’(1) + 3P”(0)/2 ] t4 +[-10P(0) + 10P(1) - 6P’(0) - 4P’(1) - 3P”(0)/2 + P”(1)/2] t3 + [ P”(0)/2] t2 + [P’(0)] t +P(0) 整理得： P(t) = (-6t5 + 15t4 - 10t3 + 1) P(0) + (6t5-15t4+10t3) P(1) + (-3t5 + 8t4 -6t3 + t) P’(0) + (-3t5 +7t4-4t3) P’(1) + (-t5/2+ 3t4/2-3t3/2+t2/2) P”(0) + (t5/2-t4+t3/2) P”(1) 故调和函数为： F(0)= -6t5 + 15t4 - 10t3 + 1 F(1)= 6t5 - 15t4 + 10t3 F(2)= -3t5 + 8t4 - 6t3 + t F(3)= -3t5 + 7t4- 4t3 F(4)= -t5/2 + 3t4/2 -3t3/2 + t2/2 photoshop图形图像处理 《校园文化艺术节——象棋活动广告》教案 课题：校园文化艺术节——象棋活动广告 授课教师： 授课班级：1 教学目标： （一）知识目标： 1.能快速运用文字工具并设置属性 2.让学生学会利用编辑菜单中的描边命令 3.让学生了解PHOTOSHOP投影的效果。 4.理解什么投影，如何制作PHOTOSHOP投影不同效果。 5.让学生学会利用PHOTOSHOP的滤镜菜单。 （二）能力目标 1.通过课堂教学过程中的象棋广告任务、实践演练，培养学生 分析图像、发现问题、解决问题的能力。 2.培养学生小组合作学习的能力。 （三）情感目标 1.分小组活动，学会与他人交流与合作。 2.培养学生的审美观。 教学重点：描边命令的使用 教学难点：投影的制作 教学方法：任务驱动法、讲解示范法 教学过程： 一、组织教学 二、导入新课 学校正在开展第十届校园文化艺术节活动，现在如果我们要接象棋比赛的宣传广告的活，学生敢接活吗？ 三、讲授新课 1.展示象棋活动广告 2.分析任务 （1）让学生回顾可能用到以前的哪些知识点？ 魔棒工具、文字工具、移动工具等 （2）会遇到哪些困难？ ①外边框文字 ②投影的效果 3.学生分组操作（讨论问题、解决困难） 4.小组评出最佳作品，教师评价作品 四、实例操作 主要步骤： 1.新建象棋广告文件 2.背景图 用魔棒工具、移动工具拖动背景图、象棋图、号角图。 3.根据审美观适当的改变图片的大小。 4.给象棋图两种投影效果 （1）投影 图层——图层样式——投影 （2）投影（提高） 新建图层，设置羽化值，画椭圆并填充前景色； （填充前景色快捷键：ALT+DEL） 编辑——变换，修改投影位置。 5.广告文字 利用文字工具输入文字，根据图片效果设置字体属性（设置字体、字号、颜色、水平缩放、垂直缩放等），每一行文字建立一个图层。6.给第一行、第二行文字分别描边（栅格化图层，选中文字选区，编辑——描边） 7. 插入学校图标，利用文字工具输入校名并描边。 五、完善作品 六、教师指导与总结 七、课后练习（车辆出行证） 习题 2．试证明下述几何变换的矩阵运算具有互换性： （1）两个连续的旋转变换；（2）两个连续的平移变换； （3）两个连续的变比例变换；（4）当比例系数相等时的旋转和比例变换； （1）证明：设第一次的旋转变换为： cosθ1 sinθ1 0 T1= - sinθ1 cosθ1 0 0 0 1 第二次的旋转变换为： Cosθ2 s inθ2 0 T2= - sinθ2 cosθ2 0 0 0 1 则因为 T1*T2 = cosθ1 sinθ1 0 cosθ2 sinθ2 0 - sinθ1 cosθ1 0 - sinθ2 cosθ2 0 0 0 1 0 0 1 = cosθ1 cosθ2+sinθ1 sinθ2 cosθ1 sinθ2+ sinθ1 cosθ2 0 - sinθ1 cosθ2- cosθ1 sinθ2 -sinθ1 sinθ1+ cosθ1 cosθ2 0 0 0 1 Cos（θ1+θ2）sin（θ1+θ2） 0 = - sin（θ1+θ2） cos（θ1+θ2） 0 0 0 1 cosθ2 sinθ2 0 cosθ1 sinθ1 0 T2*T1 = - sinθ2 cosθ2 0 - sinθ1 cosθ1 0 0 0 1 0 0 1 cosθ1 cosθ2+ sinθ1 sinθ2 cosθ1 sinθ2+ sinθ1 cosθ2 0 = - sinθ2cosθ1- cosθ2 sinθ1 -sinθ1 sinθ1+ cosθ1 cosθ2 0 0 0 1 Cos（θ1+θ2）sin（θ1+θ2） 0 = - sin（θ1+θ2） cos（θ1+θ2） 0 0 0 1 即T1*T2= T2*T1, 两个连续的旋转变换具有互换性 （2）证明：设第一次的平移变换为： 1 0 0 T1= 0 1 0 Tx1 Ty1 1 第二次的平移变换为： 1 0 0 T2= 0 1 0 Tx2 Ty2 1 则因为 T1*T2 = 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 Tx1 Ty1 1 Tx2 Ty2 1 1 0 0 = 0 1 0 Tx1+Tx2 Ty1+Ty2 1 而 T2*T1 = 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 Tx2 Ty2 1 Tx1 Ty1 1 1 0 0 = 0 1 0 第三章图形标准 3.1 图形标准的分类 建立图形标准的目的是使图形与计算机硬件无关，实现程序的可移植和数据的可交换。 图形标准的分类： 应用程序接口 图形数据交换 3.2 应用程序接口标准 1）GKS（Graphics Kernel System） 1985年，第一个ISO国际计算机图形信息标准，图形核心系统（GKS），正式颁布。 GKS提供了在应用程序和图形输入输出设备之 间的功能接口，定义了一个独立于语言的图形核 心系统。 GKS是一个二维图形标准，使用GKS编制出来 的应用程序可方便地在具有GKS的不同图形系统 之间移植。以后又开发出了三维图形核心系统（GKS-3D）。 2）PHIGS （Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics System） PHIGS（ Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System ）是ISO于1986年公布的计算机图形系统标准。PHIGS是为具有高度动态性，交互性的三维图形应用而设计的图形软件工具库，其最主要的特点是能够在系统中高效率地描述应用模型，迅速修改图形模型的数据，并能绘制显示修改后的图形模型，它也是在程序与图形设备之间提供了一种功能接口。 3.3 图形数据交换标准 1）CGM （Computer Graphic Metafile） 1980年开始，美国国家标准委员会ANSI和国 际标准化组织ISO专门成立了标准化组着手计算机 图元文件（CGM）标准的制定，并于1987年正式成为ISO标准， CGM提供了一个在虚拟设备接口上存贮与传输图形数据及控制信息的机制。它具有广泛的适用性，大部分的二维图形软件都能够通过CGM进行信息存贮和交换。CGM标准是由一套标准的与设备无关的定义图形的语法和词法元素组成。 计算机图形学基础教程第2版重点难点指导 作者孔令德 2013年12月 第1章导论 重点：图形学的定义、光栅扫描显示器； 难点：图形图像的区别、图形学的热点技术； 第1章重点学习指导： 1.计算机图形学的定义 1963年美国麻省理工学院的Ivan E.Sutherland完成了《Sketchpad: A Man-Machine Graphical Communication System》博士学位论文。该论文首次使用“Computer Graphics”术语，证明了交互式计算机图形学是一个可行的、有应用价值的研究领域，从而确立了计算机图形学作为一个崭新学科的独立地位。Ivan E.Sutherland为计算机图形学技术做出了巨大的贡献，被称作计算机图形学之父。 一般意义上，计算机图形学的定义如下：计算机图形学是一门研究如何用计算机表示、生成、处理和显示图形的学科。IEEE的定义为：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer。 2.光栅扫描显示器 光栅扫描显示器采用阴极射线管CRT技术产生电子束，电子束的强度可以不断变化，容易生成颜色连续变化的真实感图像。光栅扫描显示器是画点设备，可看作是一个点阵单元发生器，并可控制每个点阵单元的颜色，这些点阵单元被称为像素。光栅扫描显示器不能从单元阵列中的一个可编址的像素点直接画一段直线到达另一个可编址的像素点，只能用靠近这段直线路径的像素点集来近似地表示这段直线。显然，只有在绘制水平直线段、垂直直线段以及45°直线段时，像素点集在直线路径上的位置才是准确的，其他情况下的直线段均呈锯齿状。 光栅扫描显示器的重要术语有扫描线、三枪三束等。由于电子束在屏幕上从左至右、从上至下有规律的周期运动，在屏幕上留下了一条条扫描线。为了显示彩色图像，需要配备彩色光栅扫描显示器。该显示器的每个像素由呈三角形排列的红(Red，R)、绿(Green，G)及蓝(Blue，B)三原色的3个荧光点组成，因此需要配备3支电子枪与每个彩色荧光点一一对应，叫做“三枪三束”显示器。 第1章难点学习指导： 1.图形与图像的区别 图形的表示方法有两种：参数法和点阵法。参数法是在设计阶段建立几何模型时，用形状参数和属性参数描述图形的一种方法。形状参数可以是点、线、面、体等几何属性的描述；属性参数则是颜色、线型和宽度等非几何属性的描述。一般将用参数法描述的图形依旧称为图形。点阵法是在绘制阶段用具有颜色信息的像素点阵来表示图形的一种方法，所描述的图形通常称为图像。计算机图形学就是研究将图形的表示法从参数法转换为点阵法的一门学科。 天津科技大学木材科学与工程专业 （室内与家具设计方向） 图形图像处理教案 编 2009.9 课程名称图形图像处理课时 2 序号01 授课班级070641/070642 日期教学方式讲授课题名称第一章Photoshop简介任课教师刘辛燕教学主要内容、目的与要求、重点与难点、复习、提问、小结、布置作业等教学 主要内容第1章 Photoshop简介 1.1 Photoshop的发展 1.1.1 Photoshop发展简史 1990年，发行Photoshop 1.0版本。 2005年，发行Photoshop CS2（9.0）。 1.1.2 Photoshop CS2新增功能 1. 全新Adobe Bridge文件浏览器 2. 增强的图像处理能力 (1) 支持32位高动态区域(HDR)图像 (2) 快速处理数码相机的RAW格式文件 (3) Photoshop CS2镜头校正工具 (4) 减少图像杂色 (5) 智能锐化滤镜 (6) 污点修复画笔工具 (7) 红眼工具 (8) 模糊滤镜 3. 工作效率的有效提升 (1) 定制Photoshop CS2菜单 (2)Photoshop CS2字体预览 (3) 图像处理器 (4) 自定义用户界面字体大小 (5) 自动更新管理器 (6) 数据驱动图形 (7) 视频预览 (8) 脚本和动作事件管理器 4. 增强的设计功能 (1) Photoshop CS2动画面板 (2) Photoshop CS2的消失点工具 (3) 多层操作 目的与要求 重点与难点 小结作业 (4) 图像变形功能 1.3 界面简介 操作界面由工具栏、菜单栏、和操作面板等组成。 1.3.1 菜单栏 菜单栏分为“文件”菜单、“编辑”菜单、“图像”菜单、“图层”菜单、“选择”菜单、“滤镜”菜单、“视图”菜单、“窗口”菜单和“帮助”菜单。 1.3.2 工具栏 工具栏位于菜单栏的下方，也叫工具选项栏或属性面板。在使用Photoshop处理图像时，可以选择不同的工具或者进行不同的操作，工具栏里均会显示出相应的选项供用户选择。工具栏可以被拖动至窗口的任何位置，用户可以通过“窗口”菜单中的“选项”子菜单来显示和隐藏属性面板或称工具选项栏。 1.3.3 操作面板 ①工具箱：Photoshop CS2的工具箱提供了强大的工具，它包括选择工具、绘图工具、填充工具、编辑工具、颜色选择工具、屏幕视图工具、快速蒙版工具等。 ②图像窗口：主要是作为显示图像制作效果和制作图像的平台。 ③控制面板：主要包括多个控制面板，通过这些控制面板可以设置图像的颜色、样式、图层、字符、段落等属性，以及提供导航、测量信息显示等辅助信息的面板。 ④状态栏：主要用于浏览图像当时所处的一种状态，如显示比例、文件大小及工具提示等。 在学习软件之前，首先应明确一些基本的概念以及photoshop软件在图形图像处理制作方面的具体用途。 熟悉界面 详细介绍了图形图像处理大师——photoshop的基础知识和相关基础操作。从基础概念开始讲述，目的是为了在开始学习软件之前奠定一个良好的理论基础. 新建保存一个图片 第一章：P56 1、列出在你过去学习工作中用过与计算机图形学有关的程序c语言： #include *计算机图形学是指用计算机产生对象图形的输出的技术。更确切的说，计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。*图形学的主要研究内容：图形的生成和表示技术；图形的操作和处理方法；图形输出设备与输出技术的研究；图形输入设备、交互技术和用户接口技术的研究；图形信息的数据结构及存储、检索方法；几何模型构造技术；动画技术；图形软硬件的系列化、模块化和标准化的研究；科学计算的可视化 *能够正确地表达出一个对象性质、结构和行为的描述信息，成为这个对象的模型。 *图像处理是指用计算机来改善图像质量的数字技术。 *模式识别是指用计算机对输入图形进行识别的技术。 *计算几何学是研究几何模型和数据处理的学科。 *交互式计算机图形学是指用计算机交互式地产生图形的技术。 *计算机图形系统的硬件包括五部分： 计算机、显示处理器、图形显示器、输入设备、硬拷贝设备。 *CRT图形显示器工作方式有两种：随机扫描方式和光栅扫描方式。 *随机扫描方式的图形显示器通过画出一系列线段来画出图形。 *一帧：扫描过程所产生的图像。 *像素：在光栅扫描图形显示器中，屏幕上可以点亮或熄灭的最小单位。 *分辨率：显示屏上像素的总数。 *帧存储器：二维矩阵，帧存储大小=分辨率*单元字节，存储屏幕上每个像素对应的颜色或亮度值。 *屏幕上每个像素对应的颜色或亮度值要存储在帧存储器中。 *将图形描述转换成用像素矩阵表示的过程称为扫描转换。 *在光栅扫描显示方式中像素坐标是行和列的位置值，只能取整数。 *图形基元（输出图形元素）：图形系统能产生的最基本图形。 *区域是指光栅网络上的一组像素。 *区域填充是把某确定的像素值送入到区域内部的所有像素中。 *区域填充方法：一类方法是把区域看做是由多边形围成的，区域事实上由多边形的顶点序列来定义，相应的技术称为是以多边形为基础的；另一类方法是通过像素的值来定义区域的内部，这时可以定义出任意复杂形状的区域。相应的技术称为是以像素为基础的。 *通过像素的值的定义区域有两种常用的方法。一种是内定义区域，另一种是由边界定义区域。 *以像素为基础的区域填充主要是依据区域的连通性进行。 *四连通区域是指从区域的一个像素出发，经过连续地向上、下、左、右四个相邻像素的移动，就可以到达区域内的任意另一个像素的区域。（四联通区域必是入连通的，反之未必）*八连通：如果除了要经上下左右的移动，还要经左上、右上、左下和右下的移动，才能由一个像素走到区域中另外任意一个像素。 *利用区域的连通性进行区域填充，除了需要区域应该明确定义外，还需要事先给定一个区域内部像素，这个像素称为种子。做区域填充时，要进行对光栅网格的遍历。 *像素段：将区域内由边界点限定的同一行内相连接的不具有新值newvalue的一组像素称为一个像素段，像素段用它最右边的像素来标识。 *奇偶性质：即一条直线与任意封闭的曲线相交时，总是从第一个交点进入内部，再从第二个交点退出，以下交替的进入退出，即奇数次进入，偶数次退出。当然可能有一些“相切”的点应特殊处理。 *活跃边：与当前扫描线相交的边。《计算机图形学》答案,第六章
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