计算机图形学导论

第一章导论1孔令德.计算机图形学基础教程（Visual C++版）〔M〕.北京：清华大学出版社，2008孔令德.计算机图形学实践教程（Visual C++版）〔M〕.北京：清华大学出版社，2008孔令德.计算机图形学基础教程（Visual C++版）习题解答及编程实践〔M〕.北京：清华大学出版社，2010孔令德.计算机图形学课程设计教程（Visual C++版）〔M〕.北京：北京大学出版社，2010 参考文献2计算机图形学的应用领域计算机图形学的概念计算机图形学的相关学科Ivan E.Sutherland对计算机图形学的贡献光栅扫描显示器工作原理位面与帧缓冲器三维图形显示技术LOD与IBR热点技术本章学习目标31.1 计算机图形学的应用领域1.2 计算机图形学的概念1.3 计算机图形学的相关学科1.4 计算机图形学的确立与发展1.5 图形显示器的发展及其工作原理1.6 图形软件标准的形成1.7 计算机图形学研究的热点技术1.8 本章小结本章内容41.1 计算机图形学的应用领域“CG”是计算机图形学（Computer Graphics）的缩写。

计算机图形学是计算机技术与电视技术、图形图像处理技术相互融合的结果。

近年来，计算机图形学已经在游戏、电影、科学、艺术、商业、广告、教学、培训和军事等领域获得了广泛的应用。

5计算机游戏的核心技术来自于计算机图形学，如多分辨率地形、角色动画、天空盒、碰撞检测、粒子系统等。

人们学习计算机图形学的一个潜在目的就是从事游戏开发。

计算机游戏主要包括单机游戏、网络游戏和网页游戏等几种类型。

由Eidos公司推出的《古墓丽影》动作冒险系列游戏，成功地创造了虚拟人物劳拉（Lara Croft）和各种三维场景。

《古墓丽影》凭借巧妙的机关、逼真的动作，美丽的画面赢得了人们的喜爱，开创了三维动作冒险游戏的新纪元。

1.1.1 计算机游戏(Computer Game)6古墓丽影游戏截屏图7历代劳拉形象对比图891011计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）和计算机辅助制造（Computer Aided Manufacture，CAM）是计算机图形学最早应用的领域，也是当前计算机图形学最成熟的应用领域，典型的代表产品为AutoCAD系统软件。

计算机图形学教案一、课程简介计算机图形学是一门涉及计算机图形、图像处理和计算机视觉等领域的重要课程。

本课程将介绍计算机图形学的基本概念、原理和应用，帮助学生掌握计算机图形学的基础知识，并提升他们在图形学领域的技能。

二、课程结构1. 计算机图形学基础- 介绍计算机图形学的历史发展和基本概念- 讨论计算机图形学的应用领域和未来发展趋势- 熟悉图像处理、图形学渲染和动画等基本技术2. 图形系统建模- 学习三维图形对象的建模和表示方法- 掌握光栅化和矢量化图形处理技术- 讨论图形系统的设计和实现3. 计算机视觉- 理解视觉系统的基本原理和功能- 学习计算机视觉的算法和应用- 探讨计算机视觉在人工智能领域的应用4. 图形学编程实践- 深入学习图形学编程语言和库- 完成实际项目，提升图形学编程能力- 探索图形学在多领域的应用案例三、教学目标1. 帮助学生全面了解计算机图形学的基本知识和技术2. 培养学生分析和解决计算机图形学问题的能力3. 提升学生在图形学领域的实际操作和应用能力4. 激发学生对计算机图形学研究的兴趣和热情四、教学方法1. 理论讲解：通过课堂讲解、案例分析等方式，向学生介绍计算机图形学的基本概念和原理2. 实践操作：组织学生参与实验、项目等实际操作，巩固理论知识并提升实践能力3. 课堂互动：鼓励学生提问、讨论，促进师生间的互动和交流4. 作业考核：布置不同形式的作业，检测学生对知识的掌握情况，促进学习效果的提升五、教材参考1. 《计算机图形学导论》2. 《OpenGL图形与游戏开发实践》3. 《计算机视觉：算法与应用》4. 《经典图形学算法实例详解》六、学习评价1. 课堂表现：出勤情况、课堂参与度等2. 作业考核：课后作业、实验报告等3. 期末考核：闭卷考试、项目实践等4. 综合评价：综合考虑以上因素，对学生进行综合评定七、总结计算机图形学作为一门新兴的学科，正逐渐成为信息技术领域的热门专业之一。

大一上学期末计算机图形学导论课程重点整理计算机图形学导论课程是大一上学期的一门重要课程，通过学习这门课程，可以使学生们初步了解计算机图形学的基本概念、原理和应用。

本文将对大一上学期末计算机图形学导论课程的重点内容进行整理，帮助同学们更好地复习和总结知识。

一、图形学基础知识1. 图形学概述计算机图形学是研究计算机在图像产生、处理、存储和显示等方面的科学和技术。

包括二维图形和三维图形。

2. 图形学的发展历程从二维向三维发展的历程，包括硬件和软件技术的进步。

3. 计算机图形学的应用领域包括动画、游戏、虚拟现实、影视特效等领域。

二、图形学基本原理1. 坐标系统二维坐标系统和三维坐标系统的区别和联系。

2. 图元的表示点、线、面元素的表示方法，以及颜色、光照等基本属性的处理。

3. 绘图算法直线生成算法、圆弧生成算法等常用绘图算法的原理和实现。

4. 变换和投影二维、三维图形的平移、旋转、缩放等基本变换，透视投影、正交投影等投影方式。

三、图形学基本技术1. 光栅化技术将几何图元映射到屏幕上的光栅化过程。

2. 图像处理基础包括图像的采样、量化、编码等基本处理。

3. 图形学算法面向对象的图形学算法、图像处理算法的设计和实现。

4. 图形学软件工具常用的图形学软件工具及其基本操作。

四、计算机图形学的发展趋势1. 虚拟现实技术虚拟现实技术在计算机图形学中的应用和发展。

2. 人工智能和图形学的融合人工智能技术对计算机图形学的影响和促进作用。

3. 图形处理技术的发展图形处理芯片、图形处理算法等新技术的发展趋势和前景。

以上便是大一上学期末计算机图形学导论课程的重点内容整理，希望同学们通过复习和总结，能够更好地掌握这门课程的知识，取得优异的成绩。

图形学复习大纲计算机图形图像学复习大纲：第一章1.关于计算机图形学的含义（填空、选择、判断）2.关于图形分类及举例3.关于图形的表示方法（两种）<概念、区别>4.图形与图像的区别5.图形学的另一种解释6.阴极射线管组成（五部分）7.什么是分辨率及特性8.习题3（图形、图像含义）第二章1.什么是CDC类（P31下）设备上下文对象的基类2.例2.4、例2.5（P35、P38）第三章1.什么是直线的扫描转换2.程序：利用中点Bresenham绘直线第四章1.多边形定义及分类，三种。

（P73）2.多边形表示方法有哪两种（顶点、点阵）及其概念3.什么是多边形扫描转换4.什么是多边形填充5.有效边表填充原则（下闭上开、左闭右开）6.什么是有效边、有效边表7.分析题：分析某个多边形关于某条扫描线的有效边表8.什么是桶表（又名边表）9.什么是边缘填充？[P80]10.什么是种子填充算法？11.什么是四/八邻接点（连通域）。

简答第五章二维变换和裁剪1.什么是图形几何变换？分为几种？2.什么是（规范化）齐次坐标？点的表达式3.三维变换矩阵的形式，和子矩阵功能：T1、T2、T3、T4形式、作用4.二维图形基本几何变换5.什么是平移（比例）变换，概念和过程？6.如何使用比例变换改变图形形状（P92中）7.什么是旋转变换（概念、结论）8.什么是反射变换（概念、3个结论矩阵）9.错切变换（概念）10.例1、例2（P95、97）11.什么是用户、观察、设备、规格化设备坐标系12.窗口、视区的关系，概念13.什么是裁剪、算法原理14.习题1.2.4（P106）第六章三维变换和投影1.三维几何变换矩阵2.平移、比例矩阵3.什么是平行投影，特点和分类？4.什么是三视图、哪三个，加以区分5.透视投影的特点6.什么是透视投影、视心、视点、视距7.透视变换坐标区包含3个（区别）8.什么是灭点、性质是什么？P1259.什么是主灭点、性质？10.什么是一、二、三点透视第七章自由变换曲线和曲面1.什么是样条曲线/面2.曲线曲面的表示形式3.什么是拟合、逼近4.什么是Bezier曲线及性质？P1375.一次、二次、三次Bezier的形状？6.Bezier性质（简答）第九章动态消隐1.什么是消隐？P1872.什么是图形的几何信息、拓扑信息？3.线框、表面实体模型的区别4.什么是消隐图5.消隐算法分类6.隐线算法原理（简答）7.隐线算法的特性8.凸面体的性质第十章真实感图形1.什么是颜色2.颜色的三要素和概念3.三刺激理论4.三原色性质5.常用颜色模型6.灰度和彩色的区分7.颜色渐变的方法8.关于直线的渐变9.三角形颜色渐变10.什么是材质第一章导论1.关于计算机图形学的含义（填空、选择、判断）？计算机图形学是一种使用图形生成原理和算法将二维或三维图形转化为光栅化的计算机显示的学科。

计算机图形学的基础理论与算法计算机图形学是研究如何利用计算机来生成、显示和处理图像的学科。

它涵盖了很多基础理论和算法，本文将详细介绍计算机图形学的基础理论和算法，并分点列出内容。

以下为详细步骤：1. 背景介绍- 简要介绍计算机图形学的定义和应用领域- 引出图形学的基础理论和算法的重要性2. 基础理论2.1. 数学基础- 向量和矩阵运算的基本概念和公式- 坐标转换和变换矩阵的原理和应用- 齐次坐标和透视投影的概念和计算方法2.2. 几何学基础- 点、线、面的描述和表示方法- 几何变换（平移、旋转、缩放）的理论和计算方法- 几何运算（交点、重合、距离等）的基本原理和算法3. 图形生成算法3.1. 点、线、面的生成算法- DDALine算法：基于斜率的直线生成算法- BresenhamLine算法：基于整数运算的直线生成算法- MidpointCircle算法：中点画圆算法3.2. 曲线和曲面的生成算法- Bezier曲线：控制点和插值基函数的概念和计算方法 - B样条曲线：节点矢量和基函数的定义和计算方法- 曲面生成算法：基于曲线的旋转、细分等方法4. 光栅化和填充算法- 图形的光栅化原理和步骤- 扫描线填充算法：处理凸多边形和凹多边形的填充算法 - 边界填充算法：处理带洞多边形的填充算法- 区域填充算法：处理具有复杂形状的区域填充算法5. 三维图形学5.1. 三维坐标和投影- 世界坐标、视觉坐标和屏幕坐标的转换方法- 透视投影和正交投影的概念和计算方法5.2. 三维变换和可视化- 平移、旋转、缩放、镜像等三维变换的理论和计算方法 - 数据可视化的基本原理和算法6. 图像处理和渲染- 图像处理的基本概念和方法：滤波、边缘检测、色彩转换等- 图像渲染的基本概念和方法：光照、阴影、纹理映射等7. 应用实例- 介绍一些计算机图形学在实际应用中的案例，如计算机游戏、虚拟现实、动画制作等- 引出计算机图形学的发展趋势和挑战总结：通过本文详细介绍了计算机图形学的基础理论和算法，包括数学基础、几何学基础、图形生成算法、光栅化和填充算法、三维图形学、图像处理和渲染等方面的内容。

计算机图形学第一章计算机图形学概论（4）【计算机图形学定义】计算机图形学是研究计算机图形的表示、生成、处理、显示的学科。

计算机图形学是计算机科学中最为活跃、得到广泛应用的分支之一。

1982年国际标准化组织（ISO）的定义：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。

它是建立在传统的图学理论、应用数学和计算机科学基础上的一门边缘学科。

IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气及电子工程师学会）定义：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.计算机图形学是借助计算机产生图形影像的一门艺术或科学。

美国的James Foley在其著作中定义：计算机图形学是运用计算机描述、输入、表示、存储、处理（检索/变换/图形运算）、显示、输出图形的一门学科。

【图形和图像】图形（Figure、Graphic）：是构成图像的要素，表示图像中的某一个具体形状。

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。

图形主要分为两类：基于线条信息表示；明暗图（Shading）。

图形是指用计算机绘制工具绘制的画面，包括直线、曲线，圆/圆弧，方框等成分。

图形一般按各个成分的参数形式存储，可以对各个成分进行移动、缩放、旋转和扭曲等变换，可以在绘图仪上将各个成分输出。

图像（Image）：绘图、照片、影像的总称。

图像纯指计算机内以位图（Bitmap）形式存在的灰度信息。

图像是由输入设备捕捉的实际场景或以数字化形式存储的任意画面。

图像可以用位图或矢量图形式存储。

数字图像（Digital Image）【计算机图形学的研究对象】图形：能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象，包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等。