图形学绪论
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图形图像是传递信息的主要途径人们使用图形来表达与交第1章绪论图形图像是传递信息的主要途径。
人们使用图形来表达与交流思想有着悠久的历史,尤其在当今的工程领域和各个学科及其分支都离不开图形和图像。
人的眼睛从一张图纸中吸收的信息比从一张数据表格吸收的信息要快得多,而且,如果图形和数字能够互为补充,则可使人们更深刻地认识事物的本质及其内在联系。
为了能够更好地模拟出虚拟的“真实”世界,人们使用了当今最为先进的各种技术手段,研制出了许多优秀的图形软硬件系统。
对于软件系统而言,OpenGL和C++(包括C)程序设计语言是推动图形学发展的重要动力。
因此,为了更好地理解和学习基于OpenGL、由C++写成的Open Inventor三维图形API(Application Programming Interface,应用程序编程接口),本章先从计算机图形学(Computer Graphics)的发展开始,一步步加深对Open Inventor这一强大的图形编程工具的理解。
1.1 计算机图形学的简单回顾计算机图形学是研究如何用数字计算机生成、处理和显示图形的一门学科。
图形学的应用从某种意义上标志着计算机软、硬件的发展水平。
人们要利用计算机进行工作,必须有人与计算机之间进行传递信息的手段——人机界面。
人机界面从早期的读卡机及控制板上的开关和指示灯发展到键盘和字符中断,再发展到基于键盘、鼠标、光笔等输入设备和光栅显示器的图形用户界面,而最终必然过渡到带给用户身临其境感觉的三维用户界面——虚拟环境(虚拟现实)。
计算机图形学来源于生活、科学、工程技术、艺术、音乐、舞蹈、电影制作等各行各业,反过来它又大大促进了这些领域的发展。
1.1.1 计算机图形学的发展简史本书侧重于介绍那些源于过去、至今仍在使用而且将来大概还会继续使用的基本原理和技术,这些内容通常会贯穿于整本书中。
本节简要地回顾计算机图形学的发展历史,说明当今系统的由来。
计算机图形学习题参考答案第1章绪论1、第一届ACM SIGGRAPH会议是哪一年在哪里召开的?解:1974年,在Colorado大学召开了第一届SIGGRAPH年会。
2、计算机图形学之父是谁?解:Sutherland3、列举一些计算机图形学的应用领域(至少5个)。
解:计算机辅助设计、图示图形学、计算机艺术、娱乐、教学与培训、可视化、图像处理、图形用户界面等。
4、简要介绍计算机图形学的研究内容。
解:(1)图形的输入。
如何开发和利用图形输入设备及相关软件把图形输入到计算机中,以便进行各种处理。
(2)图形的处理。
包括对图形进行变换(如几何变换、投影变换)和运算(如图形的并、交、差运算)等处理。
(3)图形的生成和输出。
如何将图形的特定表示形式转换成图形输出系统便于接受的表示形式,并将图形在显示器或打印机等输出设备上输出。
5、简要说明计算机图形学与相关学科的关系。
解:与计算机图形学密切相关的学科主要有图像处理、计算几何、计算机视觉和模式识别等。
计算机图形学着重讨论怎样将数据模型变成数字图像。
图像处理着重研究图像的压缩存储和去除噪音等问题。
模式识别重点讨论如何从图像中提取数据和模型。
计算几何着重研究数据模型的建立、存储和管理。
随着技术的发展和应用的深入,这些学科的界限变得模糊起来,各学科相互渗透、融合。
一个较完善的应用系统通常综合利用了各个学科的技术。
6、简要介绍几种计算机图形学的相关开发技术。
解:(1)OpenGL。
OpenGL是一套三维图形处理库,也是该领域事实上的工业标准。
OpenGL独立于硬件、操作系统和窗口系统,能运行于不同操作系统的各种计算机,并能在网络环境下以客户/服务器模式工作,是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。
以OpenGL为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植;OpenGL与C/C++紧密接合,便于实现图形的相关算法,并可保证算法的正确性和可靠性;OpenGL使用简便,效率高。