香港大学计算机图形学课件Chapter2

➢Surfaces
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➢Weather charts
6
➢ 2-d images from volume data
Ordinary X-ray image
Cross section X-ray image (tomography)
7
Magnetic resonance tomography images Ultrasound images
➢ Each lines consists of picture elements (pixels) numbered
from left to right
0 1 2 ...
0
➢ Dimensions of the screen
1 2
➢ SVGA(800 lines 600 pixels)
...
➢ XVGA(1024768)
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➢ Graphical user interface
icons, frames, labels, fields, text-area, buttons, pop-up manuals,...
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➢ Synthesizing images
10
➢ Virtual idol (Reiko Arisugawa)
➢ The beam moves regularly in the trails shown on the left.
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➢ The picture seen on the screen is controlled by the changes of intensity and color along the movement of the beam
24ห้องสมุดไป่ตู้

画。
关键帧动画技术的优缺点
03
优点在于制作灵活、效果好，缺点在于需要手动设置关键帧，
工作量大。
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过程动画技术
过程动画的概念
通过定义物体的形状、属性以及它们之间的变化过程来生成动画 。
过程动画的实现方法
参数化曲线和曲面、粒子系统、分形等。
过程动画技术的优缺点
优点在于可以生成复杂的自然现象，缺点在于难以精确控制动画效 果。
裁剪算法
用于将三维图形裁剪到指定的视口或裁剪平面内，常见算法有CohenSutherland裁剪算法和Liang-Barsky裁剪算法。
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三维图形真实感绘制
光照模型
模拟光线在物体表面的反射和折射，常 用光照模型包括Phong光照模型和 Blinn-Phong光照模型。
阴影生成
通过计算光线在物体间的遮挡关系生 成阴影，常见方法有阴影贴图和阴影
从早期的二维图形绘制到现在的 三维图形渲染，计算机图形学经 历了数十年的发展，已经成为计 算机科学中一个重要的分支。
4
计算机图形学的应用领域
游戏开发
游戏中的场景、角色、 特效等都需要计算机图
形学的支持。
影视制作
电影、电视剧中的特效 制作、场景建模等都需 要用到计算机图形学技
术。
工业设计
汽车、飞机、家电等产 品的设计和制造过程中 ，需要进行大量的三维
计算机图形学课件
1
目 录
• 计算机图形学概述 • 计算机图形学基础 • 二维图形生成与处理 • 三维图形生成与处理 • 计算机动画原理与技术 • 计算机图形学应用实例分析
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01 计算机图形学概 述 3
计算机图形学的定义与发展
定义

透镜组
光 孔
触钮开关
导线
笔体 光导纤维
图2.3 光笔的结构
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图形输入设备
触摸屏(touch screen) 当用手指或者小杆触摸屏幕时，触点位置
便以光学的（红外线式触摸屏）、电子的（电 阻式触摸屏和电容式触摸屏）或声音的（声音 探测式）方式记录下来。
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图形输入设备
随机扫描（random-scan）的图形显示器中电 子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的扫 描轨迹随显示内容而变化，只在需要的地方扫 描，而不必全屏扫描。
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随机扫描的图形显示器
2
Y
2
3
1
1
3
t
1
X
2
3
图2.16 随机扫描图形显示器的工作原理
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随机扫描的图形显示器
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2.4 显示子系统
光栅扫描图形显示子系统的结构 绘制流水线 相关概念
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光栅扫描图形显示子系统的结构
CPU
系统 主存
显示 控的光栅图形显示子系统
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光栅扫描图形显示子系统的结构
CPU
系统 主存
帧缓存
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液晶显示器——原理
液晶分子的排列在微弱的外部电场、磁场或者 应力、温度变化等作用下非常容易改变。当液 晶分子的某种排列状态在电场作用下变为另一 种状态时，液晶的光学性质随之改变，这种产 生光被电场调制的现象称为液晶的电光效应。
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图形软件
图形支撑 软件
图形基元模型 几何描述数据
1. 图形硬件
图形硬件=输入+CPU+内存+帧缓存+输出
Output device
Input devices
Image formed in FB
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1. 图形硬件
输入设备 • 键盘、鼠标 • 触摸板 • 数字化仪 • 数据手套 • Kinect
图形系统1?图形系统概述2?图形系统体系结构3?图形支撑软件4?图形硬件显示原理计算机图形学的发展4?图形硬件系统?主机显示器各种输入输出设备等?图形软件系统?应用软件支撑软件等?用户?操纵计算机的人211图形系统组成结构用户键盘鼠标显示器各种io设备主机应用程序图形软件操作系统5图形硬件图形软件图形应用数据结构图形应用软件图形支撑软件图形系统图形数据文件几何描述数据图形基元模型三维
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1. 图形硬件
输出设备 • 阴极射线管CRT • 液晶显示器LCD • 打印机PRT • 绘图仪
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2. 图形软件
图形应用软件
解决某种应用问题的图形软件
图形支撑软件
图形应用程序
由一组公用的图形子程序组成的。它扩 展了系统中原有高级语言和操作系统的 图形处理功能。
图形应用数据结构
图形支撑软件
#include <GL/glut.h> void myDisplay(void) { glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0f, 1.0f, 1.0f); glPointSize(3); glBegin (GL_POINTS); glColor3f (1.0f, 0.0f, 0.0f); glVertex2f (-0.4f, -0.4f); glEnd (); glFlush(); }