计算机图形学第一章---绪论

所用教材：《计算机图形学基础》（第二版）陆枫 何云峰 编著

主要参考书目
孙家广，计算机图形学（第三版），清华大学出版社，1999。
Donald Hearn,M.Pauline Baker著, 蔡士杰等译，计算机图形学（第三版），电子工业出版社，2005。
Dave Shreiner等著，邓郑祥译，OpenGL编程指南（第四版），人民邮电出版社，2005。

第一章 绪论

1.1计算机图形学的概念
计算机图形学（CG，Computer Graphics）是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。
Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.

计算机图形学研究的对象：
几何图形、图片图像、图形实体 方程、函数
能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称为图形。

图形的表示：
点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么灰度或色彩。
参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。
通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics）
把点阵法描述的图形叫做图象（Image）

与计算机图形学相关的学科：
计算机图形学（CG）试图从非图象形式的数据描述来生成（逼真的）图象。
数字图象处理(Digital Image Processing)旨在对图象进行各种加工以改善图象的视觉效果。
计算机视觉(Computer Vision)是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术。

1.2图形软件的发展及软件标准的形成
近二十年中，国际标准化组织ISO已经批准和正在讨论的与计算机图形有关的标准有：GKS、GKS-3D、PHIGS、CGM、CGI、IGES、STEP。
事实标准：SGI的OpenGL，微软的Direct X，Adobe的Postscript等。

1.3 计算机图形学的应用
计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）：
CAD通过交互式的图形设备对部件进行设计和描述，产生工程略图（线框图）或者更接近实际物体的透视图等，通过迅速地将各种修改信息进行组合，用户可以自由、灵活地对图形进行实验性改动和形体显示。
CAM技术在各种工业制造业中得到广泛的应用。

计算机辅助教学
计算机图形显示与处理技术已广泛地应用于计算机辅助教学系统中，它可以使教学过程，特别是基础学科的教学过程形象、直观和生动。

办公自动化和电子出版技术
图形显示技术在办公自动化和事务处理中的应用，有助于数据及其相互关系的有效表达，因而有利于人们进行正确的决策；图文并茂的电子排版系统代替了传统的铅字排版，这是印刷史上的一次革命。

计算机艺术
计算机图形技术已广泛应用于各种图案、花纹、工艺外形及传统的油画、中国国画和书法等艺术品的制作，为创作艺术和商品艺术提供了更为广阔的空间。

图形用户界面（GUI, Graphical User Interface）
典型的图形用户界面包含一个窗口管理程序、菜单显示和图符等。

计算机动画：计算机动画是指用程序生成一系列的景物画面，其中当前帧画面是对前一帧画面的部分修改。

计算机图形学的研究动态
虚拟现实（Virtual reality）
由计算机生成的一个实时三维空间。用户在其间可以“自由”地运动，随意观察周围的景物，并可以通过一些特殊的设备与虚拟物体进行交互操作，使用户产生一种身临其境的感觉。
沉浸（Immersion）：全方位投入，使用户产生身临其景的感觉。
交互（Interaction）：响应用户的各种输入手势、语言命令以及身体动作。
构想（Imagination）：生动形象地反映设计者的思想。

虚拟现实的关键技术：
能以实时的速度生成有逼真感的景物图形。
能高精度的跟踪用户的头和手。
头戴显示器能产生高分辨率图象和较大的视角。
能对用户的动作产生力反馈。
实例（VRML，虚拟现实建模语言）

科学计算可视化
运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中及计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术。

并行图形处理：
多计算机的并行图形处理
多图形显示子系统（显卡）实现并行计算
多GPU/VPU的并行处理