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计算机图形学论文
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摘要: puter Graphics,简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说,计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。计算机图形学是计算机与应用专业的专业主干课,它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境:图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分,以图形的方式来表示抽象的概念或数据(可视化)已经成为信息领域的一个重要发展趋势。设置本课程的目的就在于让软硬件开发人员了解和掌握必要的图形学概念、方法和工具。
关键词: 智能CAD,计算机美术与设计,计算机动画艺术,科学计算可视化
一、引言
图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看,图形主要分为两类,一类是基于线条信息表示的,如工程图、等高线地图、曲面的线框图等,另一类是明暗图,也就是通常所说的真实感图形。
计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此,必须建立图形所描述的场景的几何表示,再用某种光照模型,计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。所以计算机图形学与另一门学科计算机辅助几何设计有着密切的关系。事实上,图形学也把可以表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其主要的研究内容。同时,真实感图形计算的结果是以数字图像的方式提供的,计算机图形学也就和图像处理有着密切的关系。
计算机图形学的研究内容非常广泛,如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制,以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等
二、发展简史
1963年,伊凡•苏泽兰(Ivan Sutherland)在麻省理工学院发表了名为《画板》的博士论文, 它标志着计算机图形学的正式诞生。至今已有三十多年的历史。此前的计算机主要是符号处理系统,自从有了计算机图形学,计算机可以部分地表现人的右脑功能了,所以计算机图形学的建立具有重要的意义
1950年,第一台图形显示器作为美国麻省理工学院(MIT)旋风I号(Whirlwind I)计算机的附件诞生了。p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。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 发表了一篇题为“Sketchpad:一个人机交互通信的图形系统”的博士论文,puter 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。
70年代是计算机图形学发展过程中一个重要的历史时期。由于光栅显示器的产生,在60年代就已萌芽的光栅图形学算法,迅速发展起来,区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其