计算机导论精品PPT-第七章计算机图形学剖析

(1)计算机 在虚拟现实系统中，计算机是系统的心脏，被称之为虚拟世界的发动机。负责虚拟世界的生成、人与虚拟世界的自然交互等功能的实现。 (2)输入输出设备 常用的设备有用于手势输入的数据手套、用于语音交互的三维声音系统、用于立体视觉输出的头盔式显示器等。 (3)应用软件 应用软件完成的功能有：虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、运动模型的建立；三维虚拟立体声的生成；模型管理技术及实时显示技术、虚拟世界数据库的建立与管理等。 (4)数据库 虚拟世界数据库主要存放的是整个虚拟世界中所有物体的各方面信息。 虚拟现实技术的应用 (1)军事与航空航天 ① 虚拟战场环境 ② 近战战术训练 ③ 单兵模拟训练 ④ 诸军兵种联合战略战术演习 ⑤ 武器装备研究与新武器展示 ⑥ 航空航天 (2)教育与培训 ①虚拟校园 ②虚拟演示教学与实验 ③远程教育系统 ④特殊教育 ⑤技能培训 (3)建筑设计与城市规划 在城市规划、建筑工程设计领域，虚拟现实技术被作为必须的开发工具，由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，在城市规划中，虚拟现实系统正发挥着巨大作用。采用虚拟现实系统，可以让建筑设计师看到和“摸”到设计成果，而且方便随时修改，大大加快了方案设计的速度和质量，节省了大量的资金, 这是采用传统手段如沙盘、效果图、平面图等所不能达到的。 (4)娱乐、文化艺术 (5)商业领域 采用虚拟现实技术来进行展示，全方位地对商品进行展览，展示商品的多种功能，另外还能模拟工作时的情景，包括声音、图像等效果，比单纯使用文字或图片宣传更加有吸引力。 (6)医学领域 虚拟现实技术可以弥补传统的不足，主要应用到解剖学和病理学教学、外科手术训练、复杂外科手术规划、健康咨询和身体康复治疗等方面。例如，在外科手术中，通过虚拟现实技术仿真课程，对麻醉医师和静脉注射护士培训、对实习外科医生上手术台之前的培训，以及通过虚拟现实技术可以对复杂外科手术的设计、手术过程中的指引和帮助信息的提供、手术结果的预测等，帮助外科医生顺利完成手术，并对病人造成的损伤降低至最小。 小 结： 1. 什么是计算机图形学 2. 计算机图形学的应用 * 电子与信息工程学院 计算机图形学 计算机导论 电子与信息工程学院 计 算 机 导 论 7 计算机图形学 7.1 计算机图形学概述 7.2 计算机图形学应用 7.1 计算机图形学概述 7.1.1 计算机图形学的概念 计算机图形学(Computer Graphics，CG)是利用计算机研究图形的表示、生成、处理和显示的学科，是使用计算机通过算法和程序在显示设备上构造出图形来，是真实物体或虚拟物体的图形综合技术。简单的说，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和算法。 7.1.2 计算机图形学研究目的 计算机图形学一个主要的目的就是利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。 7.1.3 计算机图形学研究内容 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，构成了计算机图形学的主要研究内容。 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，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。 7.1.4 计算机图形学历史 诞生时期：二十世纪五十年代末、六十年代初。 诞生基础：旋风I号、SAGE空中防御系统。 诞生标志： 1962年，MIT林肯实验室的Ivan. E. Sutherland发表了一篇题为“一个人机交互通信的图形系统”的博士论文，提出计算机图形学的概念。 Ivan. E. Sutherland(1938 ~ )： 计算机图形学之父 虚拟现实技术之父 Coons奖(1983年) IEEE 计算机先驱奖(1985年) 图灵奖(1988年) Title：Computers Of The Future 7.2 计算机图形学的应用 计算机辅助设计与制造 CAD/CAM是计算机图形学在工业界最广泛、最活跃的应用领域。 飞机、汽车、船舶的外形的设计 发电厂、化工厂等的布局 土木工程、建筑物的设计 电子线路、电子器件的设计 设计结果直接送至后续工艺进行加工处理 工程图及其三维重建结果 科学计算可视化