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计算机图形学

2012年5月18 日 14:55

——张翰超

绪论

计算机图形学研究内容

1，图像生成研究各种图像生成的数学模型：直线、

圆、曲线、曲面、立体模型等

2，图形处理研究图形模型变换、裁剪、投影等操作

的数学关系、方法

3，图形显示研究图形填充、走样与反走样、图形消

隐、光照模型、真实感图形技术等方法

计算机图形学发展历史

标志性事件：

1950 •MIT第一台图形显示器诞生，计算机图形显示成为可能

1958 •Calcomp第一台滚筒绘图仪、GerBer第一台平板绘图仪诞生，计算机图形记录成为可能

1959 •MIT SAGE空中防御系统，图形显示、光笔，交互式图形系统诞生

1962 •Sutherland博士论文，Computer Graphics术语

70年代 •带有图形显示器的微机出现并普及，扩大用户群

70年代 •Apollo、Sun、Applicon图形工作站出现，高质量的图形显示成为可能，为高质量图形生成提高研究动力

70年代 •CAD、AutoCAD软件出现，为计算机图形学提供了手段

•计算机仿真，三维图形，虚拟现实技术为计算机图形学提供广阔应用空间

计算机图形学与其他学科的关系

计算机图形学与计算机图像处理等互逆

计算机图形学 1. 研究根据特征、模型如何生成真实感图象

计算机图象处理、模式识别 1. 研究如何从图象中提取特征、模型

虚拟现实 •计算机图形学构成虚拟现实技术的基础之一，为虚拟现实提供真实感场景。

计算机图形学与本专业的关系

摄影测量与遥感、地理信息系统

1.与航片、卫片打交道从图象上提取地物特征，在图象上直观地表现这些特征

2.地理特征数据经过处理需要以图形方式直观表现出来。

3.三维城市建模需要掌握三维图形生成技术。

4.虚拟现实技术需要掌握真实感图形生成技术。

CRT原理：电子束轰击CRT屏幕可以形成一个亮点

• CRT各部分的作用：

• 阴极：灯丝加热，产生大量游离电子

• 栅极：对游离电子进行会聚，形成电子束

• 阳极：对电子束进行加速，时期能够以高速打到荧光屏的一个点上

• 偏转线圈：对高速电子束调整偏转角度，使其打到荧光屏指定位置

• 荧光屏：涂有大量荧粉，在电子束轰击下发出荧光亮点

• 光栅扫描显示方式是在加在偏转线圈的光栅控制信号和加在阳极的电视图像信号的共同作用下完成的。

• 在光栅控制信号作用下，电子束在荧光屏上依次扫描每个像素。从左上角第一个像素开始，到右下角最后一个像素结

束，一帧完整的光栅就形成了。

计算机图形的绘制方法就是在一个矩形的点阵阵列上选择合适的单元，添入合适的数值。计算机图形学的所有算法，

都是基于此环境。

第二章计算机图形系统

组成：

1，硬件设备硬件系统计算机主机

交互设备图形显示器、鼠标器、键盘

输入输出设备图形数字化板、绘图仪、图形打印设备

存储设备磁带、磁盘

2，软件设备 •操作系统

•高级语言

• 图形软件

•应用软件

基本功能：

1，计算包括计算、变换、分析等。

2，存储

3，输入

4 ，输出 a

5，对话通过人机交互设备直接进行人机通信。

帧缓存存储器：简称帧缓冲器，俗称显存

作用：存储屏幕上像素的颜色值：帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同，单元与像素一一对

应，各单元的数值决定了其对应像素的颜色。

分辨率：电子束按固定的扫描顺序进行扫描N条扫描线，每条扫描线有M个像素，M * N显示器的分辨率

查色表：是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长度由帧缓存单元的位数决定2^n

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