第1章計(jì)算機(jī)圖形學(xué)綜述

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)任鴻翔dmu_rhx@163.com大連海事大學(xué)航海技術(shù)研究所0411-847296512/6/20231教材及參考書(shū)《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》（第3版）蔡士杰譯《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》孫家廣《OpenGL編程指南》（第4版），鄧鄭祥譯圖形理論知識(shí)：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論知識(shí)圖形程序設(shè)計(jì)：應(yīng)用圖形API開(kāi)發(fā)圖形應(yīng)用程序?qū)W習(xí)內(nèi)容2/6/20232教學(xué)目的掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本理論知識(shí)掌握三維圖形的顯示流程和基本變換掌握三維圖形程序設(shè)計(jì)的基本方法掌握?qǐng)D形API（OpenGL）的基本知識(shí)了解計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、游戲的一些基本知識(shí)了解虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本構(gòu)成、設(shè)計(jì)思路2/6/20233第一章計(jì)算機(jī)圖形學(xué)綜述一、定義

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究通過(guò)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專門的顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)的學(xué)科。二、研究?jī)?nèi)容1圖形輸入、輸出設(shè)備與技術(shù)2圖形的生成和表示技術(shù)3圖形操作與處理方法4圖形信息的描述和表示5幾何模型的構(gòu)造技術(shù)6動(dòng)畫(huà)技術(shù)7圖形實(shí)時(shí)性和真實(shí)感Apictureisworthathousandwords.

第一節(jié)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概述2/6/20234硬件(體積從大到??；功能從弱到強(qiáng)）五十年代MIT—第1臺(tái)圖形顯示器（準(zhǔn)備期）六十年代

IvanE.Sutherland--Sketchpad繪圖系統(tǒng)（發(fā)展期）七十年代中型機(jī)、小型機(jī)（實(shí)用化）

八十年代圖形工作站（推廣應(yīng)用期）九十年代PC＋圖形加速卡（普及和廣泛應(yīng)用期）四、發(fā)展史三、相關(guān)學(xué)科模型或數(shù)據(jù)數(shù)字圖像計(jì)算機(jī)圖形學(xué)模式識(shí)別圖像處理計(jì)算幾何2/6/20235軟件

(從非標(biāo)準(zhǔn)－>標(biāo)準(zhǔn)化；從與設(shè)備相關(guān)－>與設(shè)備無(wú)關(guān)）七十年代ACM

SIGGRAPH--3DCoreGraphicsSystem八十年代

ISO–GKS->GKS3D

ANSI--PHIGSSGI–GL九十年代OpenGLDirectX

2000年后Vega,VTree,OpenGVS,VRML,Java3D,X3D,OSG(OpenSceneGraph)2/6/20236五、應(yīng)用圖和表計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

游戲、娛樂(lè)圖像處理圖形用戶界面數(shù)據(jù)可視化教學(xué)和培訓(xùn)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)和藝術(shù)

2/6/20237計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域2/6/202382/6/20239大連海事大學(xué)大型船舶操縱模擬器2/6/2023102/6/2023112/6/2023122/6/202313電子海圖2/6/202314模擬雷達(dá)畫(huà)面2/6/2023152/6/202316應(yīng)用程序演示MarineSimulator(CCTV-1)演示MarineSimulator(Under-sea)演示MarineSimulator(Wuhan-harbour)演示ClothSimulation演示FractalTerrain演示MissleTest游戲程序演示FighterTest游戲程序演示2/6/202317第二節(jié)圖形系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備一、圖形系統(tǒng)的組成二、圖形系統(tǒng)的分類三、圖形系統(tǒng)的顯示設(shè)備四、其他設(shè)備2/6/202318一、圖形系統(tǒng)的組成顯示設(shè)備圖形計(jì)算機(jī)交互設(shè)備軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)用戶任務(wù)二、圖形系統(tǒng)的分類1）采用大、中型計(jì)算機(jī)的圖形系統(tǒng)2）采用圖形工作站的圖形系統(tǒng)3）采用PC機(jī)的圖形系統(tǒng)

PC+顯卡

2/6/202319三、圖形系統(tǒng)的顯示設(shè)備CPUPCI/AGP/PCI-E總線顯卡顯示器圖圖形顯示流程示意圖1.顯卡(圖形加速卡)2/6/202320

顯示芯片(圖形處理器,GPU)：顯存：

RAMDAC：總線接口：輸出接口：

nVidiaATI幀緩存紋理緩存2/6/202321圖顯卡工作原理示意圖2/6/2023222.顯示器CRT顯示器液晶顯示器等離子顯示器

象素分辨率點(diǎn)距刷新率顏色數(shù)

圖具有一位幀緩存的黑白顯示器工作原理顯示器

顯卡

幀緩存屏幕存儲(chǔ)位象素2/6/202323圖

具有24位面的真彩色顯示器工作原理幀緩存(24個(gè)位面)屏幕顯卡顯示器象素分辨率點(diǎn)距刷新率顏色數(shù)

2/6/202324頭盔顯示器(HMD:Head-MountedDisplay)3.其他顯示設(shè)備2/6/202325立體眼鏡2/6/202326CAVE(CaveAutomaticVirtualEnvironment)2/6/2023272/6/202328立體顯示器2/6/202329投影儀

2/6/202330四、其他設(shè)備數(shù)據(jù)手套(DataGloves)2/6/202331數(shù)字化儀

2/6/2023322/6/202333作業(yè)題