一、图形学定义

ISO定义:计算机图形学是研究怎样利用计算机表示、生成、处理和显示图形的原理,算法,方法和技术的一门学科。
通俗定义:计算机图形学以表达现实世界中的对象及景物为主要目标,其核心是解决如何用图形方式作为人和计算机之间传递信息的手段,即人机界面问题。
计算机图形学的研究对象 – 图形。图形是从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。

图形构成要素:

  • 几何要素:点,线,面,体等描述对象的轮廓,形状。
  • 非几何要素:描述对象的颜色,材质等。

图形的表示方法

  • 点阵法:枚举出图形中所有点(图像)
  • 参数法:由图形的形状参数(图形)

二、图形与图像

图像:狭义上又称为点阵图或位图图像,图像是指整个显示平面以二维矩阵表示,矩阵的每一点称为一个像素,由像素点所取亮度或颜色值不同所构成的二维画面。

特点:

  • 文件所占空间大
  • 位图放大到一定倍数后会产生锯齿
  • 位图图像再表现色彩,色调方面的效果比矢量图更加优越。

图形:狭义上又称为矢量图形或参数图形。按照数学方法定义的线条和曲线组成,含有几何属性。或者说更强调场景的几何表示,是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。

特点:

  • 文件小。
  • 可采取高分辨印刷。
  • 图形可以无限缩放。

三、图形学过程

3D几何建模、3D动画设置、绘制(光照和纹理)、生成图像的存储和显示

四、与图像处理

计算机图形学:研究模型及数据的建立和由模型生成图像的过程和方法。(模型到图像)
图像处理:将客观景物数字化成图像,研究数字化图像的采集,去噪,压缩,增强,锐化,复原及重建等。
他们是对立统一的关系。

五、计算机图形信息的特点

  • 图形信息表达直观,易于理解。
  • 图形信息表达精确,精炼
  • 图形信息能实时反应事物的分布和变化规律

六、计算机图形学的应用

1. 游戏(Games)

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2. 电影(Movies)

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3. 动画(Animations)

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4. 设计(Design)

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5. 可视化 (Visualization)

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6. 虚拟现实(VR, Virtual Reality)

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7. 增强现实(AR,Augmented Reality)

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8. 数字图片(Digital Illustration)

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9. 模拟(Simulation)

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10. 图形用户界面(Graphical User Interfaces)

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12. 排版(Typography)

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七、计算机图形学主要包含那几个部分

1. 光栅化

将的几何图元(像三角形、多边形)投影到屏幕上,并将投影后的图元分解为片段(像素)的过程。

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2.曲线和曲面

主要是研究如何在计算机中表示几何

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3.光线追踪

从摄像机出发,逐个像素计算交点和阴影,继续反射光线直到它们找到光源。

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4.动画、模拟

(1)、关键帧动画(Key frame Animation)

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(2)、重力弹力系统(Mass-spring System)

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