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)
2. 电影(Movies)
3. 动画(Animations)
4. 设计(Design)
5. 可视化 (Visualization)
6. 虚拟现实(VR, Virtual Reality)
7. 增强现实(AR,Augmented Reality)
8. 数字图片(Digital Illustration)
9. 模拟(Simulation)
10. 图形用户界面(Graphical User Interfaces)
12. 排版(Typography)
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。
2.曲线和曲面
主要是研究如何在计算机中表示几何
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。
4.动画、模拟
(1)、关键帧动画(Key frame Animation)
(2)、重力弹力系统(Mass-spring System)