第七章计算机图形学与图形处理技术ppt课件

1、显示的相关原理与算法，构成了计算机图形学的主要研讨内容。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、颜色、线型、线宽等非几何属性组成。从处置技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的，用于描写物体外形的点、线、面、体等几何要素。如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是反映物体外表属性或材质的灰度颜色等非几何要素。它偏重于根据给定的物体描画模型、光照及摄像机来生成真实感图形。u图形处置技术主要运用领域在计算机辅助设计和制造、u计算机教育、计算机艺术、计算机模拟、计算机可视化、u计算机动画和虚拟现实。CAD是图形学的主要运用领域之u一。函数计算，这样就大大减轻了CPU的负担，提高了

2、系统显示才干和显示速度。E.sutherland发表的一篇题为“Sketchpad:一个人一机通讯的图形系统的博士论文中初次运用。它证明了交互式计算机图形学是一个可行的、有用的研讨领域，从而确立了计算机图形学作为一个崭新的学科分支的独立位置。DAC-1, 世界上首个用于汽车发动机设计的CAD系统，1959年由IBM开发世界上第一台光笔交互式图形显示器IBM2250绘制，用计算机图形系统不仅能进展设计和画图，而且可以在较短的时间内完成，把其结果直接送至后续工艺进展加工处置。在飞机工业中，美国波音飞机公司已用有关的CAD系统实现波音777飞机的整体设计和模拟，其中包括飞机外型、内部零部件的安装和检

3、验。三维动画电影 计算机创作的静物风格作品 图6-7 计算机动画与艺术创作 图形(Graphics)图像(Image)数据量很少 数据量很大有构造，便于编辑修正无构造，不便于编辑修正能准确表示3D景物，易于生成所需的不同视图3D景物的信息巳部分丧失，很难生成不同的视图生成视图需求复杂的计算生成视图不需求复杂的计算自然景物的表示很困难自然景物的表示不困难国际规范：GKS，PHIGS，OpenGL，WMF，VRML;CGM，STEP，国际规范：JBIG，JPEG，TIFF编辑软件(绘图软件): AutoCAD，CorelDRAW编 辑 软 件 ( 图 像 处 置 软 件 ) ：Photoshop，

4、Photostyler 图6-8 矢量绘图软件提供的工具箱 (a)交互式调和工具效果(b)交互式变形工具效果留意变形前后两个图形的不同图 交互式工具的运用图 智能绘图工具能将手绘草图 转换成最接近的几何外形图 途径及其绘图实例图 由两个Bazzier曲线段衔接而成的曲线，拖动方向线可改动曲线的弯曲外形 图图 渐变与图渐变与图案案填填充效果充效果 图 渐变网格运用表示图及作品图 用矢量绘图软件设计的美术字体图 用Adobe Illustrator CS矢量绘图软件设计的三维图形型，我们将其称之为光照明模型。基于场景几何和光照模型生成一幅真实感图形的过程称之为绘制。由于光栅图形屏幕通常包含数十万甚

5、至上百万像素，因此，如何开发利用景物的空间衔接性和图像空间衔接性，提高绘制算法的效率是真实感图形技术研讨的重点。真实感图形是一种计算机图形生成技术，它首先在计算机中构造出所需场景的几何模型，然后根据假定的光照条件，计算画面上可见的各景物外表的光亮度，使观者产生如临其境，如见其物的视觉效果。随着计算机图形学和计算机本身的开展，真实感图形学在我们日常的任务、学习和生活中曾经有了非常广泛的运用。根据基于光学物理的光照明模型计算可见面投射到察看者眼中的光亮度大小和颜色组成，并将它转换成适宜图形设备的颜色值，从而确定投影画面上每一像素的颜色，最终生成图形。的，控制的灵敏性最高，在需求准确描画的场所如CA

6、D有其他方法无法替代的作用。计算机绘图是这种模型的一个重要运用。图 三维实体模型的表示线框图；面消隐Hidden-surface，它用于外表填色。 (a)线框图 (b)从右上往下看 C从左下住上看 图图 线框模型具有二义性线框模型具有二义性 线框图 线消隐 面消隐 图 线消隐与面消隐 展光照处置，可以进一步提高图形的真实感。照射到物体上的光线，不仅有从光源直接射来的，也有经过其他物体反射或折射来的。部分光照模型只能处置直接光照，为了对环境中物体之间的各种反射、折射光进展准确模拟，需求运用整体光照模型(a)采用部分光照模型 绘制的三维球体 (b)采用整体光照模型 绘制的三维球体 图 部分光照模型和整体光照模型例如图 用整体照明模型模拟的物体透明效果图 采用纹理映射生成的物体外表图 光照模型中的阴影表示图 光线跟踪例如图 用光线跟踪与光透射模型生成的三维透明物体场景及虚拟现实系统中，它们对于生成真实感图形学的实时性要求很高，就必需采用实时真实感图形学技术。二次开发的工具。在许多实践运用领域(如机械、建筑、电子)中