1计算机及信息工程学院计算机及信息工程学院刘惠义刘惠义计算机图形学2教材或参考书：教材或参考书：•教材：•李东等，计算机图形学实用教程，人民邮电出版社，2004。•主要参考书：•潘云鹤等，“计算机图形学—原理、方法及应用”，高等教育出版社，2003。•孙家广等，计算机图形学（第三版），清华大学出版社，2002。3基础学科基础学科-CAGD（计算几何）*-逼近论（计算数学）*-矩阵论*-数据结构-微分几何-图象处理-计算机视觉和模式识别4计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专用设备上显示的原理、方法和技术的学科。计算机图形学(CG)的定义5•二维图形基本图元的生成点、线、圆(圆弧)、各种曲线（规则、不规则）的生成。图形的基本操作和图形处理的算法主要包括图形编辑（含平移、旋转、放缩、复制、镜象、错切等）、裁剪、填充、布尔运算等。图形输入和输出输入包括交互式输入和扫描输入。研究内容6•三维图形三维几何造型技术的研究基本体素的建立和生成、规则曲面和自由曲面的构造，以及三维形体之间的布尔运算。真实感图形的生成包括三维形体的消隐，光照模型的建立，阴影及彩色渲染图的生成。研究内容7相关学科相关学科-CAD（计算机辅助设计）是一种用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法和技术，包括设计、绘图、工程分析与文档制作等设计活动。它是一种新的设计方法，也是一门多学科综合运用的新技术。研究内容：（1）图形处理技术（2）工程分析技术（3）数据管理和数据交换技术（4）图档处理技术（5）软件设计技术8相关学科相关学科-VR（虚拟现实）利用计算机生成一种虚拟环境，通过视、听、触觉等作用，使用户产生身临其境感觉的交互式视景仿真，实现用户与该环境直接进行自然交互。研究内容：实物虚化主要包括基本模型构建、空间跟踪、声音定位、视觉跟踪和视点感应等技术。虚物实化从虚拟环境中获得同真实环境一样或相似的视觉、听觉、力觉和触觉。高性能计算处理技术包括预处理技术、实时生成和显示技术、多种信息数据的融合、数据压缩等。9相关学科相关学科-ViSC（科学计算可视化）是对计算及数据进行探索，以获得对数据的理解与洞察。其目的是依靠人类强大的视觉能力，对所考察数据更深层次的理解，从中发现隐藏的现象和规律。涉及技术：一维和二维的可视化技术在图形学的基础上，引入了几何元素抽取技术。体绘制包括体绘制光照模型和体绘制算法。体绘制光照模型：研究如何将抽象数据转换成图像参数表示。体绘制算法：将空间分布的三维图象参数投影到二维平面上。10本门课的主要内容本门课的主要内容-图形变换-投影-三维形体的表示-面消隐-曲线曲面的生成-真实感图形的绘制11第第11章图形变换章图形变换主要介绍:•齐次坐标•窗口到视区的变换•图形几何变换12所谓齐次坐标表示法就是由n+1维向量表示一个n维向量。如n维向量(P1,P2,…,Pn)表示为（hP1,hP2,hPn,h），其中h称为哑坐标。齐次坐标齐次坐标131、h可以取不同的值，所以同一点的齐次坐标不是唯一的。如普通坐标系下的点（2,3）变换为齐次坐标可以是(1,1.5,0.5)(4,6,2)(6,9,3)等等。2、普通坐标与齐次坐标的关系为“一对多”由普通坐标h→齐次坐标由齐次坐标÷h→普通坐标3、当h=1时产生的齐次坐标称为“规格化坐标”，因为前n个坐标就是普通坐标系下的n维坐标。齐次坐标齐次坐标14齐次坐标齐次坐标(x,y)点对应的齐次坐标为(x,y)点对应的齐次坐标为三维空间的一条直线(,,)xyhhh0,,hhyyhxxhhhzhyyhxxhhh151.将各种变换用阶数统一的矩阵来表示。提供了用矩阵运算把二维、三维甚至高维空间上的一个点从一个坐标系变换到另一坐标系的有效方法。2.便于表示无穷远点。例如：（xh,yh,h)，令h等于03.齐次坐标变换矩阵形式把直线变换成直线段，平面变换成平面，多边形变换成多边形，多面体变换成多面体。(图形拓扑关系保持不变）4.变换具有统一表示形式的优点–便于变换合成–便于硬件实现齐次坐标的作用齐次坐标的作用16第第11章图形变换章图形变换主要介绍•齐次坐标•窗口到视区的变换•图形几何变换17窗口视图变换窗口...
