第1章 計算機圖形學概述

-五第1章計算機圖形學概述

第1章計算機圖形學概述

L1計算機圖形學及其研究內容

1.2計算機圖形學的相關領域和學科

L3計算機圖形學的發(fā)展

L4計算機圖形學的主要應用領域

L5計算機圖形學當前的研究動態(tài)

習題

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1.1計算機圖形學及其研究內容

1.1.1計算機圖形學

計算機圖形學(ComputerGraphics)是20世紀60年代

以來發(fā)展迅速、應用廣泛的綜合性學科。世界各國的

專家學者對計算機圖形學有著各自的定義。德國的

WolfgangKGiloi給出的定義是：計算機圖形學由數(shù)據

結構、圖形算法和語言構成。

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圖1.1計算機圖形學應用示例（DICOMED公司提供）

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1.圖形

計算機圖形學的研究對象是圖形。廣義的說，能夠

在人的視覺系統(tǒng)中形成視覺印象的客觀對象都可稱為

圖形。它既包括了各種幾何圖形以及由函數(shù)式、代數(shù)

方程和表達式所描述的圖形，也包括了來自各種輸入媒

體的圖景、圖片、圖案、圖像以及形體實體等。

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2.圖形信息的特點

圖形信息是一種重要的信息類型，它直接明了，含

義豐富，具有以下特點：

1）圖形信息表達直觀,易于理解

在科學技術高度發(fā)達的今天，圖形信息顯示出任何

語言無法比擬的優(yōu)越性，它能直接反映出客觀世界變幻

無窮的圖像，供全人類所共享,不受語言限制。

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2）圖形信息表示準確、精練

圖形給人一瞬間把握整體的特點，它比文字更加簡

明精練，而文字要逐字逐句逐段聯(lián)系起來才能理解，真是

“一幅圖勝過千言萬語”。

3）圖形信息能“實時”地反應過程的變化規(guī)律

連續(xù)變化的圖形信息能更“實時”地反映生產和科

學研究與實驗過程，并從中發(fā)現(xiàn)起決定作用的因素和關

系。

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4）圖形信息的信息量較大

“一幅圖勝過千言萬語”，這從另外一個角度也說

明圖形中包含的信息量較大，因此，圖形如何在計算機

中表示,也是計算機圖形學研究的內容之一。

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3.圖形在計算機中的表示

計算機中表示帶有顏色及形狀信息的圖形常用以

下兩種方法：

1）點陣法

點陣法通過枚舉出圖形中所有的點來表示圖形，它

強調圖形由哪些點構成，這些點具有什么樣的顏色，即

點陣法是用具有灰度或色彩的點陣來表示圖形的一種

方法。在計算機中表示圖形最常用的是點陣法。

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2）參數(shù)法

參數(shù)法用圖形的形狀參數(shù)和屬性參數(shù)來表示圖形。

形狀參數(shù)指的是描述圖形的方程或分析表達式的系數(shù)、

線段和多邊形的端點坐標等。屬性參數(shù)則包括顏色、

線型等。

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4.計算機圖形系統(tǒng)的概念

1）計算機圖形系統(tǒng)的組成

計算機圖形系統(tǒng)是為了支持圖形應用程序便于實

現(xiàn)圖形的輸入、處理、輸出而設計的計算機硬件和軟

件的組合體。沒有繪圖系統(tǒng)的支撐,就會使圖形應用程

序的編寫極為困難，計算機圖形學潛在的用途也難以開

發(fā)。

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計算機圖形系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。計算

機圖形系統(tǒng)的基本物理設備統(tǒng)稱為硬件，它包括主機及

大容量外存儲器、顯示處理器、圖形輸出和圖形輸入

設備。其中圖形顯示器、打印機、繪圖機、鍵盤、

數(shù)字化儀和光筆等供系統(tǒng)配置時由用戶選用。

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;圖形輸出設備，

;?............>1輸出

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顯示器■?國麗

：......X輸入

一3±……

:圖形輸入設備：

圖1.2(a)計算機圖形系統(tǒng)的功能

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廠圖形應用數(shù)據結構

P圖形軟件圖形應用軟件

圖

形