一、Definition
計(jì)算機(jī)圖形學(xué)定義：（Collection of Images and Videos）
? ? ? ?計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究如何利用計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形的一門學(xué)科。
圖形：
????????形成視覺印象中的客觀或想象中的對(duì)象。
構(gòu)成圖形的兩要素：
????????1、 刻畫形狀的點(diǎn)、線、面、體等幾何要素
????????2、反映物體表面屬性或材質(zhì)的灰度顏色等非幾何要素
圖形的分類：
????????1、基于線條信息表示的，如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等。
????????2、明暗圖（Shanding），就是通常所說的真實(shí)感圖形。
圖形的兩種表示方法：
????????1、點(diǎn)陣法：枚舉出圖形中所有的點(diǎn)來表示圖形，強(qiáng)調(diào)圖形由點(diǎn)構(gòu)成，及其點(diǎn)的屬性（顏色）：像素圖或圖象。
????????2、參數(shù)法： 由圖形的形狀參數(shù)和屬性參數(shù)來表示圖形。
形狀參數(shù)：方程或分析表達(dá)式的系數(shù)，線段的端點(diǎn)坐標(biāo)等。
屬性參數(shù)：顏色、線型等，簡(jiǎn)稱圖形。
二、圖形學(xué)處理過程
????????1、The Graphics Process：Summary
????????2、The Graphics Process:Geometric Modeling
????????3、The Graphics Process: 3D Animation
????????4、The Graphics Process：Texturing
????5、The Graphics Process：Rendering
???6、The Graphics Process：Image Storage and Display
三、 三維圖形的基本問題
1、在二維屏幕上如何顯示三維物體？
????????分析：顯示器屏幕、繪圖紙等是二維的，顯示對(duì)象是三維的，而三維顯示設(shè)備正在研制中
????????解決方法：投影
2、如何表示三維物體？
分析：
????????二維形體的表示：直線段、折線、曲線段、多邊形區(qū)域
????????二維形體的輸入：簡(jiǎn)單（圖形顯示設(shè)備與形體的維數(shù)一致）
????????三維形體的表示：空間直線段、折線、曲線段、多邊形、曲面片
????????三維形體的輸入、運(yùn)算、有效性保證：困難
解決方法：
????????各種用于形體表示的理論、模型、方法
3、如何反映遮擋關(guān)系？
分析：
????????物體之間或物體的不同部分之間存在相互遮擋關(guān)系
????????遮擋關(guān)系是空間位置關(guān)系的重要組成部分
解決方法：
????????消除隱藏面與隱藏線
4、如何產(chǎn)生真實(shí)感圖形？
分析：
? ? 何謂真實(shí)感圖形： 逼真的、示意的
? ? 人們觀察現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生的真實(shí)感來源于：
空間位置關(guān)系 - 近大遠(yuǎn)小的透視關(guān)系和遮擋關(guān)系
光線傳播引起的物體表面顏色的自然分布
解決方法：
????????建立光照明模型、開發(fā)真實(shí)感、圖形繪制方法
三、 三維圖形的顯示流程圖
? ? 觀察變換：從世界坐標(biāo)系到觀察坐標(biāo)系的變換
采用二維裁剪的三維圖形顯示流程圖：
在投影之前裁剪的理由：
????1、三維物體的表面通常被離散表示成多邊形或折線，而對(duì)這類簡(jiǎn)單圖元，三維裁剪同樣比較簡(jiǎn)單。
????2、三維圖形在顯示過程中需要被消隱，做這個(gè)工作要有圖形的深度信息，所以必須在投影之前完成。
四、圖形學(xué)主要的應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)領(lǐng)域（CAD）
商業(yè)娛樂領(lǐng)域（電影游戲動(dòng)畫）
軍事領(lǐng)域（虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真）
醫(yī)學(xué)應(yīng)用
虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）交互設(shè)備
家庭交互娛樂設(shè)備
五、繪制理論方法與技術(shù)
光照明模型
真實(shí)感繪制技術(shù)（多種多樣）
加速繪制手段
六、 圖形學(xué)研究?jī)?nèi)容和方法
1、 modeling + Rendering? via I/O
modeling:構(gòu)造實(shí)體（2D，3D）
rendering：使3D物體看起來更象；
各種輸入輸出（圖形）設(shè)備
2、客觀和主觀實(shí)體的計(jì)算機(jī)表示
真實(shí)的
虛擬的
3、 主要目標(biāo)：
更逼真的表達(dá)、更快捷的方法、更方便的交互
4、外形設(shè)計(jì)與游戲動(dòng)畫的研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)
七、圖形（Graphics）與圖象（Image）
圖象：純指計(jì)算機(jī)內(nèi)以位圖（Bitmap）形式存在的灰度或者彩色信息
圖形：含有幾何屬性，或者說更強(qiáng)調(diào)場(chǎng)景的幾何表示，是由場(chǎng)景的幾何模型和景物的物理屬性共同組成的
Graphic 與Image 的對(duì)比：
graphics image
1、數(shù)據(jù)量很少 數(shù)據(jù)量很大
2、有結(jié)構(gòu)，便于編輯修改 無結(jié)構(gòu)，不便于編輯修改
3、能準(zhǔn)確表示3D景物，易于生成所需的不同視圖 ? ? 3D景物的信息已部分丟失，很難生成不同的視圖
4、生成視圖需要復(fù)雜、計(jì)算 生成視圖不需要復(fù)雜的計(jì)算
5、自然景物的表示很困難 自然景物的表示不困難
6、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：GKS，PHIGS，OpenGL，WMF，VRML；? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：
CGM，STEP JBIG，JPEG，IPI/IIF;TIFF
7、編輯軟件（繪圖軟件）： 編輯軟件（圖象處理軟件）：
AutoCAD，Pro/E Photshop,Photostyler
八、相關(guān)學(xué)科
CAGD（計(jì)算幾何）
逼近論（計(jì)算數(shù)學(xué)）
代數(shù)與幾何
圖象處理
視頻處理
計(jì)算機(jī)視覺和模式識(shí)別
