一、Definition
计算机图形学定义：（Collection of Images and Videos）
计算机图形学是研究如何利用计算机生成、处理和显示图形的一门学科。
图形：
形成视觉印象中的客观或想象中的对象。
构成图形的两要素：
1、 刻画形状的点、线、面、体等几何要素
2、反映物体表面属性或材质的灰度颜色等非几何要素
图形的分类：
1、基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等。
2、明暗图（Shanding），就是通常所说的真实感图形。
图形的两种表示方法：
1、点阵法：枚举出图形中所有的点来表示图形，强调图形由点构成，及其点的属性（颜色）：像素图或图象。
2、参数法： 由图形的形状参数和属性参数来表示图形。
形状参数：方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等。
属性参数：颜色、线型等，简称图形。
二、图形学处理过程
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、 三维图形的基本问题
1、在二维屏幕上如何显示三维物体？
分析：显示器屏幕、绘图纸等是二维的，显示对象是三维的，而三维显示设备正在研制中
解决方法：投影
2、如何表示三维物体？
分析：
二维形体的表示：直线段、折线、曲线段、多边形区域
二维形体的输入：简单（图形显示设备与形体的维数一致）
三维形体的表示：空间直线段、折线、曲线段、多边形、曲面片
三维形体的输入、运算、有效性保证：困难
解决方法：
各种用于形体表示的理论、模型、方法
3、如何反映遮挡关系？
分析：
物体之间或物体的不同部分之间存在相互遮挡关系
遮挡关系是空间位置关系的重要组成部分
解决方法：
消除隐藏面与隐藏线
4、如何产生真实感图形？
分析：
何谓真实感图形： 逼真的、示意的
人们观察现实世界产生的真实感来源于：
空间位置关系 - 近大远小的透视关系和遮挡关系
光线传播引起的物体表面颜色的自然分布
解决方法：
建立光照明模型、开发真实感、图形绘制方法
三、 三维图形的显示流程图
观察变换：从世界坐标系到观察坐标系的变换
采用二维裁剪的三维图形显示流程图：
在投影之前裁剪的理由：
1、三维物体的表面通常被离散表示成多边形或折线，而对这类简单图元，三维裁剪同样比较简单。
2、三维图形在显示过程中需要被消隐，做这个工作要有图形的深度信息，所以必须在投影之前完成。
四、图形学主要的应用领域
工业领域（CAD）
商业娱乐领域（电影游戏动画）
军事领域（虚拟现实与仿真）
医学应用
虚拟现实（VR）交互设备
家庭交互娱乐设备
五、绘制理论方法与技术
光照明模型
真实感绘制技术（多种多样）
加速绘制手段
六、 图形学研究内容和方法
1、 modeling + Rendering via I/O
modeling:构造实体（2D，3D）
rendering：使3D物体看起来更象；
各种输入输出（图形）设备
2、客观和主观实体的计算机表示
真实的
虚拟的
3、 主要目标：
更逼真的表达、更快捷的方法、更方便的交互
4、外形设计与游戏动画的研究内容和目标
七、图形（Graphics）与图象（Image）
图象：纯指计算机内以位图（Bitmap）形式存在的灰度或者彩色信息
图形：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
Graphic 与Image 的对比：
graphics image
1、数据量很少 数据量很大
2、有结构，便于编辑修改 无结构，不便于编辑修改
3、能准确表示3D景物，易于生成所需的不同视图 3D景物的信息已部分丢失，很难生成不同的视图
4、生成视图需要复杂、计算 生成视图不需要复杂的计算
5、自然景物的表示很困难 自然景物的表示不困难
6、国际标准：GKS，PHIGS，OpenGL，WMF，VRML； 国际标准：
CGM，STEP JBIG，JPEG，IPI/IIF;TIFF
7、编辑软件（绘图软件）： 编辑软件（图象处理软件）：
AutoCAD，Pro/E Photshop,Photostyler
八、相关学科
CAGD（计算几何）
逼近论（计算数学）
代数与几何
图象处理
视频处理
计算机视觉和模式识别
