计算机图形学绪论
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计算机图形学绪论. 图形学的产生与发展. ● 图形学的历史 ◘ 发展简史 ◘ 图形学诞生 ◘ 显示技术 ◘ 光栅显示 ◘ 三维显示 ◘ 计算技术 ◘ 交互与应用 ◘ 图形标准 ● 图形学的应用 ● 图形学的发展. 计算机图形学影响着每一个使用计算机的人 以 视窗操作系统 (Windows) 为典型代表的 图形用户界面 (GUI) 使得每一个普通用户都可以容易地学会使用计算机。 恰如 WWW 使得计算机及其应用打破时空限制而遍及世界每一个角落。 图形学的应用标致着计算机软、硬件技术的发展水平

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图形学的产生与发展

  • ● 图形学的历史

    • ◘ 发展简史

    • ◘ 图形学诞生

    • ◘ 显示技术

    • ◘ 光栅显示

    • ◘ 三维显示

    • ◘ 计算技术

    • ◘ 交互与应用

    • ◘ 图形标准

  • ● 图形学的应用

  • ● 图形学的发展

  • 计算机图形学影响着每一个使用计算机的人

    • 以视窗操作系统(Windows)为典型代表的图形用户界面(GUI)使得每一个普通用户都可以容易地学会使用计算机。

      • 恰如WWW使得计算机及其应用打破时空限制而遍及世界每一个角落。

  • 图形学的应用标致着计算机软、硬件技术的发展水平

    • 计算机软、硬件技术的不断发展极大地推动了计算机图形学的应用和研究。

  • 计算机图形学的诞生为计算机技术与各种应用领域架设了一座“桥梁”,从而拓展了计算机的应用范围。


图形学的发展简史

  • ● 图形学的历史

    • ◘ 发展简史

    • ◘ 图形学诞生

    • ◘ 显示技术

    • ◘ 光栅显示

    • ◘ 三维显示

    • ◘ 计算技术

    • ◘ 交互与应用

    • ◘ 图形标准

  • ● 图形学的应用

  • ● 图形学的发展

  • 新的计算形式(1990's -)

  • ☆多媒体:文本及图形与音频和视频的综合

  • ☆超媒体:具有链接的多媒体

  • ☆Digital Convergence:数字电视与分布计算的融合。

    • 如交互电视,、视频点播

  • ☆信息高速公路:Infobahn

  • ☆嵌入计算和PDA

  • ☆网格计算

  • 技术内容

    技术进化

    New forms of computing (1990's -)

    Classical time-sharing is dead

    Chips are key in graphics subsystems

    3D graphics workstations (1986- now)

    2D bitmap raster displays for PCs and workstations(1972 - now)

    Vector Displays (1963 - 1980's)

    输入技术:走出实验室的廉价交互设备

    ☆ 使2D和3D图形不再“专用”;

    ☆ 3D (甚至包括时间维的4D) 图形显示

    Character Displays (1960's - now)

    年代

    1960年代

    1980年代

    1990年代

    2000年代

    1970年代


    图形学诞生

    • ● 图形学的历史

      • ◘ 发展简史

      • ◘ 图形学诞生

      • ◘ 显示技术

      • ◘ 光栅显示

      • ◘ 三维显示

      • ◘ 计算技术

      • ◘ 交互与应用

      • ◘ 图形标准

    • ● 图形学的应用

    • ● 图形学的发展

    • 交互式图形显示技术诞生

      • 1950年代中期,由麻省理工学院林肯实验室主持研制的战术防空系统SAGE标志了交互式图形显示技术的诞生。

        • 系统中包含了各地区的地理、地形信息,并能将雷达信号转换为图形在显示器上显示出来。指挥员可以通过光笔与系统交互,获取某地区更详细的信息或发出命令。

    • 交互式图形系统诞生

      • 1963年,美国麻省理工学院的Ivan Sutherland研制出了SKETCHPAD系统,由此产生了第一台光笔交互式阴极射线管显示器。

        • 利用该系统可以用光笔在图形显示器上实现拾取、定位等交互功能,系统还能跟踪光笔在相邻的点之间画直线或者以此直线段为半径画圆。

      • 在这个系统中,Ivan Sutherland引入了图元的层次表示概念和数据结构。事实上,这些方法一直被延用至今。因此,Ivan Sutherland被公认为开创交互式图形技术的奠基人,并于1988年获“图灵奖”。


    显示技术进化

    • ● 图形学的历史

      • ◘ 发展简史

      • ◘ 图形学诞生

      • ◘ 显示技术

      • ◘ 光栅显示

      • ◘ 三维显示

      • ◘ 计算技术

      • ◘ 交互与应用

      • ◘ 图形标准

    • ● 图形学的应用

    • ● 图形学的发展

    • Character Displays (1960's - now)

      • display: text plus alphamosaic pseudo-graphics

      • object and command specification: command line typing

      • control over appearance: coding for text formatting

      • application control: single task

    • Vector Displays (1963 - 1980's)

      • display: line drawings and stroke text

      • object and command specification:

        • command line typing, function keys, menus

      • control over appearance:

        • pseudo WYSIWYG (What You See Is What You Get)

      • application control: single or multitasked, host-satellite distributed computing


    显示技术进化

    • ● 图形学的历史

      • ◘ 发展简史

      • ◘ 图形学诞生

      • ◘ 显示技术

      • ◘ 光栅显示

      • ◘ 三维显示

      • ◘ 计算技术

      • ◘ 交互与应用

      • ◘ 图形标准

    • ● 图形学的应用

    • ● 图形学的发展

    • 2D bitmap raster displays (1972 - now)

      • display: windows: icons, legible text and "flat earth" graphics

      • object and command specification:

        • minimal typing via WIMP (Windows, Icons, Menus, Pointing)、

        • GUI (Graphical User-Interface):

          • point-and-click selection of menu items and objects, widgets and direct manipulation (e.g. drag and drop)

      • control over appearance:

        • WYSIWYG (and WYSIAYG)

      • application control:

        • multi-tasking, networked C/S computation and window management (even X terminals)


    显示技术进化

    • ● 图形学的历史

      • ◘ 发展简史

      • ◘ 图形学诞生

      • ◘ 显示技术

      • ◘ 光栅显示

      • ◘ 三维显示

      • ◘ 计算技术

      • ◘ 交互与应用

      • ◘ 图形标准

    • ● 图形学的应用

    • ● 图形学的发展

    • 3D graphics workstations (1986- now)

      • display:

        • real-time, pseudo-realistic images of 3D scenes

      • object and command specification:

        • 2D, 3D and nD input devices for point-and-click, widgets, direct manipulation

      • control over appearance:

        • WYSIWYG (and WYSIAYG)

      • application control:

        • multi-tasking,

        • networked (client/server) computation and window management

    • Chips are key in graphics subsystems


    计算技术进化

    • ● 图形学的历史

      • ◘ 发展简史

      • ◘ 图形学诞生

      • ◘ 显示技术

      • ◘ 光栅显示

      • ◘ 三维显示

      • ◘ 计算技术

      • ◘ 交互与应用

      • ◘ 图形标准

    • ● 图形学的应用

    • ● 图形学的发展

    • Classical time-sharing is dead

      • PCs and Workstations merging in distributed heterogenous computer networks; 1:n → n:1

    • New forms of computing (1990's -)

      • multimedia: text and graphics synchronized with sound, video

      • hypermedia: multimedia with links

      • "Digital Convergence": merging of digital television and distributed computing,

        • consumer electronics: set-top computers (e.g., for Interactive TV, Video-On-Demand), "telecomputers"

      • The Information Superhighway/Infobahn

      • embedded computing (PDA's)

      • ubiquitous computing


    交互与应用技术进化

    • ● 图形学的历史

      • ◘ 发展简史

      • ◘ 图形学诞生

      • ◘ 显示技术

      • ◘ 光栅显示

      • ◘ 三维显示

      • ◘ 计算技术

      • ◘ 交互与应用

      • ◘ 图形标准

    • ● 图形学的应用

    • ● 图形学的发展

    • Input technology: inexpensive interaction devices from research lab into marketplace

      • makes 2D and 3D graphics no longer “special”

      • kids using computer graphics with Nintendo Data Glove, soon Sega VR game with HMD and input devices

      • 3D (even time-varying, "4D") illustrations as clip art/clip models

    • Application Distinctions

      • 2D - Paint pixels vs. Draw (and manipulate) "objects":

      • Model/View/Controller framework

      • 3D - object modeling vs. image synthesis (rendering)


    图形标准

    • ● 图形学的历史

      • ◘ 发展简史

      • ◘ 图形学诞生

      • ◘ 显示技术

      • ◘ 光栅显示

      • ◘ 三维显示

      • ◘ 计算技术

      • ◘ 交互与应用

      • ◘ 图形标准

    • ● 图形学的应用

    • ● 图形学的发展

    • 第一次图形标准会议:

      • 1974年,美国计算机协会图形学专业委员会(ACM SIGGRAPH)召开的一个主题为“与机器无关的图形技术”工作会议。

      • 该委员会于1979年提出了3D CORE图形软件标准。

    • 第一个图形标准:

      • 经国际标准组织ISO和美国国家标准局ANSI批准的第一个二维图形软件包图形标准是图形核心系统GKS(Graphical Kernal System)。。

      • 它的三维扩充GKS-3D在1988年被批准为三维图形软件标准。

    • 第二个图形标准:

      • ISO组织批准的第二个图形软件标准是“程序员层次式交互图形系统”PHIGS (Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics System),它支持三维图形的层次嵌套结构,一个图形结构都可以成为更复杂图形对象的组成部分。此后,PHIGS又扩充为PHIGS+。

    • 事实标准(ad hoc Standard):

      • 在工业界被广泛应用的标准。如:SGI等公司的Open GL;微软公司的DirectX;X财团的X-Window;Adobe公司的Postscript等。


    计算机图形学应用源于艺术、科学、工程技术、音乐、电影制作等领域;随着计算机软、硬件性能的日趋提高和成本的逐步下降,它也反过来被广泛应用于这些领域。计算机图形学应用源于艺术、科学、工程技术、音乐、电影制作等领域;随着计算机软、硬件性能的日趋提高和成本的逐步下降,它也反过来被广泛应用于这些领域。

    实际上,计算机图形学及其应用已经渗透到科研、工程、商业、艺术等社会生活和工业生产的几乎一切领域,并与这些领域自身发展相互推动和促进,

    图形学的应用举例

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展


    简称为计算机图形学应用源于艺术、科学、工程技术、音乐、电影制作等领域;随着计算机软、硬件性能的日趋提高和成本的逐步下降,它也反过来被广泛应用于这些领域。CAD的计算机辅助设计方法现已频繁地应用于大楼、汽车、飞机、轮船、宇宙飞船、计算机、纺织品和许许多多其它产品的设计中。

    计算机图形学的主要应用是在设计方面尤其是工程和建筑系统,现在几乎所有的产品都由计算机来设计。

    线框图可让设计者较快地对产品外形进行交互设计。

    为设计者提供多窗口环境,不同的显示窗口展示放大的部分或物体的不同视图。

    线框式实时动画。

    立体光照效果和真实感曲面绘制技术生成产品广告图片。

    建筑设计师使用交互式图形技术进行平面布局。

    计算机辅助设计

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展

    工程图纸

    建筑物设计布局

    产品效果图


    科学计算可视化计算机图形学应用源于艺术、科学、工程技术、音乐、电影制作等领域;随着计算机软、硬件性能的日趋提高和成本的逐步下降,它也反过来被广泛应用于这些领域。

    数学图形函数的图形;

    分形图形、拓扑结构图形、CT数据可视化;

    气象卫星数据的天气变化趋势图;

    彩色编码、等值线、图表;曲面绘制、 体视化。

    可视化技术

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展

    体视化技术

    流场的可视化

    气象卫星云图


    商业可视化计算机图形学应用源于艺术、科学、工程技术、音乐、电影制作等领域;随着计算机软、硬件性能的日趋提高和成本的逐步下降,它也反过来被广泛应用于这些领域。(图示图形学)

    数据的可视化:给出多个参数之间关系的显示图

    条形图、折线图、曲面图、饼图。

    图示图形学是可视化的一个主要应用领域,用来生成报告插图;为研究报告、管理报告、消费信息公报和其他类型报告中概括总结财政、统计、数学、科学和经济数据。

    可视化技术

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展


    信息可视化计算机图形学应用源于艺术、科学、工程技术、音乐、电影制作等领域;随着计算机软、硬件性能的日趋提高和成本的逐步下降,它也反过来被广泛应用于这些领域。(信息图形化)

    形象思维:信息的符号或形状表示。

    可视化技术

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展

    物体构造图

    网页结构图

    网页设计图


    地理信息系统计算机图形学应用源于艺术、科学、工程技术、音乐、电影制作等领域;随着计算机软、硬件性能的日趋提高和成本的逐步下降,它也反过来被广泛应用于这些领域。(Geographic information system,GIS)是计算机图形学的一个重要应用领域,它也可以看作是计算可视化的一个应用领域。

    地理信息系统是多学科集成的基础平台,地理信息系统集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体。

    可用于地理相关信息的搜集、存储、管理和分析。

    多时相、多数据源、时空结合、定性与定量相结合的综合分析技术。

    资源、环境管理和政府部门决策的重要技术手段之一。

    地理图、地形图、森林分布图、人口分布图、矿藏分布图、气象图、水资源分布图。

    地理信息系统

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展


    各种教学模型:计算机图形学应用源于艺术、科学、工程技术、音乐、电影制作等领域;随着计算机软、硬件性能的日趋提高和成本的逐步下降,它也反过来被广泛应用于这些领域。

    计算机生成的物理模型、财政模型、人口趋势模型和经济系统模型常用作教学的辅助工具。

    物理系统的模型、哲学系统或彩色编码流图等可以帮助学员理解。

    图形化的课件和教案等。

    操作模拟:交通工具模拟驾驶。

    教学培训

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展


    计算机图形学广泛使用于美术和商用艺术应用中。计算机图形学广泛使用于美术和商用艺术应用中。

    动画、电影、广告、科教演示、电子游戏。

    设计物体外形及描述物体的运动。

    图形对象可以被混合进实景中;

    将一个人或对象变成另一个(变形)。

    主要应用包括:

    生成美术电子图画;绘制产品逼真图片;二维平面设计;动画、广告等设计。

    计算机艺术

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展


    计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物,是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门高新技术,计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物,是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门高新技术,

    综合利用计算机科学、艺术、数学、物理学和其它相关学科知识,用计算机生成绚丽多彩的连续的虚拟真实画面。

    《魔鬼终结者》、《侏罗纪公园》、《玩具总动员》、《泰坦尼克》、《恐龙》等优秀电影中,可以充分领略到计算机动画的高超魅力。1993年,电影《侏罗纪公园》获得该年度的奥斯卡最佳视觉效果奖。

    计算机动画

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展


    特色之一:计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物,是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门高新技术,多媒体

    信息媒体包括文本、图形、图象、声音、动画、视频。

    特色之二:交互性

    主要发生在用户与图形对象之间(GUI)。

    多媒体系统

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展


    九十年代以来的人机交互是以计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物,是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门高新技术,WIMP为特征的图形用户界面

    W指窗口(Window):用户可以随意在屏幕上创建、移动、缩放窗口,在不同的窗口中执行不同的任务;

    I指图标(Icon):它形象化地标示一个对象或功能;

    M指菜单(Menu):提供选项功能,避免命令记忆之苦;

    P指定位设备(Pointing Devices):便于用户对屏幕对象进行直接操作。

    图形用户接口的主要部分是一个允许用户显示多个窗口区域的窗口管理程序。每一窗口可以获得包括图形和非图形显示在内的不同处理。

    视窗操作系统:多窗口系统,

    如:Window、X-Window系统等

    各种应用系统:可视化图形界面。

    图形用户接口

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展


    临境计算机动画是计算机图形学和艺术相结合的产物,是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门高新技术,:听觉、视觉和触觉。

    多通道自然交互:手势、眼神、表情、声音和触力。

    虚拟现实

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

      • ◘ 辅助设计

      • ◘ 计算可视化

      • ◘ 商业可视化

      • ◘ 信息可视化

      • ◘ GIS系统

      • ◘ 教学培训

      • ◘ 计算机艺术

      • ◘ 计算机动画

      • ◘ 多媒体系统

      • ◘ 用户接口

      • ◘ 虚拟现实

    • ● 图形学的发展


    计算机图形学是计算机科学中最活跃的分支之一,以图形用户界面和可视化技术为代表的计算机图形学及其应用在计算机技术的发展中有着十分重要的作用。计算机图形学是计算机科学中最活跃的分支之一,以图形用户界面和可视化技术为代表的计算机图形学及其应用在计算机技术的发展中有着十分重要的作用。

    目前计算机图形学学科发展日新月异,应用领域不断拓展,相关学科相互重叠和渗透,图形学涉及的内容和应用更加广泛。

    图形学的研究动态

    • ● 图形学的历史

    • ● 图形学的应用

    • ● 图形学的发展

      • ◘ 规则形体

      • ◘ 不规则形体

      • ◘ 物理造型

      • ◘ 真实感图形

      • ◘ 图像绘制

      • ◘ 人机交互

      • ◘ 网络应用


    规则形体可以用欧氏几何方法来描述,规则形体的几何模型是数据模型。

    非均匀有理B样条NURBS

    造型能力强,可以精确标示圆锥曲线、曲面,

    具有几何不变性。

    实体造型技术Solid modeling

    能全面地反映物体的信息。

    特征造型Feature Modeling

    它将物体表示成一组特征的集合,同一类物体具有相同的特征集,不同的特征值刻画不同型号的物体。

    非流形造型Non-manifold Modeling

    允许有悬挂的点、线、面和体信息,以保证适应不同的应用,尤其是工程分析。

    规则形体造型

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      • ◘ 规则形体

      • ◘ 不规则形体

      • ◘ 物理造型

      • ◘ 真实感图形

      • ◘ 图像绘制

      • ◘ 人机交互

      • ◘ 网络应用


    不规则形体一般是由 几何数据与一个过程共同描述的。

    如:山、水、草、树、云、烟、水等自然界中丰富多彩的景物,造型不能仅用欧氏几何描述的形体。

    不规则形体描述的几何数据表征其内在几何性质

    不规则形体描述的一个过程可能:

    几个简单的仿射变换;

    一个简单的文法;

    一个简单的递归过程;

    一个动力系统方程。 

    旋转

    缩放拷贝

    平移

    不规则形体造型

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    随机函数

    Sierpinski三角形是由三角形的顶点坐标和递归过程(递归地去除三角形中的1/4区域)。

    仿射变换

    文法描述


    自然界中的不规则物体表面具有 无穷细节,不能用只具有整数维的几何方法来描述。

    分形(fractal)指的是数学上的一类几何形体,在任意尺度上都具有复杂并且精细的结构。

    一般来说分形几何体都是自相似的,即图形的每一个局部都可以被看作是整体图形的一个缩小的复本,

    它的维数介于2和3之间。

    分形几何

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      • ◘ 真实感图形

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    表面纹理:

    将扫描照片得到的木纹图像映射到计算机桌面上;

    将一幅山水画映射到物体表面或墙壁上;

    以产生更加逼真的物体。

    几何纹理:

    通过扰动物体表面微观形状来产生凹凸不平的视觉效果。

    纹理映射

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    用许多简单的 分数小粒子作为基本元素来表示一个不规则地运动着的模糊物体(如烟、雾)。

    这些“粒子”都具有“生命”,它们在系统中经历了“出生”、“运动生长”与“死亡”期;

    粒子的运动和生命过程就构成一幅动态场景。

    粒子系统

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    粒子系统模拟雨水

    粒子系统模拟植物的形态

    粒子系统模拟宇宙


    它通常将一组产生式规则应用到初始物体,从而增加与原形状协调的细节层次。它通常将一组产生式规则应用到初始物体,从而增加与原形状协调的细节层次。

    给定一组产生式规则,形状设计者可以从给定初始物体到最终物体结构的每一次变换中应用不同的规则。

    L系统(L-grammars)是形状文法的典型例子

    形状文法

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      • ◘ 真实感图形

      • ◘ 图像绘制

      • ◘ 人机交互

      • ◘ 网络应用


    基于物理的造型它通常将一组产生式规则应用到初始物体,从而增加与原形状协调的细节层次。

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      • ◘ 规则形体

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      • ◘ 真实感图形

      • ◘ 图像绘制

      • ◘ 人机交互

      • ◘ 网络应用

    • 传统的造型方法中的模型是通过几何数据及拓扑结构来表示的。

    • 在复杂的场境中,模型及它们之间的相互关系相当复杂,可能是静态的,也可能是不断变化。

      • 例如:物体在相互碰撞时的复形及运动状态的改变。

    • 基于物理的造型根据物体本身的物理特性及其所遵循的物理规律,自动地产生它在各种状态下的模型。


    真实感图形显示它通常将一组产生式规则应用到初始物体,从而增加与原形状协调的细节层次。

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      • ◘ 物理造型

      • ◘ 真实感图形

      • ◘ 图像绘制

      • ◘ 人机交互

      • ◘ 网络应用

    • 真实感图形指的是能较逼真地表示真实世界的图形,

      • 这种真实观来自于空间中物体的相对位置、相互遮挡关系、光线传播产生的明暗过渡色彩,等等。

      • 要绘制真实感图形,必须:

        • 设置光源,

        • 模拟光线传播的效果以产生明暗过渡的色彩;

        • 消除隐藏线、隐藏面,以反映物体的遮挡关系;

        • 投影以产生近大远小的立体效果。


    基于图像的绘制它通常将一组产生式规则应用到初始物体,从而增加与原形状协调的细节层次。

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    • ● 图形学的发展

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      • ◘ 不规则形体

      • ◘ 物理造型

      • ◘ 真实感图形

      • ◘ 图像绘制

      • ◘ 人机交互

      • ◘ 网络应用

    • 通过图像分析等手段从真实世界中直接获取对象的几何(形状)信息和表面纹理信息(照片);

    • 以它为基础,结合分形、粒子和纹理等技术,就可避免建模而产生逼真度更高的图形。

      • 可用于复杂场景中漫游的情况。


    人机交互技术它通常将一组产生式规则应用到初始物体,从而增加与原形状协调的细节层次。

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    • ● 图形学的发展

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      • ◘ 不规则形体

      • ◘ 物理造型

      • ◘ 真实感图形

      • ◘ 图像绘制

      • ◘ 人机交互

      • ◘ 网络应用

    • 三维空间交互:虚拟模拟环境技术;

    • 多通道技术:利用人的视觉、听觉、触觉、运动等多个通道进行人机交互,以提高输入输出带宽;

    • 自然化/非精确性:提高计算机对人随意输入信息的理解能力,即智能化(纸笔输入模式)。


    网络技术结合它通常将一组产生式规则应用到初始物体,从而增加与原形状协调的细节层次。

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      • ◘ 物理造型

      • ◘ 真实感图形

      • ◘ 图像绘制

      • ◘ 人机交互

      • ◘ 网络应用

    • Web浏览器(图形用户界面);

    • 图形成为衡量网页美观、信息含量的重要标准;

      • 网上的媒体中,图形图象是其中最重要的一种;

    • 虚拟现实建模语言(VRML)使用户在三维虚拟场景中漫游,网络空间(Cyberspace)成为可能。


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