電腦圖形學第一章—緒論

 所用教材：《電腦圖形學基礎》（第二版）陸楓 何雲峰 編著

主要參考書目
孫家廣，電腦圖形學（第三版），清華大學出版社，1999。
Donald Hearn,M.Pauline Baker著,  蔡士傑等譯，電腦圖形學（第三版），電子工業出版社，2005。
Dave Shreiner等著，鄧鄭祥譯，OpenGL編程指南（第四版），人民郵電出版社，2005。

第一章  緒論

1.1電腦圖形學的概念
   電腦圖形學（CG，Computer Graphics）是研究怎樣利用電腦來顯示、產生和處理圖形的原理、方法和技術的一門學科。
Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.

電腦圖形學研究的對象：
幾何圖形、圖片映像、圖形實體   方程、函數
能夠在人的視覺系統中形成視覺印象的客觀對象都稱為圖形。

圖形的表示：
點陣法是用具有顏色資訊的點陣來表示圖形的一種方法，它強調圖形由哪些點組成，並具有什麼灰階或色彩。
參數法是以電腦中所記錄圖形的形狀參數與屬性參數來表示圖形的一種方法。
通常把參數法描述的圖形叫做圖形（Graphics）
把點陣法描述的圖形叫做圖象（Image）

與電腦圖形學相關的學科：
電腦圖形學（CG）試圖從非圖象形式的資料描述來產生（逼真的）圖象。
數字圖象處理(Digital Image Processing)旨在對圖象進行各種加工以改善圖象的視覺效果。
電腦視覺(Computer Vision)是研究用電腦來類比生物外顯或宏觀視覺功能的科學和技術。

1.2圖形軟體的發展及軟體標準的形成
近二十年中，國際標準組織ISO已經批准和正在討論的與電腦圖形有關的標準有：GKS、GKS-3D、PHIGS、CGM、CGI、IGES、STEP。
事實標準：SGI的OpenGL，微軟的Direct X，Adobe的Postscript等。

1.3 電腦圖形學的應用
電腦輔助設計與製造（CAD/CAM）：
CAD通過互動圖形裝置對組件進行設計和描述，產生工程略圖（線框圖）或者更接近實際物體的透視圖等，通過迅速地將各種修改資訊進行組合，使用者可以自由、靈活地對圖形進行實驗性改動和形體顯示。
CAM技術在各種工業製造業中得到廣泛的應用。

電腦輔助教學
    電腦圖形顯示與處理技術已廣泛地應用於電腦輔助教學系統中，它可以使教學過程，特別是基礎學科的教學過程形象、直觀和生動。

辦公自動化和電子出版技術
    圖形顯示技術在辦公自動化和交易處理中的應用，有助於資料及其相互關係的有效表達，因而有利於人們進行正確的決策；圖文並茂的電子排版系統代替了傳統的鉛字排版，這是印刷史上的一次革命。

電腦藝術
    電腦圖形技術已廣泛應用於各種圖案、花紋、工藝外形及傳統的油畫、中國國畫和書法等藝術品的製作，為創作藝術和商品藝術提供了更為廣闊的空間。

圖形化使用者介面（GUI, Graphical User Interface）
    典型的圖形化使用者介面包含一個視窗管理程式、菜單顯示和圖符等。

電腦動畫：電腦動畫是指用程式產生一系列的景物畫面，其中當前幀畫面是對前一幀畫面的部分修改。

電腦圖形學的研究動態
虛擬現實（Virtual reality）
     由電腦產生的一個即時三維空間。使用者在其間可以“自由”地運動，隨意觀察周圍的景物，並可以通過一些特殊的裝置與虛擬物體進行互動操作，使使用者產生一種身臨其境的感覺。
沉浸（Immersion）：全方位投入，使使用者產生身臨其景的感覺。
互動（Interaction）：響應使用者的各種輸入手勢、語言命令以及身體動作。
構想（Imagination）：生動形象地反映設計者的思想。

虛擬現實的關鍵技術：
能以即時的速度產生有逼真感的景物圖形。
能高精度的跟蹤使用者的頭和手。
頭戴顯示器能產生高解析度圖象和較大的視角。
能對使用者的動作產生力反饋。
執行個體（VRML，虛擬現實建模語言）

科學計算可視化
    運用電腦圖形學和影像處理技術，將科學計算過程中及計算結果的資料轉換為圖形及映像在螢幕上顯示出來並進行互動處理的理論、方法和技術。

並行圖形處理：
多電腦的並行圖形處理
多圖形顯示子系統（顯卡）實現並行計算
多GPU/VPU的平行處理