计算机图形学基础：从二维到三维的艺术创作

"计算机艺术-计算机图形学ppt第一章" 计算机图形学是一门涉及广泛的学科，主要探讨如何在计算机中表示、生成、处理和显示图形。它在计算机科学中扮演着重要角色，尤其在当前数字化时代，被广泛应用于艺术创作、工程设计、科学研究等多个领域。本章内容主要涵盖计算机图形学的基础概念、发展历程以及与图像的区别。 计算机图形学的研究内容主要包括图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真和虚拟现实等。这些内容不仅涉及到图形的数学表示，还涵盖了硬件支持、软件实现以及用户与图形之间的互动。 图形与图像有着明显的区别。图像通常指的是位图形式的灰度信息，是像素的集合，强调的是颜色和亮度信息。而图形则包含几何属性，更关注场景的几何结构，由几何模型和物理属性共同构成。图形可以分为基于线条信息表示的类型和明暗图（Shading）。 计算机图形学的历史可以追溯到20世纪50年代。1950年，美国MIT的旋风I号计算机配备了第一台图形显示器。随后，图形设备和技术不断发展，如滚筒式绘图仪和数控机床演变成平板式绘图仪。到了1960年代，MIT的I.E. Sutherland提出了Sketchpad系统，为人机交互的图形设计奠定了基础，而Pierre Bézier的Bézier曲线和曲面理论对后续的图形设计软件产生了深远影响。进入70年代，光栅图形学开始繁荣，出现了区域填充、裁剪、消隐等基本图形处理技术，并逐渐标准化，如ACM的“核心图形系统”和ISO的CGI、CGM、GKS、PHIGS标准。 真实感图形学在70年代也取得了重大进展，光反射模型的提出使得图形更加逼真。Bouknight的光反射模型和Gourand的漫反射模型+插值的思想，为后续的渲染技术打下了基础。 计算机图形学是计算机科学中的关键分支，它的发展历程展示了技术从初级阶段到高级复杂应用的演进，影响了我们的生活和工作方式，尤其是在数字艺术、电影特效、游戏开发等领域。随着技术的不断进步，计算机图形学将继续引领我们进入更加真实、沉浸式的数字世界。