计算机图形学与科学计算可视化简介

"科学计算可视化-计算机图形学的ppt" 计算机图形学是计算机科学的一个重要分支，它专注于利用计算机来创建、处理和显示图形。这个领域的发展源于20世纪50年代，当时MIT通过示波器式的CRT显示器和光笔交互系统开始了图形显示器的研究。Ivan E. Sutherland的博士论文“Sketchpad：一个人-机通信的图形系统”对计算机图形学的诞生起到了关键作用，他的工作开创了交互式计算机图形学的新篇章，他也因此被誉为“计算机图形学之父”。 计算机图形学的应用广泛，涵盖了医学、遥感、流体力学、气象学、核爆炸模拟等多个领域。例如，科学计算可视化技术使得我们能够将抽象的大量数据转化为直观的图形，便于理解和分析。Costa-Hoffmann-Meeks极小曲面是这一领域的应用实例之一，它们在数学中有着重要的理论和实际意义。 学习计算机图形学需要一定的前置知识，包括高等数学、线性代数、画法几何与机械制图的基础，以及C/C++或其他具备绘图功能的编程语言和数据结构的理解。掌握这些基础知识后，学生应能了解计算机图形学的发展概况，理解计算机绘图系统的软硬件组成，并能掌握基本的图形算法和理论，从而具备图形程序设计能力。 教学内容通常包括以下几个方面： 1. 计算机图形学基础：涵盖图形学的基本概念和原理。 2. 几何与坐标变换：学习如何在不同的坐标系之间转换图形。 3. 投影技术：包括透视投影和平行投影，用于模拟真实世界中的光线投射效果。 4. 交互绘图技术：如光笔、鼠标等输入设备的使用，以及图形用户界面的设计。 5. 真实感图形生成：涉及光照模型、纹理映射等，以提高图形的视觉逼真度。 6. 曲线与曲面：研究如何数学地描述和绘制复杂的二维和三维形状。 7. 几何建模：学习如何构建和操作复杂的几何对象。 8. 计算机图形学的应用：探讨图形学在各个领域的实际应用，如游戏开发、电影特效、虚拟现实等。 当前计算机图形学的研究热点可能包括高级渲染技术、实时图形处理、图形硬件优化、图形与机器学习的结合、虚拟与增强现实的创新等。随着技术的进步，计算机图形学将持续推动科学计算可视化的发展，为我们提供更直观、更强大的数据分析工具。