计算机图形学概论：研究内容、发展历史和基本概念

计算机图形学基础知识概述 计算机图形学是一门将计算机科学与图形学相结合的学科，旨在研究如何使用计算机来表示、生成、处理和显示图形。计算机图形学是计算机科学中最为活跃和广泛应用的分支之一。 1.1 计算机图形学的研究内容 计算机图形学的主要研究内容包括： * 图形表示：研究如何在计算机中表示图形，包括图形的数学模型、数据结构和算法。 * 图形生成：研究如何使用计算机生成图形，包括图形的渲染、光栅图形生成等。 * 图形处理：研究如何使用计算机处理图形，包括图形的变换、裁剪、缩放等。 * 图形显示：研究如何使用计算机显示图形，包括图形的渲染、光栅图形显示等。 1.2 图形与图象 图形与图象是计算机图形学中两个重要概念。图象是指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息，而图形则是指具有几何属性的场景的几何模型和景物的物理属性的组合。图形可以分为基于线条信息表示的图形和基于明暗信息表示的图形。 1.3 计算机图形学的发展历史 计算机图形学的发展可以追溯到20世纪50年代。1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风I号（WhirlwindI）计算机的附件诞生了。1958年，美国Calcomp公司发展出了滚筒式绘图仪。20世纪60年代，MIT的林肯实验室在“旋风”计算机上开发了SAGE空中防御体系。1962年，MIT林肯实验室的I.E.Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文。1962年，雷诺汽车公司的工程师PierreBézier提出Bézier曲线、曲面的理论。20世纪70年代，光栅图形学迅速发展，区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应算法纷纷诞生。 2. 计算机图形学的应用 计算机图形学的应用非常广泛，包括： * 科学计算可视化 * 计算机动画 * 自然景物仿真 * 虚拟现实 * 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 计算机图形学的发展对计算机科学和图形学产生了深远的影响，并推动了计算机科学和图形学的发展。