"示、处理和交互操作图形的学科。它涵盖了从数据获取、表示、处理到输出的全过程,涉及到数学、物理、工程等多个领域的知识。在计算机图形学中,我们不仅关注如何生成二维和三维图形,还研究如何通过变换算法改变图形的形态,如何进行图形的裁剪以适应不同的显示区域,以及如何利用颜色模型来表现丰富的视觉效果。
1.1图形学基本概念
图形学的基本概念包括图形、图像和模式识别。图形是通过视觉感知的客观存在,可以是自然景象、照片或数学描绘的对象。图像则通常指的是已数字化的形式,如照片、扫描结果等,而图像处理是针对这些数字化图像进行的各种操作。模式识别则涉及到从图像中提取信息,识别隐藏的结构或模式。
1.2图形学发展历史
计算机图形学的历史可追溯到20世纪50年代,随着计算机硬件的发展和科学家们对可视化需求的增长,它逐渐成为一个独立的研究领域。从早期的军事应用到现在的电影特效、游戏开发、虚拟现实和医学成像,计算机图形学的应用范围日益广泛。
1.3图形学研究内容
计算机图形学的研究内容包括图形的生成算法、变换算法、裁剪算法、颜色模型、交互技术,以及图形硬件和软件系统的设计。此外,它还关注实时渲染、光照模型、纹理映射、阴影生成、动画制作等高级主题。
1.4图形技术应用
图形技术在许多领域都有应用,如工程设计、建筑设计、动画制作、影视特效、科学研究、教育、医疗、游戏开发等。例如,CAD软件用于机械设计,3D建模用于电影和游戏制作,虚拟现实技术用于模拟训练,而医学成像则依赖于高级的图像处理和分析技术。
1.5图形系统构成
一个完整的图形系统通常包括输入设备(如鼠标、键盘、绘图板)、输出设备(如显示器、打印机)、图形处理器、内存、以及运行在硬件上的图形软件。它们共同作用,使得用户能够创建、编辑和查看复杂的图形内容。
1.6颜色模型
颜色模型是计算机表示和处理颜色的方式,如RGB(红绿蓝)模型用于显示器,CMYK(青、洋红、黄、黑)模型用于印刷,而HSV(色相、饱和度、亮度)和HSL(色相、饱和度、亮度)模型则提供了更直观的颜色选择方式。
学习计算机图形学需要坚实的数学基础,包括线性代数、几何、微积分,以及编程技能,特别是C++这样的编程语言。通过阅读教材、参考书,实践编程,结合实际项目,可以逐步掌握这门学科的核心知识和技能。"
以上是对"计算机图形学基础-计算机图形学概述"这一主题的详细解释,涵盖了从基本概念、历史、研究内容到应用和技术构成的多个方面,旨在为初学者提供全面的入门指导。