计算机图形学基础-第1章 概述与核心概念

"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。