计算机图形学基础-重庆大学软件学院

计算机图形学是一门涵盖多个领域的学科，主要关注利用计算机生成、处理和显示图形的技术。它在科学研究、工程设计、艺术创作、游戏开发、用户界面设计等多个领域都有广泛的应用。这门课程由重庆大学软件学院的杨梦宁和徐玲主讲，提供了多种教材和参考书供学生深入学习。 计算机图形学的研究内容包括以下几个核心部分： 1. **图形的输入**：涉及到如何使用图形输入设备，如鼠标、数字化仪、扫描仪等，将现实世界的图形转化为计算机可以理解的数据。这需要专门的软件来处理这些输入信号，确保图形能够准确无误地进入计算机系统。 2. **图形的处理**：这部分主要研究图形的几何变换，如平移、旋转、缩放，以及投影变换，如透视投影和平行投影。此外，还包括图形的运算，如集合操作、布尔运算，以及复杂的着色和形变算法，这些用于创建逼真的视觉效果。 3. **图形的输出**：研究如何将计算处理后的图形信息转化为适合显示器、打印机等输出设备的格式。这通常涉及到光栅化过程，将矢量图形转换为像素图像，并考虑色彩管理和分辨率匹配。 在计算机图形学的发展历史上，从早期的军事和科研应用，到现代的3D建模、虚拟现实和增强现实，技术不断进步，应用范围也日益扩大。目前的研究动态包括但不限于高级渲染技术、实时图形处理、图形硬件优化、交互式设计工具和图形编程接口的改进。 计算机图形学的硬件基础包括图形处理器（GPU）和各种显示设备。光栅扫描显示器的工作原理是将电子束在屏幕上逐行扫描，根据像素颜色信息点亮相应的像素点，形成可见图像。彩色显示机制则涉及RGB（红绿蓝）三原色理论，通过不同比例的三原色组合呈现出丰富的色彩。 ISO对计算机图形学的定义强调了它涉及数据到图形的转换、图形的显示以及相关的原理、方法和技术。点阵表示是计算机中存储和显示图形的一种常见方式，它通过二维数组的形式记录每个像素的颜色信息，从而构成整个图像。 在学习计算机图形学时，理解光栅扫描显示器的工作原理和彩色显示的机制是挑战之一，因为这涉及到硬件和软件的紧密交互。此外，掌握基本的图形算法和数据结构，如图形的层次结构、图遍历算法等，也是学习的关键。 计算机图形学是一门深度和广度兼备的学科，涵盖了从基本的几何概念到复杂的视觉效果生成的全过程。通过学习，学生不仅可以了解图形生成的基础理论，还能掌握实际应用中的技巧，为未来在相关领域的工作打下坚实基础。