图形软件体系架构：从OpenGL到虚拟现实

计算机图形学是一门研究如何利用计算机生成、处理、显示和操纵二维和三维图像的学科，其目的是创建逼真的视觉效果。该领域的体系结构包括多个关键组成部分： 1. **操作系统支持**：图形处理在各种操作系统中得以实现，如Macintosh、Windows、Unix、Linux以及嵌入式操作系统，它们提供了必要的环境和接口来运行图形软件。 2. **图形编程软件包**：这些工具如OpenGL、VRML、Java2D、Java3D等，为开发人员提供了一套API（应用程序接口），用于绘制图形、执行3D操作和实现交互效果。 3. **专业应用系统**：MATLAB、AutoCAD、3DS MAX、UG等软件是计算机图形学在特定领域的专业应用，如工程设计、数据分析、建筑设计等。 4. **图形设备驱动程序**：显卡驱动和打印机/绘图仪驱动是连接硬件与软件的关键桥梁，确保图形数据能准确无误地转换并输出到显示器或打印设备上。 《计算机图形学与虚拟现实》一书中详细阐述了计算机图形学的核心概念，包括图形学的定义（广义和狭义）、相关概念（如图元、矢量图、参数图、动画等）以及与图像处理、模式识别等其他领域的区别。书中的章节涵盖了广泛的内容： - 第一章介绍计算机图形学的基本概念，如计算机图形学与相关分支学科的关系，研究内容以及其应用领域和前沿进展。 - 从第二至第十一章深入探讨了图形系统的各个方面，如输出图元、图元属性、图形变换、三维对象表示、可见面判断算法、光照模型、用户界面和交互输入、颜色模型以及虚拟现实技术。 - OpenGL部分着重于介绍光栅图形学生成算法，这是一种利用像素阵列生成图像的技术。 此外，计算机图形学的研究内容涵盖了硬件和软件两个层面，包括图形硬件设备、输入输出设备的管理，图形软件开发、数据库设计，以及图形标准的制定。同时，它还涉及到图形交互技术、动画制作、自然景物仿真、实时建模渲染、网络图形技术等多个子领域。 真实感图形学（Photorealistic Rendering）是计算机图形学的重要分支，关注如何通过计算生成具有自然光照、阴影、反射等效果的图像，这通常涉及到投影变换等技术，以达到接近现实世界视觉效果的图形生成。计算机图形学是一门跨学科的技术，它的进步极大地推动了现代娱乐、教育、工程设计和科学研究等领域的发展。