计算机图形学与VRML：虚拟现实建模语言探索

本文主要介绍了计算机图形学以及与之相关的虚拟现实建模语言VRML，旨在帮助读者理解和掌握计算机图形学的基本概念、方法和算法，同时对VRML这一在线虚拟现实的技术进行阐述。 计算机图形学是计算机科学的一个分支，专注于研究如何通过计算手段创建、处理和展示图形。它涉及软件和硬件技术，包括图形的输入、处理和输出。在图形的输入阶段，关注如何利用图形输入设备如鼠标、扫描仪等将图形数据输入到计算机中。图形的处理涵盖了图形变换（如几何变换和投影变换）、运算（集合运算）、着色和形变等操作。而在输出阶段，关注如何将计算机内部的图形数据转换为适合显示器或打印机等输出设备的形式。 VRML，全称Virtual Reality Modeling Language（虚拟现实建模语言），是一种用于创建交互式三维图形的标准，尤其适用于在线虚拟现实环境。VRML允许用户构建可浏览的虚拟世界，用户可以通过网络浏览器或者其他支持VRML的软件进行体验。这种语言使用节点和连接的方式描述场景，可以定义物体的几何形状、纹理、光照和交互行为。 在学习计算机图形学时，通常会涉及以下内容： 1. 基本概念：理解什么是图形，构成图形的关键要素，包括几何要素（如形状、轮廓）和非几何要素（如颜色、材质）。 2. 图形表示法：包括点阵表示（数字图像）和参数表示（图形），这两种方式在计算机中都有其特定的应用。 3. 图形变换：如平移、旋转、缩放等几何变换，以及投影变换，这些变换在模拟真实世界视图中至关重要。 4. 图形运算：集合运算、布尔运算等，用于组合或修改图形。 5. 着色模型：研究如何根据光源、表面属性和观察角度来计算物体的色彩表现。 6. 图形渲染：涉及光照、阴影、纹理映射等，以提高图形的真实感。 7. 用户交互：如鼠标、键盘等输入设备与图形的交互，以及VRML中的交互设计。 在教学要求方面，学生应掌握上述基本概念和方法，并具备一定的编程能力，能够运用所学知识解决实际问题，对图形学的应用领域和最新研究趋势有所了解。推荐的教材和参考书包括倪明田的《计算机图形学》、孙家广的《计算机图形学（第三版）》、Donald Hearn和M. Pauline Baker的《Computer Graphics (C Version)》等，这些书籍都提供了深入浅出的理论讲解和实践案例。 第一讲的内容通常会从计算机图形学的概述开始，介绍其研究内容、历史发展、应用实例以及当前的研究动态。1.1研究内容中，会进一步阐述图形的定义、构成要素和两种基本的表示方法。通过学习，学生将能够理解计算机是如何在屏幕上创造出我们看到的图像，并掌握图形在不同领域的应用，如游戏开发、建筑设计、医学成像等。