计算机图形学入门：图形与图象的区分与发展

计算机图形学是现代信息技术领域的重要分支，它专注于利用计算机处理、生成和显示图形，包括图形的表示、计算原理与算法。本章节主要围绕以下几个方面展开： 1. **图形与图象的区别**： 图象在计算机中通常以位图的形式存储，表现为像素集合，主要关注视觉效果，如颜色和灰度信息。而图形则更注重几何属性，包含对场景结构的精确表示，是由几何模型和物理属性共同构成，如物体的形状、尺寸和材质。 2. **图形的分类**： 图形主要分为两类：一类是基于线条信息表示的图形，这类图形强调轮廓和结构；另一类是明暗图或Shading，它关注光线与物体表面的交互，用于模拟真实世界的光影效果，这是实现真实感图形的关键技术。 3. **计算机图形学的历史发展**： - 20世纪50年代，图形技术开始萌芽，如麻省理工学院的旋风I号计算机和早期的图形显示器。 - 1960年代，图形交互技术如Sketchpad的出现推动了人机交互的进步，Bézier曲线和超限插值理论的提出则为曲面设计提供了基础。 - 20世纪70年代是光栅图形学的黄金时期，区域填充、裁剪和消隐等关键算法的出现使得图形处理更为高效。同时，图形软件标准化活动开始，如ACM SIGGRAPH的工作会议和ISO发布的图形标准。 - 真实感图形学在此期间兴起，如Bouknight的光反射模型和Gourand的漫反射模型，这些都对渲染质量产生了重大影响。 4. **研究内容与应用**： 计算机图形学涵盖了广泛的领域，包括图形硬件、图形标准、图形交互、光栅图形生成、造型技术（如曲线曲面造型和实体造型）、真实感图形计算与显示、动画制作、科学计算可视化、自然景物仿真以及虚拟现实等。 第一章概述了计算机图形学的基本概念、发展历程及其主要研究内容，强调了图形与图象的区别，并展示了其在不同领域的应用和关键技术。通过学习这一章节，读者将对计算机图形学有深入的理解，为其后续的专业学习打下坚实的基础。