三维FFD变形法：计算机图形学入门探索

计算机图形学是清华大学计算机系列教材《计算机图形学》（第三版）第一章的主要内容，该章节概述了计算机图形学的基本概念和发展历程。计算机图形学是一门利用计算机处理、生成和显示图形的学科，它在计算机科学领域中占据重要地位，应用广泛，涉及图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法等多个方面。 1.1 研究内容： 计算机图形学的核心研究包括图形的表示方法，如利用计算机处理几何信息，构建几何模型，以及实现图形的渲染和显示。具体来说，这涵盖了： - 图形硬件：指用于图形处理的专门设备，如显卡，它们负责图形数据的计算和输出。 - 图形标准：如ACM的“核心图形系统”和ISO发布的CGI、CGM、GKS、PHIGS，这些标准定义了图形数据交换和处理的通用协议。 - 光栅图形生成算法：例如区域填充、裁剪和消隐，这些是构成渲染过程的基础技术。 - 曲线曲面造型和实体造型：是创建复杂几何形状的关键技术。 - 真实感图形计算与显示算法：模拟光照、材质、阴影等效果，使得渲染出的图像更接近现实世界。 - 科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真和虚拟现实：这些应用领域展示了计算机图形学在多元化场景中的实用性。 1.2 发展历史： 计算机图形学起源于20世纪50年代，随着计算机技术的进步，图形显示技术也逐步发展。关键事件包括： - 1950年代初，图形显示器开始应用于早期计算机系统中。 - 1958年，数字记录仪和数控机床的技术革新推动了图形设备的发展。 - 1960年代，图形交互技术如Sketchpad的出现，以及Bézier曲线、超限插值等理论的提出，奠定了基础图形算法的基石。 - 1970年代，光栅图形学快速发展，区域填充等基本概念和技术得以确立，图形软件标准化会议的召开和ISO标准的发布促进了图形技术的规范化。 - 同时期，真实感图形学也开始兴起，如Bouknight的光反射模型和Gourand的漫反射模型。 总结，这一章节从计算机图形学的定义、核心研究内容，到其发展历程，为我们揭示了一个技术领域从起源到成熟的全面画卷，展示了其在科技进步中的重要角色。