概论

计算机图形学权威定义

传统内容

  • 建模:几何对象及其图像的生成,存储和操纵
  • 绘制:在屏幕和硬拷贝设备上输出图像
  • 交互:用户对对象和图像的内容,结构及其外在表现的控制

技术拓展

  • 建模:结合音视频的图形合成——声音和视频驱动的图形生成
  • 绘制:图像处理——改善图形显示和输出质量
  • 交互:触觉输入和输出——现实化图形输入和操纵方式

计算机图形学的基本任务

图形处理功能

  • 建模:在计算机上有效表示和管理对象
  • 绘制:在图形设备上快速而逼真地绘制/输出图形对象
  • 交互:让用户方便而有效地输入和操纵图形对象

图形处理层次

  • 设备原理:如何让设备完成图形地输入输出及处理
  • 软件算法:如何表示,生成,绘制,存储和交换图形信息
  • 图形系统:
    • 如何有效阻止图形处理流程
    • 如何对图形对象进行操纵
    • 如何对图形数据进行存储和管理

计算机图形学基本问题

概念

  • 对象模型(几何对象): 客观世界对象的外观形状和物理特性在计算机内的表示和存储
  • 图形显示(图像): 模型化对象在输出设备上的再现
  • 图形处理:对几何对象和图像的生成,存储和操纵

客观世界 —(模型生成)—> 对象模型 —(图形生成)—> 图形显示

模型生成问题

  • 任务:获取,构造,生成和存储客观世界对象的外观和物理信息,以在计算机内建立客观世界对象的计算模型。
  • 难点:尽可能保持客观世界对世界对象本身的性质并反映用户对它的理解。
  • 生成方式:
    • 交互生成: 系统提供基本几何元素
    • 感知获取:通过感知设备获取对象,利用图像识别来构建模型。

图形绘制问题

  • 难点:巨量信息处理的实时性和对客观世界对象模拟的逼真度。
  • 硬件问题:图形输出设备的能力和性能
    • 分辨率和处理速度
  • 软件问题:图形绘制处理和操纵算法