由於需要準備計算機圖形學的考試，開始複習計算機圖形學，這裏將持續爲大家帶來圖形學的基礎內容更新和一些例題講解。希望能夠更新完成吧。喜歡的小夥伴可以先關注博主，以免找不到。
重點內容，已加粗
計算機圖形學的基本概念
什麼是計算機圖形學？Computer Graphics，簡稱爲CG，不要說到CG你一臉懵逼。
what is CG？
計算機圖形學是一門研究如何用計算機表示，生成，處理，顯示圖形的學科。
既然是研究圖形，需要知道什麼是圖形？
從名字就可以知道，圖形是圖形學的研究對象，它是用數學方法描述的圖形，比如（點，線，圓。等）
它由哪些構成呢？
圖形的基本要素分爲幾何要素和非幾何要素：
幾何要素：刻畫對象的輪廓，形狀等。
非幾何：刻畫對象的顏色，紋理，材質等。
那麼圖形的基本要素有了，既然是計算機圖形學，如何在計算機當中進行表示呢？
1.點陣法：枚舉出圖形的所有的點（像素點），這種簡稱圖像。
2.參數法：用數學方法，由圖形的形狀參數（方程，頂點作表）和屬性參數（顏色，線形）來表示圖形，簡稱圖形。
圖形知道了，那麼圖像是什麼呢？
圖像：是人類視覺的基礎，是對自然景物的客觀反應。是人類認識世界和認識本身的重要來源。
"圖"是物體反射或透射光的分佈，"像"是人的視覺系統所接受的圖在人腦中所形版的印象或認識
上面又說到圖形用點陣法表示被成爲圖像，這二者有何區別呢？
一般而言，圖形是用計算機生成的，而圖像是用計算機來處理的。
圖形和圖像的比較：
主要從五個方面入手：
1.表示方法，參數法和點陣法
2.來源，一個是參數繪製的，一個是掃描，拍照得到的
3.適用對象，一個是描繪形狀輪廓的，一個是顯示細節的
4.成像質量，一個是數字記錄，跟分辨率無關，質量好，一個是顯示細節的，像素越高，成像質量越好
5.文件大小，當然是點越多的越大咯
具體如下：
計算機圖形學的研究內容
計算機圖形學主要研究兩個問題：
一是如何在計算機中構造一個客觀世界——幾何(模型)的描述、創建和處理,以“幾何”一詞統一表述之；
二是如何將計算機中的虛擬世界用最爲形象的方式,靜態或動態地展現出來——幾何的視覺再現,以“繪製”一詞統一表述之。
即如何輸入計算機和如何輸出的兩個問題。故也這樣認爲：計算機圖形學 = 幾何 + 繪製。
研究對象：
點、線、面、體、場的數學構造方法及其圖形顯示，及其隨時間變化的情況。
研究方法：
CG是一種使用數學算法將二維或三維圖形轉化爲計算機顯示器的柵格形式的科學。
研究目的:
利用計算機產生令人賞心悅目的真實感圖形。
研究內容：
必須建立圖形所描述的場景的幾何表示，再用某種光照模型，計算在假想的光源、紋理、材質屬性下的光照明效果，即：幾何+繪製。
計算機圖形學的發展
瞭解計算機圖形學的發展有助於學習我們後面的學習，這些東西的時代背景和發明目的。
50年代(醞釀期)
1950年，第一臺圖形顯示器作爲美國麻省理工學院（MIT）旋風I號（Whirlwind I）計算機的附件誕生了。該顯示器用一個類似於示波器的陰極射線管（CRT）來顯示一些簡單的圖形。 CRT的出現爲計算機生成和顯示圖形提供了可能。
1958年美國Calcomp公司由聯機的數字記錄儀發展成滾筒式繪圖儀，GerBer公司把數控機牀發展成爲平板式繪圖儀。在整個50年代，只有電子管計算機，用機器語言編程，主要應用於科學計算，爲這些計算機配置的圖形設備僅具有輸出功能。計算機圖形學處於準備和醞釀時期，並稱之爲：“被動式”圖形學。
到50年代末期，MIT的林肯實驗室在“旋風”計算機上開發SAGE空中防禦體系，第一次使用了具有指揮和控制功能的CRT顯示器，操作者可以用筆在屏幕上指出被確定的目標。與此同時，類似的技術在設計和生產過程中也陸續得到了應用，它預示着交互式計算機圖形學的誕生。
60年代(萌芽期，並得到了蓬勃發展)
1962年，MIT林肯實驗室的Ivan E.Sutherland 發表了一篇題爲“Sketchpad：一個人機交
互通信的圖形系統”的博士論文，他在論文中首次使用了計算機圖形學“Computer Graphics”這個術語，證明了交互計算機圖形學是一個可行的、有用的研究領域，從而確定了計算機圖形學作爲一個嶄新的科學分支的獨立地位。
1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了被後人稱爲超限插值的新思想，通過插值四條任意的邊界曲線來構造麴面。
同在60年代早期，法國雷諾汽車公司的工程師Pierre Bézier發展了一套被後人稱爲Bézier曲線、曲面的理論，成功地用於幾何外形設計，並開發了用於汽車外形設計的UNISURF系統。Coons方法和Bézier方法是CAGD最早的開創性工作。
70年代(理論發展及標準化)
標準化：1974年，美國國家標準化局（ANSI）在ACM SIGGRAPH的一個與“與機器無關的圖形技術”的工作會議上，提出了制定有關標準的基本規則。此後ACM專門成立了一個圖形標準委員會，開始制定有關標準。該委員會於1977、1979年先後制定和修改了“核心圖形系統”（Core Graphics System）。ISO隨後又發佈了計算機圖形接口CGI(Computer Graphics Interface)、計算機圖形元文件標準CGM（Computer Graphics Metafile）、計算機圖形核心系統GKS(Graphics Kernel system)、面向程序員的層次交互圖形標準 PHIGS（Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics Standard）等。這些標準的制定，爲計算機圖形學的推廣、應用、資源信息共享，起到了重要作用。
70年代，計算機圖形學另外兩個重要進展是真實感圖形學和實體造型技術的產生。1970年Bouknight提出了第一個光反射模型，1971年Gourand提出“漫反射模型＋插值”的思想，被稱爲Gourand明暗處理。1975年Phong提出了著名的簡單光照模型-Phong模型。這些可以算是真實感圖形學最早的開創性工作。另外，從1973年開始，相繼出現了英國劍橋大學CAD小組的Build系統、美國羅徹斯特大學的PADL-1系統等實體造型系統。
80年代(普適期)
出現了更完備的硬件系統，個人計算機、工作站系統。大量圖形標準和應用軟件也出現了。
但是,圖形硬件設備十分昂貴，功能簡單。因此，計算機圖形學還是一個很小的學科領域。
90年代後(普及期)
標準化、集成化、智能化。
多媒體技術、人工智能、科學計算可視化、虛擬現實。
三維造型技術。
硬件集成化大幅提高。
圖形顯示設備的發展
#### 60年代中期：畫線顯示器(矢量顯示器):需要刷新,較高分辨率和對比度,良好的動態性能.設備昂貴,限制普及。
#### 60年代後期：存儲管式顯示器:不需刷新，價格較低，缺點是不具有動態顯示、修改圖形功能,不適合交互式.
##### 70年代初(推廣和應用)：刷新式光柵掃描顯示器:以點陣形式表示圖形,使用專用的緩衝區存放點陣,由視頻控制器負責刷新掃描.大大地推動了交互式圖形技術的發展。
##### 90年代後(彩色液晶顯示器技術走向成熟)n液晶和等離子顯示器。
上面這些內容你或許沒看，但是學圖形學，起碼應該記住計算機圖形學之父：伊凡·蘇澤蘭（Ivan Sutherland ）
計算機圖形學的應用
下面再介紹一些圖形學的應用領域，可能考試的時候問問你學了圖形學，你知道有哪些應用領域，不要無話可說把，哈哈。
計算機輔助設計與製造(CAD/CAM)
這是計算機圖形學最廣泛、最重要的應用領域。它使工程設計的方法發生了巨大的改變，利用交互式計算機圖形生成技術進行土建工程、機械結構和產品的設計正在迅速取代繪圖板加工字尺的傳統手工設計方法，擔負起繁重的日常出圖任務以及總體方案的優化和細節設計工作。事實上，一個複雜的大規模或超大規模集成電路板圖根本不可能手工設計和繪製，用計算機圖形系統不僅能設計和畫圖，而且可以在較短的時間內完成，將結果直接送至後續工藝進行加工處理。
計算機輔助教學(CAI)
在這個領域中，圖形是一個重要的表達手段，它可以使教學過程形象、直觀、生動，激發學生的學習興趣，極大地提高了教學效果。隨着微機的不斷普及，計算機輔助教學系統已深入到家庭。
計算機動畫
傳統的動畫片都是手工繪製的。由於動畫放映一秒鐘需要24幅畫面，故手工繪製的工作量相當大。而通過計算機制作動畫，只需生成幾幅被稱作“關鍵幀”的畫面，然後由計算機對兩幅關鍵幀進行插值生成若干“中間幀”，連續播放時兩個關鍵幀被有機地結合起來。這樣可以大大節省時間，提高動畫製作的效率。
管理和辦公自動化
計算機圖形學在管理和辦公自動化領域中應用最多的是繪製各種圖形，如統計數據的二維和三維圖形、餅圖、折線圖、直分圖等，還可繪製工作進程圖、生產調度圖、庫存圖等。所有這些圖形均以簡明形式呈現出數據的模型和趨勢，加快了決策的制定和執行。
國土信息和自然資源顯示與繪製
國土信息和自然資源系統將過去分散的表冊、照片、圖紙等資料整理成統一的數據庫，記錄全國的大地和重力測量數據、高山和平原地形、河流和湖泊水系、道路橋樑、城鎮鄉村、農田林地植被、國界和地區界以及地名等。利用這些存儲的信息不僅可以繪製平面地圖，而且可以生成三維地形地貌圖，爲高層次的國土整治預測和決策、綜合治理和資源開發研究提供科學依據。
科學計算可視化
在信息時代，大量數據需要處理。科學計算可視化是利用計算機圖形學方法將科學計算的中間或最後結果以及通過測量得到的數據以圖形形式直觀地表示出來。科學計算可視化廣泛應用於氣象、地震、天體物理、分子生物學、醫學等諸多領域。
計算機遊戲
計算機遊戲目前已成爲促進計算機圖形學研究特別是圖形硬件發展的一大動力源泉。計算機圖形學爲計算機遊戲開發提供了技術支持，如三維引擎的創建。建模和渲染這兩大圖形學主要問題在遊戲開發中的地位十分重要。
虛擬現實
虛擬現實技術的應用非常廣泛，可以應用於軍事、醫學、教育和娛樂等領域。虛擬現實是要使人們通過帶上具有立體感覺的眼睛、頭盔或數據手套，通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺以及形體或手勢，整個融進計算機所創造的虛擬氛圍中，從而取得身臨其境的體驗。例如走進分子結構的微觀世界裏獵奇，在新設計的建築大廈圖形裏漫遊等。這也成爲近年計算機圖形學的研究熱點之一。
下面再給大家提供一些本章的練習題，看看你對於本次學習的掌握程度：
【單選題】
1.【單選題】
計算機圖形學與計算幾何之間的關係是( )。
A、學術上的同義詞
B、計算機圖形學以計算幾何爲理論基礎
C、計算幾何是計算機圖形學的前身
D、兩門毫不相干的學科
2【單選題】
計算機圖形學與計算機圖像學的關係是( )。
A、計算機圖形學是基礎，計算機圖像學是其發展
B、同一學科在不同場合的不同稱呼而已
C、不同的學科，研究對象和數學基礎都不同，但它們之間也有可轉換部分
D、完全不同的學科，兩者毫不相干
3【單選題】
下列不屬於圖形的幾何要素的是（ ）。
A、點
B、線
C、體
D、紋理
4【單選題】
用計算機中用具有灰度或顏色信息的點陣來表示圖形的一種方法是（ ），它強調圖形由哪些點組成，並具有什麼灰度或色彩，一般把它描述的圖形叫做（ ）。
A、參數法、圖像
B、參數法、圖形
C、點陣法、圖形
D、點陣法、圖像
5【填空題】
圖形學之父是（ ）。
6【填空題】
圖形的基本要素有（）和（）。
7【簡答題】
什麼是計算機圖形學？
8【簡答題】
簡述計算機圖形學和圖像處理有何聯繫，有何區別。
答案：
1.B 2.C 3.D 4.D ，5. 伊凡·蘇澤蘭，6. 幾何要素和非幾何要素， 7. 計算機圖形學就是研究怎樣應用計算機表示、生成、處理和顯示圖形的一門學科。
8.聯繫：二者都是用計算機來處理圖形和圖像的，結合緊密且相互滲透。
區別：兩者屬於不同的技術領域，計算機圖形學是通過算法和程序在顯示設備上構造圖形，是從數據得到圖像的過程。而圖像處理是對景物成像後的圖形進行處理分析的技術，是從圖像到數據的處理過程。
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