讲座-南京大学计算机科学与技术系
粒子系统 用许多简单的分数小粒子作为基本元素来表示一个不规则地运动着的模糊物体(如烟、雾)。 这些“粒子”都具有“生命”，它们在系统中经历了“出生”、“运动生长”与“死亡”期； 粒子的运动和生命过程就构成一幅动态场景。 粒子系统模拟植物的形态 粒子系统模拟雨水 粒子系统模拟宇宙 形状文法 它通常将一组产生式规则应用到初始物体，从而增加与原形状协调的细节层次。 给定一组产生式规则，形状设计者可以从给定初始物体到最终物体结构的每一次变换中应用不同的规则。 L系统(L-grammars)是形状文法的典型例子 基于物理的造型 传统的造型方法中的模型是通过几何数据及拓扑结构来表示的。 在复杂的场境中，模型及它们之间的相互关系相当复杂，可能是静态的，也可能是不断变化。 例如：物体在相互碰撞时的复形及运动状态的改变。 基于物理的造型根据物体本身的物理特性及其所遵循的物理规律，自动地产生它在各种状态下的模型。 真实感图形显示 真实感图形指的是能较逼真地表示真实世界的图形， 这种真实观来自于空间中物体的相对位置、相互遮挡关系、光线传播产生的明暗过渡色彩，等等。 要绘制真实感图形，必须： 设置光源， 模拟光线传播的效果以产生明暗过渡的色彩； 消除隐藏线、隐藏面，以反映物体的遮挡关系； 投影以产生近大远小的立体效果。 基于图像的绘制 通过图像分析等手段从真实世界中直接获取对象的几何(形状)信息和表面纹理信息(照片)； 以它为基础，结合分形、粒子和纹理等技术，就可避免建模而产生逼真度更高的图形。 可用于复杂场景中漫游的情况。 人机交互技术 三维空间交互：虚拟模拟环境技术； 多通道技术：利用人的视觉、听觉、触觉、运动等多个通道进行人机交互，以提高输入输出带宽； 自然化/非精确性：提高计算机对人随意输入信息的理解能力，即智能化(纸笔输入模式)。 网络技术 Web浏览器(图形用户界面)； 图形成为衡量网页美观、信息含量的重要标准； 网上的媒体中，图形图象是其中最重要的一种； 虚拟现实建模语言(VRML)使用户在三维虚拟场景中漫游，网络空间(Cyberspace)成为可能。 三、计算机图形系统的构成及编程工具 交互式图形系统的组成 硬件系统 主计算机 输出设备：图形显示器 、绘图仪、打印机 输入设备：键盘、鼠标仪、图形输入板 存储设备：磁盘、磁带、光盘机 软件系统 操作系统 DOS MS-Windows UNIX Linux 图形软件 GKS PHIGS OPEN GL 其它接口... 应用软件 CorelDraw, AutoCAD ... 高级语言 Visual C++ JAVA ... 视频显示设备 CRT (Cathod-Ray Tube)显示器 随机扫描CRT显示器：Vector / Random Display 光栅扫描CRT显示器：Raster Display 平板显示器 液晶显示器LCD 等离子体显示器PDP 平板彩色CRT 三维观察设备 宽屏显示(SGI Reality Center 3300W) monitors SGI Graphics Cluster 曲面式屏幕 键盘 鼠标 机械式、光学式 旋钮 跟踪球 操纵杆 数据手套 输入设备 数字化仪 图像扫描仪 触摸屏 光学、电子、声学 光笔 语音系统 硬拷贝输出设备 打印机 击打式: 字符式,行式,针式 非击打式: 激光,喷墨,静电,热转印 绘图仪 笔式,喷墨,静电 图形软件 专业应用软件包：提供非程序员使用的接口 建筑、医学、商用、工程CAD等 通用图形软件包：提供可用于高级语言的图形函数库(CG API) 例子：描述基本图元(直线、圆)的函数 可移植性 应用程序在不同系统间的可移植性; 应用程序和图形设备的可移植性; 图形数据的可移植性; GKS，PHIGS，OpenGL，DirectX, VRML 通用图形软件包的基本功能 建立和管理图 生成输出图元(graphics output primitive) 设定图元属性(attribute) 几何变换：改变对象大小、位置、方向等 建模变换：例如描述复杂对象的树形结构 观察变换：指定投影类型、观察位置、输出范围等 输入函数：处理来自输入设备的数据流 控制操作：清屏，初始化等 坐标表示及转换过程 建模坐标系modeling coordinate(局部local，主master) -> ->单个对象位置、方向变换，多个对象的装配 世界坐标系 WC(World Coordinate System) -> ->光照纹理计算，观察流水线，假想的照相机位置进行投影， 观察坐标系 -> ->裁剪，约束坐标范围(-
