关于计算机图形学基础的一些论述

《计算机图形学基础》课程论文

一、摘要 计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。

在如今计算机普及的信息时代，计算机图形学也随着计算机进入到了人们的生活中，人们生活中的许多地方都使用到了计算机图形学。例如，通过计算机图形学，人们发展了CAD计算机辅助设计来帮助人们设计各种各样的图形和设计图。因而，随着计算机的发展，计算机图形学地位也越来越突显出来了。

二、正文

计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。计算机图形的主要组成通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图。

而计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。所以计算机图形学与另一门学科计算机辅助几何设计有着密切的关系。事实上，图形学也把可以表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其主要的研究内容。同时，真实感图形计算的结果是以数字图像的方式提供的，计算机图形学也就和图像处理有着密切的关系。

而计算机图形学的研究内容非常广泛，有图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。

自然景物仿真是计算机图形学中的一个重要的分支，是一个对大自然中的景物的一种仿真和还原，它可以让人们在计算机上感受到真实的自然景物，从而让人们的生活更加舒适。

自然景物仿真主要是实现自然界中的景物在计算机中的重新实现，利用计算机的二进制码表示自然界中的景观描述。而在计算机中重现真实世界场景的过程叫做真实感绘制。真实感绘制的主要任务是要模拟真实物体的物理属性，即物体的形状、光学性质、表面的纹理和粗糙程度，以及物体间的相对位置、遮挡关系等等。其中，光照和表面属性是最难模拟的。为了模拟光照，已经有各种各样的光照模型。从简单到复杂排列分别是：简单光照模型、局部光照模型和整体光照模型。从绘制方法上看有模拟光的实际传播过程的光线跟踪法，也有模拟能量交