参考书目：《计算机图形学基础 OpenGL版（第二版）》徐文鹏 清华大学出版社
第一章 绪论
计算机图形学是研究如何利用计算机生成、处理和显示图形的原理、方法和技术的一门学科。典型应用是图形用户界面（GUI）和可视化技术，广泛应用于计算机辅助设计制造、仿真模拟、娱乐动画等各个领域。
计算机图形学的目标和任务
视觉交流是计算机图形学的核心目标
计算机图形学的核心目标在于创建有效的视觉交流。
科学领域：
科学成果的可视化
娱乐领域：
PC游戏
手机游戏
3D电影与电影特效
计算机图形学的三个基本任务
1. 表示
如何将主、客观世界放到计算机中去——二维、三维对象的表示与建模；
2. 绘制
如何将计算机中的对象用一种直观形象的图像绘制方式来表示；
3. 交互
通过计算机的输入和输出设备，以有效的方式来实现“表示”和“绘制”的技术。
计算机图形学的基本内容
图形和图像的区别：
| 比较内容 | 图形 | 图像 |
|---|---|---|
| 基本元素 | 点、线、面等几何元素,如直线、圆和多边形等 | 像素 |
| 存储数据 | 各个矢量的参数(属性) | 各个像素的灰度或颜色分量 |
| 处理方式 | 旋转、扭曲、拉伸等 | 对比度增强、边缘检测等 |
| 缩放结果 | 不会失真,可以适应不同的分辨率 | 放大时会失真,可看到颗粒状像素 |
| 其他 | 图形不是客观存在的,是根据客观事物而主观 形成 | 对客观事物的真实描述 |
| 实例 | 工程图纸 | 照片 |
| 应用领域 | 计算机辅助设计 | 图像处理 |
计算机图形学的发展
1. 计算机图形学的诞生（1950-1960年）：麻省理工学院旋风一号附件。
2. 线框图形学（1960-1970年）：伊万萨瑟兰的《Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统》
3. 光栅图形学（1970-1980年）：光栅显示器的诞生促进了光栅图形学的发展。
4. 真实感图形学（1980-1990年）:光透视模型——Whitted模型，给出了光线追踪算法。
5. 实时图形学（1990年至今）：使用当前图形算法和硬件条件的限制下在一定时间内完成真实感图形图像绘制的技术。
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图形系统
图形系统的组成结构
图形系统分为图形软件和图形硬件，软件有应用软件、支撑软件、应用数据结构。硬件有：输入设备、处理设备、输出设备。
图形系统有以下三种分类：1.用于图形工作站的图形系统、2.用于个人计算机的图形系统、3.用于嵌入式设备的图形系统。
图形硬件
显示器有以下几种：CRT阴极射线管显示器、LCD液晶显示器、LED显示器等。
图形显示方式有以下几种：随机扫描显示、光栅扫描显示。
分辨率m\times n,颜色数k与显存大小V之间存在如下关系：
计算机图形输出到显示器之前需要经过大量的计算和处理，需要专门的硬件，如显卡和图形处理器GPU。
图形软件
我们将图形软件分为若干个层次：
零级图形软件：又称设备驱动程序。
一级图形软件：又称基本子程序，包括生成基本图形元素、对设备进行管理的各程序模块。
二级图形软件：又称功能子程序，在一级图形软件上编制的，建立图形数据结构，定义修改输出图形，建立起图形设备之间的联系。
三级图形软件：为解决某种应用问题的图形软件，目标对象是普通用户。
常见的图形应用软件有：AutoCAD，Adobe Illustrator，SolidWorks，Maya等。
图形支撑软件有：OpenGL、WebGL、DirectX、Java2D和Java3D。
2.4 图形流水线
分为三个阶段：
1. 应用程序阶段；
2. 几何处理阶段；
3. 光栅阶段。
进行几何计算的处理器称为顶点着色器，它负责对顶点进行坐标转换，投影变换等。进行片段颜色处理的处理器叫作片元着色器。
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