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第1章绪论
计算机绘图的发展和研究内容
计算机绘图系统的组成
计算机绘图系统中的图形设备
计算机绘图的应用
习题
计算机绘图的发展和研究内容
计算机绘图的发展概况
计算机绘图起源于20世纪50年代。 1950年, 第一台图形显示器作为美国麻省理工学院(MIT)旋风1号(whirlwind I)计算机的外围设备诞生了, 它只能显示一些简单的图形。 1952年, MIT研制成功第一台用APT语言(自动编程语言)加工的数控铣床。
20世纪90年代计算机绘图的研究和发展有以下几个主要特点:
①图形、图像的研究日益结合, 许多商品化的图形处理系统同时具有图形、图像处理功能, 这样的系统适应性、实用性更强。
②动画技术和自然景物模拟技术的研究更深入, 动画软件走俏。
③为提高CAD/CAM系统的集成化程度, 特征造型理论和技术得到较快的发展。
④可视化技术、虚拟现实技术(环境模拟)的研究与应用更加广泛。
⑤多媒体计算机的发展带动语音输入设备的发展, 语音输入设备作为计算机通用输入设备逐渐走向市场。
⑥为适应多媒体计算机功能的要求, 图像压缩、图形图像特技处理作为关键技术需要进一步去研究。
计算机绘图的研究内容
计算机绘图研究的图形分为两类。一类是用参数法描述的图形, 称为参数图(通常简称为图形), 如机械图、建筑图、电路图等。另一类是用点阵法描述的图形, 称为像素图(简称图像), 如油画、照片等。计算机绘图的研究任务就是如何用计算机来处理图形、图像, 其研究内容分为硬件、软件、图形理论与算法三个大的方面。具体内容有:
(1) 计算机绘图系统的硬件配置, 图形输入、输出设备的结构、原理及性能。
(2) 绘图软件的设计与使用, 各种绘图软件的开发研究, 绘图软件的标准化。
(3) 图形理论和算法, 主要内容有:
①基于图形设备的基本图形元素的生成算法, 如直线、圆弧、字符、二次曲线、图案填充等。
②图形变换, 即对图形进行比例、平移、旋转、错切、反射变换和对物体进行投影
变换。
③图形裁剪, 包括二维开窗裁剪、三维裁剪。
④自由曲线和曲面的插值、逼近、拼接、分解、过渡、光顺、整体和局部修改等。
 ⑤三维图形中隐藏线、隐藏面的消除。
⑥二维面素拼合构图(解决二维图形的并、交、差运算)、三维实体造型(研究体素的形成, 体素间的并、交、差运算, 局部造型等)、特征造型。
⑦真实感图形(即逼真图像)的生成。
⑧自然景物(如山、花、草、树、水、火、烟、云、雾等)的模拟生成和虚拟现实环境的生成算法研究。
⑨科学计算可视化的研究(如温度、压力、电荷等标量场的可视表示和应力场、电场、磁场等矢量场的可视表示)。
10图形数据结构及图形数据库。
计算机绘图系统的组成
计算机绘图系统的功能
1. 计算功能
除了数值计算外, 还应包括图形设计的程序库、图形分析的程序库以及描述图形的图形数据库。在图形数据库中应有坐标的几何变换、曲线曲面的形成、图形的交点计算等功能。
2. 存储功能
在计算机的内、外存储器中能存放图形数据及其相互关系, 便于有关信息的检索以及图形的变更、增加、删除等处理。
3. 输入功能
通过键盘、图形输入板等输入设备能将图形的形状、尺寸以及必要的参数等送给计算机进行处理。
4. 对话功能
设计人员能通过显示器观看设计的结果和图形, 对不满意的地方, 能用图形输入设备以人机对话方式进行修改。