计算机图形学研究报告计算机实训报告( 二 ) _研究报告

20世纪50年代末，麻省理工学院林肯实验室在Cyclone计算机上开发了SAGE(半自动地面环境系统)空防御系统。SAGE于1957年投入试运行。它能够将雷达信号转换为显示器上的图形，并具有简单的人机交互效果。操作员用光笔在屏幕上点击一下，就可以得到敌机的飞行信息。这是人类之一次使用光笔在屏幕上选择图形。1959年，麻省理工学院林肯实验室首次应用了具有命令和掌握效应的CRT，“被动”图形开始走向交互式计算机图形。
20世纪60年代:1962年，麻省理工学院林肯实验室的伊万·萨瑟兰(Ivan E.Sutherland)发表了题为《画板:人机交互交流的图形系统》的博士论文，首次应用了“计算机图形学”的概念，证明了交互计算机图形学是一个可行的、有价值的研究范畴，从而确立了计算机图形学正式成为一个独立的学科分支。1968年，Ivan E. Sutherla的红豆博客nd发表了一篇关于“头戴式3D显示器”的论文。在头盔的封闭环境下，将计算机成像的左右视图进行匹配，生成三维场景，将人置身于虚拟现实中。红豆博客Ivan E. Sutherland，对计算机图形学技巧有很大贡献，被称为计算机图形学鼻祖。1988年，伊凡·e·萨瑟兰被授予A.M .图灵奖。而在这个时代，光栅图形算法开始萌芽。

图2伊万·萨瑟兰
20世纪70年代:随着光栅图形算法的快速发展，图形学在这个时代进入了一个繁荣期。提出了区域填充、裁剪、消隐等概念及其相应的算法，适用的CAD图形系统开始出现。此外，真实感图形和实体建模技术的出现是70年代计算机图形学的两个主要发展。1970年，J. Bouknight发表了一篇关于ACM的论文，提出了之一个光反射模型，指出物体表面的朝向是肯定物体表面某点光强的重要因素。利用朗伯漫反射定律计算出物体表面每个多边形的光强，光线照不到的地方用环境光代替。1971年，Henri Gouraud在IEEE Trans.Computer上提出了名为Gouraud shading的“漫反射模型+插值”的思想，对于多面体模型，通过漫反射模型计算多边形顶点的亮度，然后用增量法对多边形的其他内部点进行插值。Phong在1975年发表了一篇关于ACM的论文，提出了著名的缩写照明模型“Phong模型” 。虽然手机模型只是经验模型，但其真实性已经达到了不错的展示效果。这些是最早的真实感图形的先驱作品。自1973年以来，英国剑桥大学CAD团队的Build系统和美国罗彻斯特大学的PADL-1系统相继问世，为CAD类别的发展做出了重大贡献。
20世纪70年代，图形软件的缩放水平有所提高。1974年，ACM SIGGRAPH关于“与机器无关的图形技能”的工作会议提出了图形软件缩放的问题。ACM成立了图形缩放委员会，并制定了“核心图形系统” 。ISO公布了CGI、CGM、GKS、PHIGS等一系列图形尺度。其中，1977年的CKS是之一个被ISO认可的图形软件比例尺软件，是一个二维图形软件比例尺。1986年，ISO颁布了程序员级层次化交互图形系统PHIGS，这是一个非官方的图形软件，在工业界得到了广泛的应用，已经成为事实上的规模。PHIGS是CKS的扩展，其不断增加的功能包括对象建模、颜色设置、表面渲染和图形管理。服务于PHIGS向phigs+的拓展；CKS3D是1988年ISO批准的第二个图形软件尺度，是一个三维图形软件尺度。
80年代以后，微型计算机和具有光栅扫描显示的图形工作站出现，极大地促进了计算机图形学的发展，如Machintosh、IBM的PC及其兼容机、Apollp、Sun工作站等。随着running III和running IV CPU系列的出现，计算机图形软件的功能部分由硬件实现。高性能显卡和液晶屏的应用，高速大容量硬盘的出现，特别是互联网的普及，使得微机和图形工作站在运算速度和图形显示细节上的差距越来越小，这些都为图形学的快速发展奠定了物质基础。1980年，特纳·惠特提出了光线透视模型，并首次给出了光线追迹算法的模型，实现了惠特模型；1984年，美国康奈尔大学和日本广岛大学的学者将热辐射工程中的辐射度算法分离并引入到计算机图形学中，用辐射度成功地模拟了幻想漫反射面之间的多次漫反射后果。有了以上两点建议，以真实感图形为标志的显示算法也逐渐成熟。80年代中期以后，超大规模集成电路的发展，计算机计算能力的提高，图形处理速度的加快，促进了图形学各个研究方向的充分发展和普遍应用。
20世纪90年代以来，微型计算机和软件系统的普及，使得图形学的应用范畴越来越普及，计算机图形学正在向规模化、集成化和智能化方向发展。多媒体、人工智能、计算机可视化、虚拟现实等分支正在蓬勃发展，三维建模也取得了长足的进步。ISO颁布的图形比例尺越来越细化和成熟。还有一些事实上的尺度，比如SGI开发的OpenGL开放三维图形尺度，微软为PC游戏开发的DirectX应用程序接口尺度，Adobe的Postscript等。，都在朝着开放高效的方向发展。

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