计算机图形学研究报告计算机实训报告( 二 ) _资源

20世纪50年代:1950年，美国麻省理工学院的旋风I型计算机配备了世界上第一台显示器——阴极射线管(CRT)来显示一些简单的图形，使计算机摆脱了单纯数值计算的单一用途，能够显示简单的图形。此后，计算机有了图像显示功能，但不能与图形交互操作。此时，计算机图形学正处于准备和酝酿期，故称之为” 。
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。它已经能够将雷达信号转换成显示器上的图形，并具有简单的人机交互功能。操作人员用光笔点击屏幕上的目标，就可以获取敌机的飞行信息。这是人类第一次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使用具有指挥控制功能的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，麻省理工林肯实验室的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，首次使用了“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且有价值的研究领域，从而确立了计算机图形学已经正式成为一门独立学科的分支。1968年，伊万·萨瑟兰发表了一篇题为《头戴式3D显示器》的论文。在头盔的封闭环境中，利用计算机成像的左右视图进行匹配，生成立体场景，将人置于虚拟现实中。伊万·萨瑟兰对计算机图形学技术做出了巨大贡献，被称为计算机图形学的先驱。1988年，伊万·萨瑟兰被授予上午图灵奖。而在这期间，光栅图形算法开始萌芽。

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图2伊万·萨瑟兰
20世纪70年代:这一时期图形进入繁荣期。光栅图形算法发展迅速。区域填充、裁剪和消隐等概念及其相应算法相继提出，实用的CAD图形系统开始出现。此外，真实感图形和实体建模技术是20世纪70年代计算机图形学的两个重要发展。1970年，J. Bouknight发表了一篇关于ACM的论文，提出了第一个光反射模型，指出物面的方位是决定物面上某一点光强的主要因素，并利用Lambert漫反射定律计算出物面上各多边形的光强，用环境光代替光线无法到达的地方。1971年，Henri Gouraud在IEEE trans.calculator上提出了“漫反射模型+插值”的思想，称为Gouraud着色，对于多面体模型，先用漫反射模型计算多边形顶点的亮度，再用增量插值法计算多边形的其他内部点。1975年，Phong发表了一篇关于ACM的论文，提出了著名的简单照明模型“Phong Model” 。Phone模型虽然只是一个经验模型，但其真实度达到了很好的展示效果。这些都是最早的写实图形的开创性作品。自1973年以来，出现了英国剑桥大学CAD团队的Build系统和美国罗彻斯特大学的PADL-1系统等实体建模系统，为CAD领域的发展做出了重要贡献。
20世纪70年代，图形软件的标准化程度得到提高。1974年，ACM SIGGRAPH“机器无关图形技术”工作会议提出了图形软件的标准化。ACM成立了图形标准化委员会，制定了“核心图形系统”，ISO发布了CGI、CGM、GKS、PHIGS等一系列图形标准。其中，1977年的CKS是国际标准化组织批准的第一个图形软件标准，这是一个二维图形软件标准。1986年，ISO发布了程序员级分层交互图形系统PHIGS，这是一个在工业上广泛使用的非官方图形软件，已经成为事实上的标准。PHIGS是CKS的延伸，增加了对象建模、色彩企业色彩设置、曲面绘制、图形管理等功能。服务于PHIGS向phigs+的扩展；1988年发布的CKS3D是ISO批准的第二个图形软件标准，是一个三维图形软件标准。
20世纪80年代以后，出现了具有光栅扫描显示的微型计算机和图形工作站，极大地促进了计算机图形学的发展，如Machintosh、IBM PC及其兼容计算机、Apollp、Sun工作站等。随着奔腾III和奔腾IV CPU系列的出现，计算机图形软件的功能最初是部分由硬件实现的。高性能显卡和液晶屏的使用，高传输大容量硬盘的出现，尤其是互联网的普及，使得微机和图形工作站在计算速度和图形显示细节上的差距越来越小，为图形的快速发展奠定了物质基础。1980年，特纳·惠特提出了光学透视模型，并首次给出了光线追踪算法的实例，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分别将热辐射工程中的辐射度算法引入计算机图形学，用辐射度方法成功模拟了理想漫反射表面之间的多重漫反射效应。以上两个方案表明，真实感图形的显示算法已经逐渐成熟。20世纪80年代中期以后，随着超大规模集成电路的发展、计算机计算能力的提高和图形处理速度的加快，图形的各个研究方向都得到了充分的发展和广泛的应用。

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