计算机图形学知识手册

计算机图形学知识手册 计算机图形学 (CG) 的历史 计算机图形学 (CG) 最初是作为 20 世纪 50 年代贝尔实验室和波音等政府和企业研究中心的科学家和工程师的可视化工具而创建的。后来，这些工具在 60 年代和 70 年代的大学中得到开发，例如俄亥俄州立大学、麻省理工学院、犹他大学、康奈尔大学、北卡罗来纳州和纽约理工学院。学术中心取得的早期突破在 20 世纪 70 年代著名的施乐帕洛阿尔托研究中心 (Xerox PARC) 等研究中心得到延续。这些努力首先进入了广播视频图形领域，然后在 20 世纪 70 年代末和 1980 年代初进入了主流电影领域。如今，计算机图形研究在世界范围内仍在继续，娱乐和制作公司的研发部门也加入其中。乔治·卢卡斯的工业光魔公司等公司不断重新定义计算机图形技术的前沿，以便向世界呈现新的合成数字现实。 20 世纪 40 年代 第一个“计算机辅助”图形出现在世界各地许多不同的不相关领域。机械图形和模拟计算机辅助图形之间存在着一条非常模糊的界限，而第一个直接数字计算机生成的图形在今天被认为是真正的“CG”。第一张光能传递图像。 20 世纪 40 年代，在麻省理工学院，Parry Moon 和 Domina Eberle Spencer 教授利用他们的应用数学领域来计算高精度的全局照明模型，他们称之为“相交反射”。照明算法基于 H. H. Higbie 的算法，该算法在他 1934 年出版的《Lighting Calculations》一书中发表。由于缺乏任何显示或输出机制，图像本身是通过精心选择与其数学模型的输出数据相匹配的孟塞尔纸样本来创建的。将纸张剪裁并手工熨烫在一起，形成了 50 多年来首次印刷的图像。 [光能图片的图像]（原始图像仍悬挂在康涅狄格大学 Domina Spencer 博士的办公室中。）这些图像首次在 1946 年北美照明工程学会全国技术会议上展示，并于两年后在 Moon、P. 和 D. E. Spencer 合着的《Lighting Design》一书中出版（彩色）。 1948 年。（Addison-Wesley。剑桥，马萨诸塞州）这本书多年来一直在麻省理工学院的建筑课程中教授照明理论。斯宾塞博士继续在塔夫茨大学、布朗大学、罗德岛设计学院和康涅狄格大学任教，至今仍很活跃。 20 世纪 50 年代，老约翰·惠特尼 (John Whitney Sr.) 设计了自己的计算机辅助机制来创作一些图形艺术作品和短片。他的儿子小约翰 (John Jr.) 从童年到高中一直与父亲一起工作并向他学习。参见传记 新泽西州贝尔实验室的先驱艺术家斯坦·范德贝克 (Stan VanderBeck)、迈克尔·诺尔 (Michael Noll) 和其他人使用模拟计算机设备和绘图仪输出创建了计算机辅助图形。后来，在 20 世纪 60 年代中期，数字计算机和电影录音机被用来制作一些最早的 CG 动画电影。 Bill Fetter 在 20 世纪 50 年代末在波音（西雅图）使用带有打孔卡输入和 Gerber 绘图仪的 IBM 7094 计算机试验了早期矢量图形 CAD。 1950 年，艺术家 Ben Laposky 使用模拟计算机帮助他创作示波器艺术品。 1951 年 MIT 的 Whirlwind 计算机上出现矢量示波器型图形显示。类似于光笔的设备允许直接输入到屏幕。通用汽车研究实验室开始研究计算机辅助图形设计应用程序的作用。 （这后来导致了 DAC-1 的开发） 1955 年，麻省理工学院林肯实验室的 SAGE 系统使用第一支真正的光笔作为输入设备。 (Bert Sutherland) 1956 年劳伦斯利弗莫尔国家实验室将图形显示器连接到 IBM 704；使用胶片录像机记录彩色图像 密歇根大学计算中心的 Bertram Herzog 使用模拟计算机生成军用车辆行为的 CRT 图形研究。 1957 年国家标准局第一张经过图像处理的照片。 （由谁？为什么？）IBM 740-780（与单独的 IBM 704 计算机系统配对）在 CRT 上生成一系列点以表示线条或形状。延时胶片摄影用于捕捉屏幕上绘制的图像。国防部高级研究计划局 (ARPA) 成立。 1958 年麻省理工学院林肯实验室：部分由空军资助； Steven Coons、Ivan Sutherland 和 Timothy Johnson 开始使用 TX-2 计算机系统来处理绘制的图片。伊万·萨瑟兰 (Ivan Sutherland) 后来在麻省理工学院就读时开始将这项工作完善到他著名的画板系统中。 DEC 随后将 TX-2 商业化，命名为 PDP-6。 1959 年第一台商业电影录音机通用动力 Stromberg Carlson