什么是计算机图形学?

研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科，这里的图形是指三维图形的处理。

用计算的方法, 将物理世界映射到虚拟数字世界 (即对物体的几何与物理属性与规律进行表达与仿真, 并真实地呈现与交互);
再通过虚拟世界的计算最终反向作用于真实世界.

计算机中表示图形的方法

如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法，构成了计算机图形学的主要研究内容。包括：

归纳为：

1950: 第一台图形显示器作为 MIT 的 Whirlwind I 计算机的附件诞生, 类似于示波器的 CRT 来显示简单图形. (CRT的出现为计算机生成和显示图形提供了可能.)
1958: Calcomp corp 由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪; GerBer crop 把数控机床发展成为平板式绘图仪.
50年代末期: MIT的林肯实验室在 “Whirlwind” 计算机上开发 SAGE 空中防御体系，通过光笔在屏幕上指点与系统交互。(标志着交互式图形技术的诞生.)

1962: 雷诺汽车公司的工程师 Pierre Bézier 提出 Bézier曲线、曲面的理论.
1963: MIT 林肯实验室的 Ivan Sutherland 发表了题为 “Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统” 的博士论文，提出了基本交互技术、图元分层表示概念及数据结构。确定了交互图形学作为一个学科分支的地位。 Sutherland 本人也被公认为图形学之父。1988年被授予图灵奖。
1964: MIT 的教授 Steven A. Coons 提出了超限插值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。

光栅图形学迅速发展
- 区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应算法纷纷诞生
图形软件标准化
- 1974: ACM SIGGRAPH的与 “与机器无关的图形技术” 的工作会议，提出了图形软件标准化问题
- ACM 成立图形标准化委员会，制定 “核心图形系统”（Core Graphics System）
- ISO 发布 CGI、CGM、GKS、PHIGS 等标准。
真实感图形学
- 1970: Bouknight 提出了第一个光反射模型
- 1971: Gourand提出 “漫反射模型＋插值” 的思想，被称为 Gourand 明暗处理
- 1975: Phong提出了著名的简单光照模型 - Phong 模型
实体造型技术
- 英国剑桥大学 CAD 小组的 Build 系统
- 美国罗彻斯特大学的 PADL-1 系统

1980: Whitted 提出了一个光透视模型 - Whitted 模型，并第一次给出光线跟踪算法的范例。
1984: 美国 Cornell 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方法引入到计算机图形学中，提出基于辐射度的图形绘制方法。
图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发展
- 出现了带有光栅扫描显示器的微型计算机和图形工作站
- 奔腾 III 和奔腾 IV 系列 CPU、高性能显卡和液晶显示屏，高传输率大容量硬盘、Internet

微机和软件系统的普及使得图形学的应用领域日益广泛
计算机图形学朝着标准化、集成化和智能化的方向发展
多媒体、人工智能、计算机可视化、虚拟现实等分支蓬勃发展
SGI 公司开发的 OpenGL 开放式三维图形标准，微软公司为 PC 游戏开发的应用程序接口标准 DirectX, Adobe 公司 Postscript 等，均朝着开放式、高效率的方向发展

60年代中期：画线显示器 (亦称矢量显示器); 需要不停的刷新，设备昂贵，限制普及。
60年代末: 存储管式显示器
70年代初: 刷新式光栅扫描显示器出现，大大地推动了交互式图形技术的发展。以点阵形式表示图形，使用专用的缓冲区存放点阵，由视频控制器负责刷新扫描

第一阶段：控制开关、穿孔纸等等
第二阶段：键盘
第三阶段：二维定位设备，如鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏等等，
第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据手套、数据衣），用户的手势、语音表情等等
第五阶段：用户的思维

三种类型的计算机图形软件系统：

用某种语言写成的子程序包 (图形库) (便于移植和推广、但执行速度相对较慢，效率低):
- GKS (Graphics Kernel System)
- PHIGS (Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics system )
- GL，DirectXDraw & DirectX3D
扩充计算机语言，使其具有图形生成和处理的功能 (简练、紧凑、执行速度快，但不可移植)
- Turbo Pascal、Turbo C，AutoLisp等。
专用图形系统 (效率高，但系统开发量大，可移植性差)