[计算机图形学] 计算机图形学的发展

萧闫子

计算机图形学学科的发展

1. 酝酿期（20世纪50年代）
    1950年，美国麻省理工学院（MIT）的旋风1号（Whirlwind I）计算机配备了阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。
    1958年，美国CALCOMP公司将联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GERBER公司则把数控机床发展成平板式绘图仪。
    整个50年代，计算机图形学处于准备和酝酿时期，称之为“被动”的图形学。

2. 萌芽期（20世纪60年代）
    60年代初，美国麻省理工学院林肯实验室中基于旋风计算机开发的北美空中防御系统SAGE具有了指挥和控制图形对象的功能。
    1962年，美国麻省理工学院林肯实验室的Ivan.E.Sutherland发表了一篇题为"Sketchpad：一个人——机通信的图形系统"的博士论文，其中首次使用了“Computer Graphics”这个术语，从而确立了计算机图形学的学科地位。

3. 发展期（20世纪70年代）
    70年代，美国洛克希德飞机公司完成了一个用于飞机设计的交互式图形处理系统，即CADAM。
    计算机图形处理技术进入实用化阶段，但由于图形设备昂贵、功能简单、基于图形的应用软件缺乏等原因，计算机图形学还是一个较小的学科领域。

4. 普及期（20世纪80年代）
    由于出现了带有光栅图形显示器的个人计算机和工作站，以及大量简单易用、价格便宜的基于图形的应用软件，计算机图形学进入了社会生活的各个领域。

5. 提高增强期（20世纪90年代）
    计算机图形学向着标准化、集成化和智能化方向发展。

图形硬件的发展

    1. 图形显示设备
    20世纪60年代中期，出现了随机扫描显示器，它具有较高的分辨率和对比度，具有良好的动态特性，但为了避免图形闪烁，需要刷新存储器以及较高速度的处理器实现屏幕图形的刷新。
    20世纪60年代后期，出现了存储管式显示器，它不需要缓存及刷新功能，价格低廉，分辨率高，显示大量图形也不闪烁，但不具备显示动态图形的能力，也不能进行选择性的删除。
    20世纪70年代中期，由于廉价的固体电路随机存储器的出现，光栅扫描图形显示器得以普及。
    目前，还出现了液晶显示器、等离子显示器和激光显示器等，他们正向着小型化、低电压和数字化方向发展。

    2.图形绘制设备
    图形绘制设备，又称图形硬拷贝设备，分为打印机和绘图仪两种。

                               
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图1-1 打印机

    3. 图形输入设备
    (1)二维图形输入设备：常用的二维图形输入设备有很多，如下图1-3所示的光笔、操纵杆和空间球。

                               
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图1-2 常见的二维输入设备

    (2)三维图形输入设备：如图1-4所示的用于虚拟现实系统的数据手套。

                               
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图1-3 三维图形输入设备

图形软件的发展

图形软件标准的确定是为了推动图形技术的发展以及图形硬件设备的推广普及，提高应用软件的可移植性，使得图形软件与设备无关、与应用无关，并且具有较高的性能。
    近二十年中，国际标准化组织ISO已经批准和正在讨论的与计算机图形有关的标准有：算机图形核心系统GKS、三维图形核心系统 GKS-3D、程序员层次交互式图形系统PHIGS、计算机图形元文件 CGM、计算机图形接口CGI、基本图形转换规范IGES、产品数据转换规范STEP等。
    此外，还存在一些事实标准，如SGI的OpenGL，微软的Direct X，Adobe的Postscript等。
    目前，图形软件正朝着标准化，开放式和高效率方向发展。