那个专家了解计算机图形学的历史,越详细越好,和实际应用结合最好。
1950年,第一台图形显示器作为麻省理工学院旋风I计算机的附件诞生。显示器使用类似于示波器的阴极射线管(CRT)来显示一些简单的图形。从65438年到0958年,美国Calcomp公司从在线数字记录仪发展到鼓式绘图仪,GerBer公司将数控机床发展到平板绘图仪。整个50年代,只有电子管计算机,用机器语言编程,主要用于科学计算。为这些计算机配置的图形设备只有输出功能。计算机图形学正处于准备和酝酿期,被称为“被动”图形学。到了20世纪50年代末,麻省理工学院林肯实验室在“旋风”计算机上研制出了SAGE防空系统,并首次使用了具有指挥控制功能的CRT显示器,使操作者可以用笔在屏幕上指出确定的目标。与此同时,类似的技术在设计和制作过程中得到了应用,这标志着交互式计算机图形学的诞生。
1962年,麻省理工学院林肯实验室的伊万·E·萨瑟兰(Ivan E.Sutherland)发表了一篇题为《画板:人机交互交流的图形系统》的博士论文,论文中他首次使用了“计算机图形学”这个术语,证明了交互计算机图形学是一个可行且有用的研究领域,从而确认了计算机图形学作为一门全新的科学分支的独立地位。他在论文中提出的一些基本概念和技术,如交互技术、分层存储符号数据结构等,至今仍被广泛使用。1964年,麻省理工学院教授Steven A. Coons提出了一种新的思想叫做超限插值,通过插值四条任意边界曲线来构造曲面。20世纪60年代初,法国雷诺汽车公司的工程师皮埃尔·贝塞尔开发了一套被称为Bézier曲线和曲面的理论,并成功地应用于几何形状设计中,并开发了用于汽车形状设计的UNISURF系统。Coons方法和Bézier方法是CAGD最早的开创性工作。值得一提的是,计算机图形学的最高奖是以库恩斯命名的,而恰好伊凡·E·萨瑟兰和皮埃尔·贝塞尔获得了第一(1983)和第二(1985)史蒂文·A·库恩斯奖,这也是计算机图形学中的一段佳话。
20世纪70年代是计算机图形学发展的一个重要历史时期。由于光栅显示的出现,60年代萌芽的光栅图形算法迅速发展,区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念及其相应算法相继诞生。图形学进入第一个繁荣期,实用的CAD图形系统开始出现。由于通用的、与设备无关的图形软件的发展,提出了图形软件功能的标准化。1974年,美国国家标准化局(ANSI)在ACM SIGGRAPH的一次与“机器无关图形技术”相关的工作会议上提出了制定相关标准的基本规则。此后,ACM成立了图形标准化委员会,并开始制定相关标准。1977和1979年,委员会先后制定和修订了《核心图形系统》。ISO随后发布了面向程序员的CGI(计算机图形接口)、CGM(计算机图形元文件)、GKS(图形内核系统)、Phigs(程序员分层交互图形标准)等。这些标准的制定,对计算机图形学的普及应用和资源信息的享受起到了重要作用。
20世纪70年代,计算机图形学的另外两个重要进展是真实感图形和实体建模技术的出现。Bouknight在1970提出了第一个光反射模型,Gourand在1971提出了“漫反射模型+插值”的思想,称为Gourand明暗处理。Phong在1975提出了著名的简单光照模型——Phong模型。这些可以算是真实感图形最早的开山之作。此外,从1973开始,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系统相继出现。
1980中,Whitted提出了光透视模型——Whitted模型,并首次给出了光线追迹算法实现Whitted模型的例子;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方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面之间的多次漫反射效果。光线跟踪算法和辐射度算法的引入,标志着真实感图形的显示算法已经逐渐成熟。20世纪80年代中期以来,超大规模集成电路的发展为图形学的快速发展奠定了物质基础。随着计算机计算能力的提高和图形处理速度的加快,图形学的各个研究方向都得到了充分的发展,图形学在动画、科学计算可视化、CAD/CAM、影视娱乐等领域得到了广泛的应用。
最后,我们以SIGGRAPH会议结束计算机图形学的历史回顾。ACM SIGGRAPH Conference是最权威的计算机图形学国际会议,每年在美国举行,与会者约5万人。世界上没有其他领域每年举办如此庞大的专业会议,SIGGRAPH大会极大地推动了图形学的发展。SIGGRAPH会议是由布朗大学的Andries van Dam(安迪)教授和IBM的Sam Matsa在20世纪60年代中期发起的,其全称是“计算机图形学和交互技术特别兴趣小组”。65438-0974年,第一届SIGGRAPH年会在科罗拉多大学举行,取得了巨大的成功。当时,来自世界各地的大约600名专家出席了会议。到1997,参与人数增加到48700人。因为每年只有50篇左右的论文被录取并发表在《计算机图形学》杂志上,所以论文的学术水平较高,基本代表了图形学的主流方向。