计算机图形学基础
计算机图形学是一种利用编程在计算机屏幕上绘制图像的艺术。它涉及数据的计算、创建和操作。换句话说，我们可以说计算机图形学是用于生成和操作图像的渲染工具。
阴极射线管
图形系统中的主要输出设备是视频监视器。视频监视器的主要元件是阴极射线管 (CRT)，如下所示。
CRT 的工作原理非常简单：
电子枪发射一束电子（阴极射线）。
电子束穿过聚焦和偏转系统，将其引导到磷光体涂层屏幕上的指定位置。
当电子束撞击屏幕时，磷光体在电子束接触的每个位置发出一个小光点。
它通过快速将电子束重新引导回同一屏幕点来重绘图像。
我们有两种方法（随机扫描和光栅扫描）可以在屏幕上显示对象。
光栅扫描
在光栅扫描系统中，电子束从上到下逐行扫描屏幕。当电子束移动到每一行时，束强度会打开和关闭以创建发光点的图案。
图像定义存储在称为刷新缓冲区或帧缓冲区的内存区域中。该内存区域保存所有屏幕点的强度值集。然后从刷新缓冲区检索存储的强度值，并按行（扫描线）逐行“绘制”到屏幕上，如下所示。
每个屏幕点称为像素（图像元素）或pel。在每行扫描结束时，电子束返回到屏幕左侧以开始显示下一行扫描。
随机扫描（矢量扫描）
在这种技术中，电子束仅被引导到屏幕上需要绘制图像的部分，而不是像光栅扫描那样从左到右、从上到下扫描。它也称为矢量显示、笔画写入显示或书法显示。
图像定义作为一组线条绘制命令存储在称为刷新显示文件的内存区域中。要显示指定的图像，系统会循环遍历显示文件中的命令集，依次绘制每个组件线。处理完所有线条绘制命令后，系统会循环回列表中的第一条线条命令。
随机扫描显示器设计为每秒绘制图像的所有组件线 30 到 60 次。
计算机图形学的应用
计算机图形学有许多应用，其中一些列在下面：
计算机图形用户界面 (GUI) - 一种图形化、鼠标导向的范例，允许用户与计算机交互。
商务演示图形 - “一张图片胜过千言万语”。
制图 - 绘制地图。
天气图 - 实时绘图，符号表示。
卫星成像 - 地球测量图像。
照片增强 - 锐化模糊的照片。
医学影像 - MRI、CAT 扫描等 - 非侵入性内部检查。
工程图纸 - 机械、电气、土木等 - 取代过去的蓝图。
排版 - 在出版物中使用字符图像 - 取代过去的硬类型。
建筑 - 施工图纸、外观草图 - 取代过去的蓝图和手绘图。
艺术 - 计算机为艺术家提供了新的媒介。
培训 - 飞行模拟器、计算机辅助教学等。
娱乐 - 电影和游戏。
仿真和建模 - 取代物理建模和模拟