交互圖形

序列圖和協作圖稱為交互圖。

其中，序列圖用來描述對象之間消息發送的先後次序，闡明對象之間的交互過程以及在系統執行過程中的某一具體時刻 將會發生什麼事件。 　序列圖是一種強調時間順序的交互圖，其中對象沿橫軸排列，消息沿縱軸按時間順序排列。序列圖中的對象生命線是一條垂直的虛線，他表示一個對象在一段時間內存在。 　順序圖是一個二維圖形。 　以時間順序顯示參與者向系統發起的事件及 對象間交互的圖順序圖不表示對象間的關聯(associations)關係。　 　順序圖中的一些主要元素： 　– Object (包括actor實例) 　– Lifeline (生命線) 　– Focus of control(控制焦點)和 　activation(激活期) 　– Message 　協作圖也是一種交互圖，它強調收發消息的對象的組織結構。 　協作圖和序列圖是同樣的，它們可以相互轉換。在多數情況下，協作圖主要用來對單調的、順序的控制流建模，但它也可以用來對包括迭代和分支在內的複雜控制流進行建模。 　n協作圖:包含一組對象和鏈(link)，用於描述 　系統的行為是如何由系統的成分協作 　實現的。 　(1)協作圖中的組成元素 　Object(包括actor實例， 　多對象，主動對象) 　Message 　Link(鏈) 　兩種圖間可以互相轉換。

1950年，第一台圖形顯示器作為美國麻省理工學院（MIT）旋風I號（Whirlwind I）計算機的附件誕生了。該顯示器用一個類似於示波器的陰極射線管（CRT）來顯示一些簡單的圖形。1958年美國Calcomp公司由聯機的數字記錄儀發展成滾筒式繪圖儀，GerBer公司把數控機牀發展成為平板式繪圖儀。在整個50年代，只有電子管計算機，用機器語言編程，主要應用於科學計算，為這些計算機配置的圖形設備僅具有輸出功能。計算機圖形學處於準備和醖釀時期，並稱之為：“被動式”圖形學。到50年代末期，MIT的林肯實驗室在“旋風”計算機上開發SAGE空中防禦體系，第一次使用了具有指揮和控制功能的CRT顯示器，操作者可以用筆在屏幕上指出被確定的目標。與此同時，類似的技術在設計和生產過程中也陸續得到了應用，它預示着交互式計算機圖形學的誕生。

1962年，MIT林肯實驗室的Ivan E.Sutherland 發表了一篇題為“Sketchpad：一個人機交互通信的圖形系統”的博士論文，他在論文中首次使用了計算機圖形學“Computer Graphics”這個術語，證明了交互計算機圖形學是一個可行的、有用的研究領域，從而確定了計算機圖形學作為一個嶄新的科學分支的獨立地位。他在論文中所提出的一些基本概念和技術,如交互技術、分層存儲符號的數據結構等至今還在廣為應用。1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了被後人稱為超限插值的新思想，通過插值四條任意的邊界曲線來構造麴面。同在60年代早期，法國雷諾汽車公司的工程師Pierre Bézier發展了一套被後人稱為Bézier曲線、曲面的理論，成功地用於幾何外形設計，並開發了用於汽車外形設計的UNISURF系統。Coons方法和Bézier方法是CAGD最早的開創性工作。值得一提的是，計算機圖形學的最高獎是以 Coons的名字命名的，而獲得第一屆（1983）和第二屆(1985) Steven A.Coons 獎的，恰好是Ivan E.Sutherland和Pierre Bézier，這也算是計算機圖形學的一段佳話。

70年代是計算機圖形學發展過程中一個重要的歷史時期。由於光柵顯示器的產生，在60年代就已萌芽的光柵圖形學算法，迅速發展起來，區域填充、裁剪、消隱等基本圖形概念、及其相應算法紛紛誕生，圖形學進入了第一個興盛的時期，並開始出現實用的CAD圖形系統。又因為通用、與設備無關的圖形軟件的發展，圖形軟件功能的標準化問題被提了出來。1974年，美國國家標準化局（ANSI）在ACM SIGGRAPH的一個與“與機器無關的圖形技術”的工作會議上，提出了制定有關標準的基本規則。此後ACM專門成立了一個圖形標準化委員會，開始制定有關標準。該委員會於1977、1979年先後制定和修改了“核心圖形系統”（Core Graphics System）。ISO隨後又發佈了計算機圖形接口CGI(Computer Graphics Interface)、計算機圖形元文件標準CGM（Computer Graphics Metafile）、計算機圖形核心系統GKS(Graphics Kernel system)、面向程序員的層次交互圖形標準PHIGS（Programmer's Hierarchical Interactive Graphics Standard）等。這些標準的制定，為計算機圖形學的推廣、應用、資源信息共享，起到了重要作用。

70年代，計算機圖形學另外兩個重要進展是真實感圖形學和實體造型技術的產生。1970年Bouknight提出了第一個光反射模型，1971年Gourand提出“漫反射模型+插值”的思想，被稱為Gourand明暗處理。1975年Phong提出了著名的簡單光照模型-Phong模型。這些可以算是真實感圖形學最早的開創性工作。另外，從1973年開始，相繼出現了英國劍橋大學CAD小組的Build系統、美國羅徹斯特大學的PADL-1系統等實體造型系統。

1980年Whitted提出了一個光透視模型-Whitted模型，並第一次給出光線跟蹤算法的範例，實現Whitted模型；1984年，美國Cornell大學和日本廣島大學的學者分別將熱輻射工程中的輻射度方法引入到計算機圖形學中，用輻射度方法成功地模擬了理想漫反射表面間的多重漫反射效果；光線跟蹤算法和輻射度算法的提出，標誌着真實感圖形的顯示算法已逐漸成熟。從80年代中期以來，超大規模集成電路的發展，為圖形學的飛速發展奠定了物質基礎。計算機的運算能力的提高，圖形處理速度的加快，使得圖形學的各個研究方向得到充分發展，圖形學已廣泛應用於動畫、科學計算可視化、CAD/CAM、影視娛樂等各個領域。

最後，我們以SIGGRAPH會議的情況，來結束計算機圖形學的歷史回顧。ACM SIGGRAPH會議是計算機圖形學的國際會議，每年在美國召開，參加會議的人在50,000人左右。世界上沒有第二個領域每年召開如此規模巨大的專業會議，SIGGRAPH會議很大程度上促進了圖形學的發展。SIGGRAPH會議是由Brown大學教授Andries van Dam (Andy) 和IBM公司Sam Matsa在60年代中期發起的，全稱是“the Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques”。1974年，在Colorado大學召開了第一屆SIGGRAPH 年會，並取得了巨大的成功，當時大約有600位來自世界各地的專家參加了會議。到了1997年，參加會議的人數已經增加到48,700。因為每年只錄取大約50篇論文，在Computer Graphics雜誌上發表，因此論文的學術水平較高，基本上代表了圖形學的主流方向。