计算机图形学是一种研究基于物理定律、经验方法以及认知原理，使用各种数学算法处理二维或三维图形数据，生成可视数据表现的科学，主要关注数字合成与操作视觉的图形内容。而且计算机图形学不但有从三维图形的建模到绘制然后到动画的过程，同时还有对二维矢量图形以及图像视频融合处理的研究。而计算机图形学经过很多年的发展，已进入了快速的发展期。当前，计算机图形学的主要应用领域包括军事仿真，医学图像处理，气象、地质、财经和电磁，影视动漫，计算机辅助设计与加工等的科学可视化等。计算机图形学在这些领域的成功运用，尤其是在快速发展的动漫产业中，带来了非常可观的经济效益。动漫产业是目前各国优先发展的绿色产业，具有高科技、高投入与高产出等特点。当然由于这些领域应用的推动，也给计算机图形学的发展提供了新的机遇与挑战。

1.3 CAD介绍

计算机图形学在工程上的一个重要应用就是计算机辅助设计（CAD）。我们都知道工程图是工程师的语言。以前工程师们都是用图板来绘制图形，这种方式非常繁琐，效率不高，所以工程师们都想方设法能采用新发放放弃以画板的方式画图，而能够实现自动化的画图，用一种标准简洁的方式将自己的设计思想表达出来，便于修改，这样也有利于重复使用，可以有效提高工作效率。所以随着计算机的高速发展，工程师的需要，出现了计算机辅助绘图(Computer Aided Drawing)，而一般早期的计算机辅助设计系统都是在超级小型机、大型机上开发的，这就使得它一般只能在规模很大的航空、汽车、轮船、化工、电力等行业中使用，而工程设计这个领域则很难应用到。到了1970年以后，PC的快速发展，才使得计算机辅助工程设计逐步变成可能，而计算机的辅助绘图系统整体上是由PC与图形的输入和输出设备(如键盘和鼠标等)以及计算机的绘图软件配合而组成，通过编写计算机辅助的绘图软件，同时将绘制的图形在屏幕上显示，并且用户可以使用光标来对绘制的图形进行修改和编辑就是计算机的绘图操作，而正是由于功能强大的微机以及相关的各种外部设备的支持，使得计算机辅助绘图软件的开发也得到长足的发展。

CAD就是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。利用计算机我们可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等一些图形数据相关的工作。计算机可以在工程设计中对不同方案进行大量的计算、分析和比较，从而来确定最佳的设计方案。计算机还可以帮助设计员承担计算、制图、和信息存储等项工作，而对于各种各样的信息，不论是图形的、文字的或数字的，都能保存在计算机里，而且能快速地来检索，设计员通常都是由草图来开始设计图形，而计算机可以完成将草图整理成为工程图的复杂繁多的工作，而由电脑自己生成的设计结果可以快速作出图形并且显示出来，这就能使设计员可以快速的针对自己的设计作出准确的判断选择和更改。CAD帮助设计员减轻对计算画图等的反复繁多的劳动的工作量，这样就能使设计师们专注于设计产品的本身，而不是浪费在计算绘图上面，从而缩短设计的整个周期同时提高设计的质量。 

CAD应该是一个可视化的绘图软件，它可以通过菜单选项和工具按钮等多种方式实现命令和操作，而且CAD具有很多很形象的绘图和绘图辅助功能，如对象捕捉、实体绘制、标注、正交、关键点编辑、鸟瞰显示控制等，它的工具栏、图形打开预览、菜单设计、文本编辑、对话框、信息交换、图像处理和图形的输出预览都给使用者提供很大的方便。它不仅在二维绘图处理更加成熟，三维功能也更加完善，可方便地进行建模和渲染。