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CG计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。 随着以计算机为主要工具进行视觉设计和生产的一系列相关产业的形成,国际上习惯将利用计算机技术进行视觉设计和生产的领域通称为CG。它既包括技术也包括艺术，几乎囊括了当今电脑时代中所有的视觉艺术创作活动，如平面印刷品的设计、网页设计、影视特效、多媒体技术、以计算机辅助设计为主
的建筑设计及工业造型设计等。
清华大学自然景物平台生成的野外场景计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。
如何在计算机中表示图形,以及如何利用计算机进行图形的生成、处理和显示的相关原理与算法，构成了计算机图形学的主要研究内容。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是由线条组成的图形，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是类似于照片的明暗图(Shading)，也就是通常所说的真实感图形。
可以说，计算机图形学的一个重要研究内容就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。所以计算机图形学与另一门学科－计算机辅助几何设计有着密切的关系。事实上，图形学也把可以表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其重要的研究内容。同时，真实感图形计算的结果是以数字图象的方式提供的，计算机图形学也就和图象处理有着密切的关系。图形与图象两个概念间的区别越来越模糊，但我们认为还是有区别的：图象纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息，而图形含有几何属性，或者说更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。
计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。作为一本面向计算机专业本科生和非计算机专业研究生的图形学教材，本书着重讨论与光栅图形生成、曲线曲面造型和真实感图形生成相关的原理与算法。
1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生了。该显示器用一个类似于示波器的阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。1958年美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数控机床发展成为平板式绘图仪。在整个50年代，只有电子管计算机，用机器语言编程，主要应用于科学计算，为这些计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于准备和酝酿时期，并称之为：“被动式”图形学。
1962年，MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland 发表了一篇题为“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文，他在论文中首次使用了计算机图形学“Computer Graphics”这个术语，证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位。
70年代是计算机图形学发展过程中一个重要的历史时期。由于光栅显示器的产生，在60年代就已萌芽的光栅图形学算法，迅速发展起来，区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应算法纷纷诞生，图形学进入了第一个兴盛的时期，并开始出现实用的CAD图形系统。又因为通用、与设备无关的图形软件的发展，图形软件功能的标准化问题被提了出来。
1980年Whitted提出了一个光透视模型-Whitted模型，并第一次给出光线跟踪算法的范例，实现Whitted模型；1984年，美国Cornell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到计算机图形学中，用辐射度方法成功地模拟了理想漫反射表面间的多重漫反射效果；光线跟踪算法和辐射度算法的提出，标志着真实感图形的显示算法已逐渐成熟。从80年代中期以来，超大规模集成电路的发展，为图形学的飞速发展奠定了物质基础。计算机的运算能力的提高，图形处理速度的加快，使得图形学的各个研究方向得到充分发展，图形学已广泛应用于动画、科学计算可视化、CAD/CAM、影视娱乐等各个领域。
ACM SIGGRAPH会议是计算机图形学最权威的国际会议，每年在美国召开，参加会议的人在50,000人左右。世界上没有第二个领域每年召开如此规模巨大的专业会议，SIGGRAPH会议很大程度上促进了图形学的发展。SIGGRAPH会议是由Brown大学教授Andries van Dam (Andy) 和IBM公司Sam Matsa在60年代中期发起的，全称是“the Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques”。
CRT显示器简易结构图高质量的计算机图形离不开高性能的计算机图形硬件设备。一个图形系统通常由图形处理器，图形输出设备和输入设备构成：
图形显示设备
图形输出包括图形的显示和图形的绘制，图形显示指的是在屏幕上输出图形，图形绘制通常指把图形画在纸上，也称硬拷贝，打印机和绘图仪是两种最常用的硬拷贝设备。
图形处理器
光栅显示系统离不开图形处理器，图形处理器是图形系统结构的重要元件，是连接计算机和显示终端的纽带。应该说有显示系统就有图形处理器（俗称显卡），但是早期的显卡只包含简单的存储器和帧缓冲区，他们实际上只起了一个图形的存储和传递作用，一切操作都必须有CPU来控制。这对于文本和一些简单的图形来说是足够的，但是当要处理复杂场景特别是一些真实感的三维场景，单靠这种系统是无法完成任务的。所以以后发展的图形处理器都有图形处理的功能。它不单单存储图形，而且能完成大部分图形函数，这样就大大减轻了CPU的负担，提高了显示能力和显示速度。随着电子技术的发展，显卡技术含量越来越高，功能越来越强，许多专业的图形卡已经具有很强的3D处理能力，而且这些3D图形卡也渐渐地走向个人计算机。一些专业显卡具有的晶体管数甚至比同时代的CPU的晶体管数还多。比如2000年加拿大ATI公司推出的RADEON显卡芯片含有3千万颗晶体管，达到每秒15亿个像素填写率。显卡的主要配件有显示主芯片、显示缓存（简称显存）、数字模拟转换器（RAMDAC）。
图形输入设备
最常用的图形输入设备就是基本的计算机输入设备——键盘和鼠标。此外还有跟踪球、空间球、数据手套、光笔、触摸屏等输入设备。
计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。
在日本，CG通常指的是数码化的作品，内容是纯艺术创作到广告设计，可以是二维三维、静止或动画。广义的还包括DIP和CAD，现在CG的概念正在扩大，由CG和虚拟真实技术制作的媒体文化，都可以归于CG范畴，它们已经形成一个可观的经济产业，所以提到CG时一般可以分成四个主要领域：
CG艺术与设计
CG设计包括二维、三维的，静止画、动画（movie），从自由创作、服装设计、工业设计、电视广告（CM）到网页设计，可谓包罗万象。
游戏（Game）软件
电子游戏开始于美国，日本的软件使之风靡世界。1993年任天堂公司推出了8比特的专用游戏机，到1996年达到了64比特。但硬件的性能再好，没有有趣的软件也是徒然。游戏公司凭借日本动画，漫画的文化积累，充分运用CG，一举形成了世界注目的游戏产业。在不到20年的时间里，发展到数十兆日圆的规模。任天堂（Nintendo），Sega，索尼（Sony）等国际知名的企业成了电子游戏的代名词。
动画（Animation）
从手冢治虫的‘铁臂阿童木’起，日本的动画就广为世界所熟悉，在电脑普及之前，靠手工绘制的动画已经成了日本的朝阳产业。但在人工费等成本不断上涨中，如果没有导入电脑就很难想象动画产业今天的规模。动画大师宫崎骏的新作品一再创造了票房的新记录。日本虽有东映那样的制作‘影院动画’的大公司，但大部分的作品还是出自小公司，小公司在很多制作方面又要委托零细的加工专业和个人制作者。整个产业的从业员约有 3.4千人，每星期在日本的电视上放映的动画连续剧有30多本，加上映象产品，定制作品等，他们的产量每个月差不多达到200本，尽管有部分在海外加工，但日本动画业在简陋的条件下（相对与其他制造业生产而言）达到的质量与产量是惊人的。没有CG，动画的大量生产是难以想象的。
漫画（Comic）
在导入CG前，漫画在日本已经是一个成熟的文化产业，是深受男女老少喜爱的大众文化。有幼儿漫画、少男漫画、小女漫画、青年漫画、女性漫画、成人漫画等等，有覆盖各个年龄层次的内容与风格。随着读者的年龄增大，老年漫画也开始出现。虽然漫画家们主要还是采用手绘，然后用扫描仪进行数码化，便贴纸等很多技法采用了photoshop之类的软件。年轻一代越来越习惯于用数码输入板和illustrator painer一类的软件直接创作，或者用数码相机的素材加工成漫画.
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