计算机图形学 复习资料.pdf

计算机图形学 复习资料 计算机图形学复习资料 第一章 1 图形学定义 ISO 的定义：计算机图形学是研究怎样利用计算机表示、生成、处理和显示图形的原 、 算法、方法和技术的一门学科。 通俗定义：计算机图形学以表达现实世界中的对象及景物为主要目标，其核心是解决如 何用图形方式作为人和计算机之间传递信息的手段，即人机界面问题。 计算机图形学的研究对象——图形。图形是从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形 状信息的图和形。 图形的构成要素：几何要素：点、线、面、体等描述对象的轮廓、形状。非几何要素： 描述对象的颜色、材质等。 图形的表示方法：点阵法：枚举出图形中所有点(简称图像) 。参数法：由图形的形状参 数(简称图形) 。 2 图形与图像 图像：狭义上又称为点阵图或位图图像。图像是指整个显示平面以二维矩阵表示，矩阵 的每一点称为一个像素，由像素点所取亮度或颜色值不同所构成的二维画面。 特点： A 文件所占的空间大。 B 位图放大到一定的倍数后会产生锯齿。 C 位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越。 图形：狭义上又称为矢量图形或参数图形。按照数学方法定义的线条和曲线组成，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。 特点： A 文件小。 B 可采取高分辨印刷。 C 图形可以无限缩放。 3 图形学过程 3D 几何建模、3D 动画设置、绘制（光照和纹 ）、生成图像的存储和显示 4 与图像处 计算机图形学：研究模型及数据的建立和由模型生成图像的过程和方法。（模型到图像） 图像处 ：将客观景物数字化成图像，研究数字化图像的采集、去噪、压缩、增强、锐 化、复原及重建等。（图像到特征） 对立统一的关系。 5 计算机图形信息的特点 图形信息表达直观，易于理解。 图形信息表达精确、精炼。 图形信息能“实时”的反映事物的分布和变化规律 第 1 页第 1 页 计算机图形学 复习资料 6 计算机图形学的应用 计算机辅助设计及计算机辅助制造 科学计算可视化 地图制图与地理信息系统 计算机动画、游戏 用户接口 计算机艺术 7 计算机图形系统 作为一个图形系统，至少应具有计算、存储、输入、输出、对话等五个方面的基本功能。 计算机图形系统主要有三部分构成：人、图形软件包、图形硬件设备。 图像硬件设备通常由图形处理器、图形输入设备和输出设备构成。 第二章 1 图形的扫描转换 确定一个像素集合及其颜色，用于显示一个图形的过程，称为图形的扫描转换。从本质 上讲，图形的扫描转换是由参数表示形式到点阵表示形式的转换过程。 PS1 ：在输出设备上输出一个点，首先需要计算出最逼近该点的像素位置，其次需要把 应用程序中的坐标信息转换成所用输出设备的相应指令 PS2 ：在显示器有限个像素中，确定最佳逼近该直线的一组像素，并且按扫描线顺序， 对这些像素进行写操作，这个过程称为直线的扫描转换。 2 DDA 算法 最基本思想： 从 x 的左端点x0 开始，向x 右端点步进，步长=1(个像素) 。X 步进后，用 y=kx+b 计算 相应的 y 坐标。最后取像素点(x, 取整 round(y))作为当前点的坐标。即当x 每递增 1，y 递 增 k 。 PS ：实际代码时用 Y+0.5 替代取整。 PS2 ：当 |k|1 时，必须把 x ，y 地位互换。按照从(x1, y1)到(x2, y2)方向不同，分 8 个 象限。例如对于方向在第 1a 象限内的直线而言，取增量值 Dx=1 ，Dy=k 。对于方向在第 1b 象限内的直线而言，取增量值 Dy=1 ，Dx=1/k 。其余同理。 优点： 最简单，最直接的画线算法。采用增量的思想，每计算一个像素，只需计算一个加法。 缺点： 由于斜率很可能是小数（浮点数），因