计算机图形学_复习资料

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1、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理、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

2、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（光照和纹理）、生成图像的存储和显示4与图像处理计算机图形学：研究模型及数据的建立和由

3、模型生成图像的过程和方法。（模型到图像）图像处理：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

4、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。2DDA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(

5、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

6、k

7、>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），因此每个加法都意味着是浮点运算，浮点运算不利于硬件实现；每次加法后还必须进行一次四舍五入后的取整运算。3中点画线法假设当前像素点为P(xp,

8、yp)，则下一个像素点为P1（右）或P2（右上）。设M=(xp+1,yp+0.5)，为p1与p2之中点，Q为理想直线与x=xp+1垂线的交点。将Q与M的y坐标进行比较。当M在Q的下方，则P2应为下一个像素点；M在Q的上方，应取P1为下一点。具体算式：d=F(M)=F(xp+1,yp+0.5)=a(xp+1)+b(yp+0.5)+c（a=y0-y1，b=x1-x0，c=x0y1-x1y0）当d<0，M在Q点下方，取右上方P2为下一个像素；当d>0，M在Q点上方，取右方P1为下一个像素；当d=0，选P1或P2均可，约定取P1为下一个像素；改进1：根据前一点的判别式值d和整数增量即可得到后一点

9、的判别式值d’。因此可采用增量计算，只有加法，提高运算效率。若当前像素处于d>0情况，则取正右方像素P1(xp+1,yp),要判下一个像素位置，应计算d’=d+a；若d<0时，则取右上方像素P2(xp+1,yp+1)。要判断再下一像素，则要计算d’=d+a+b改进2：由于只判别d的符号确定下一个像素位置，因此可以用2d来判别，化为整数算法。递推算法中只包含加、减运算，便于硬件实现。d’=d+2a；d’=d+2（a+b）4Bresen