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计算机图形学期末复习

时间：2019-04-12 22:23:38

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计算机图形学期末复习

写在前面：

在计算机图形学课程的期末考试之前，根据老师给的考试范围，我对一些理论性的知识进行了总结，（西南交通大学软件工程专业学习内容）。将这个内容分享出来，一作为记录，二希望可以帮助其它同学期末复习。博主水平有限，如果有哪里存在问题，欢迎大家不吝赐教。

第一章绪论

第二章交互式计算机图形处理系统

第三章基本图形生成算法

第四章自由曲线和曲面

第五章图形变换与裁剪

第六章实体几何造型

第七章自然景物模拟与分形艺术

第八章真实感图形显示

第十章计算机动画

第一章

·什么是计算机图形学？

计算机图形学是研究通过计算机将数据转化为图形，并在专用的显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。

·图形学的研究内容？

基于图形设备得基本图形元素的生成算法；图形的变换与裁剪自由曲线和曲面的设计三维实体造型技术真实感图形的生成与现实技术自然景物的模拟色彩科学的基本理论计算机动画显示技术三维或高位数据场的可视化图形的并行处理算法交互事三维实体实时真实感图形显示—虚拟现实技术

·图形学与其他学科的关系？

数字图像处理、模式识别、计算几何

·图形学的发展现状？

（智能化、多媒体化）

准备阶段（图形显示设别）—发展阶段（交互式图形学起源）—推广应用阶段（图形学、图形硬件设备迅速发展）—系统实用化阶段（图形软件和支持图形应用的操作系统全面出现）—标准智能化阶段（标准越来越多、智能化与多媒体化方向发展）。

·图形学的应用？

图形学用户接口、

计算机辅助设计与制造—工业领域、

计算机动画—商业领域、

计算机艺术—艺术领域、

科学计算的可视化、

虚拟现实应用、

系统环境模拟。

第二章

·光栅？

余晖时间：荧光粉所发出光的亮度降低至十分之一所用的时间。

刷新频率：为了保持一个持续稳定的图形画面，就需要控制电子束反复地重复要显示的图形，这个过程称为刷新，电子束每秒重绘图形的次数称为刷新频率。

显示速度：CRT显示器每秒可显示矢量线段的条数。

·硬copy设备？软copy设备？

硬拷贝是二维地保持被压缩信息的板状物体实体，而软拷贝则表示另有存储(记忆) 的不可见信息。这里所说的存储意味着信息比软拷贝的不可逆性高且保持稳定的状态。

常见的硬拷贝设备：绘图仪、打印机

常见的软拷贝设备：显示器

·虚拟现实设备？

数据手套、头盔显示器、三维立体眼镜、三维鼠标、虚拟现实力反馈器、数据衣、谷歌眼镜。

·分辨率相关计算？

物理分辨率；CRT显示器屏幕单位面积上所能够显示的最大光点数

逻辑分辨率：整个屏幕所能容纳的光点（像素）数

帧缓冲存储器：（刷新缓冲存储器、帧缓冲器、帧缓存、显存）存储要处理的图形数据信息，即存储屏幕上的像素的颜色值。

若帧缓存容量固定，则屏幕分辨率与同时可用的颜色个数成反比。

假设显示器的分辨率为M*N，可显示的颜色个数为K，则帧缓存容量V应满足

带宽与分辨率、帧频的关系F（刷新频率）的关系：

T>=M*N*F

解决带宽问题的方案之一：隔行扫描

灰度等级：对于单色CRT显示器，虽然没有表示图形对象颜色的能力，但仍可以控制电子束的强度，是像素产生不同的浓淡程度，成为灰度等级。

光栅寻址：帧缓冲器地址=（Xmax-Xmin+1）*（y-Ymin）+（x-Xmin）+基地址

查色表：一维线性表，每一项对应一种颜色。（帧缓存器存储查色表的索引值）。查色表的宽度m一般要大于查色表的长度n。表示从2^m中任意选择2^n种作为显示的颜色。

·常用输入输出设备？

输入设备

一般输入设备：键盘、鼠标、轨迹球、游戏棒、光笔、触摸屏

图形输入设备：图像扫描仪、数码相机、数字化仪

3D图形输入设备：三维扫描仪、三位数码相机、三维数字化仪

输出设备：

CRT显示器：平板显示器、PDP等离子显示器、LED发光二极管显示器、OLED有机发光二极管显示器、ELD电致发光显示器、FED场发射显示器、E-ink电子油墨显示器

新一代显示器：交互式3D显示器、裸眼立体显示器、全彩色类纸显示器

图像绘制设备：绘图仪、打印机、3D打印机

·LCD显示器的基本指标：可视角度、点距、分辨率

·CRT显示器的性能指标：分辨率（物理分辨率、逻辑分辨率）、显示速度

第三章

·常用的反走样技术：

利用像素细分技术实现“高分辨率计算，低分辨率显示”；

利用区域采样技术改善区域的边或者直线的外观，模糊、淡化阶梯。

·线宽的实现：

线刷子绘制、方形刷子绘制、实区域填充

·线型的处理：

位屏蔽器

·各种绘制算法

（这里只做列举，通过下面链接可查看详细讲解）

-直线绘制的3种算法、原理及实现

-圆形绘制的2种算法、原理及实现

-圆形绘制的多边形逼近方法、原理及实现

·各种填充算法

-种子填充算法

-有序边表算法

第四章

·对形状数学描述的要求

唯一性

几何不变性

易于定界

统一性

·直线生成设计的4点要求

所绘制的直线要直

所绘制的直线应该具有精确的起点和终点

所显示的直线亮度或颜色要均匀，沿直线不变，且与直线的长度与方向无关

直线生成的速度要快

·两种样条曲线：

插值样条：做一条曲线逐点通过给定的数据点

逼近样条：生成的曲线形状接近给定控制点形成的曲线轮廓线的形状。

·曲线：参数样条曲线、Bezier曲线、B样条曲线

·曲面：参数多项式曲面、Coons曲面、Bezier曲面、B样条曲面

第五章

·窗口区到视图区的变换计算

依据：

·投影变换

主视图—投影至xoz平面

俯视图—投影至xoy平面

侧视图—投影至yoz平面

·裁剪算法

编码裁剪（Cohen-Sutherland裁剪）

多边形裁剪（Weiler-Atherton算法）

·几何变换

二维几何变换类别、实现及原理

三维几何变换实现类似。

第六章

·构造实体的方法？

·正则形体的要求：

刚性维数一致性有限性边界确定性封闭性

·正则表面的要求：

连通性有界性非自交性可定向性封闭性

·欧拉计算？

定义：对于任意的简单多面体，其面f、边e、顶点v的数目满足以下公式v-e+f=2

扩展定义：

对于正则形体，设形体所有表面的内孔总数为r，贯穿形体的孔洞数为h，形体非连通部分的总数为s，则形体满足v-e+f-r=2(s-h)

·实体表示？

第七章

·分形？

定义：

具有如下性质的集合F为分形：

F具有精细的结构，有任意小比例的细节。F是如此地不规则，以至于它的整体与局部都不能用传统的集合语言来描述。F通常具有某种自相似的性质，这种自相似性可以是近似的或者是统计意义下的。一般的，F的某种定义之下的分形维数大于它的拓扑维数。在大多数令人感兴趣的情形下，F通常能以非常简单的方式定义，由迭代过程产生。

分形维数计算：

B表示放大倍数，M是总个数，D相当于对象的维数：D=lnM/lnBN为每1步的细分数目，S为细分时的方所倍数，D表示分形维数