图形学复习提纲

图形学复习提纲

图形学复习提纲

2010.10.10

第1章引言

1.1 计算机图形学及其相关概念

计算机图形学（Computer Graphics）

计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。

IEEE定义：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.

计算机图形学的研究对象——图形

通常意义下的图形：

能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称为图形。

两类图形要素：

1.几何要素：点，线，面，体等；

2.非几何要素：明暗，灰度，色彩等

计算机图形学中所研究的图形：

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。

图形的两种表示方法：

点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么灰度或色彩。

参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。

通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics）

把点阵法描述的图形叫做图象（Image）

1.4 计算机图形系统

1.4.2 计算机图形系统的结构

课后作业：

习题一（p19）

1.1 名词解释：图形、图象、点阵法、参数法。

1.2 图形包括哪两方面的要素，在计算机中如何表示它们？

1.3 什么叫计算机图形学？分析计算机图形学、数字图象处理和计算机视觉学科间

的关系。

1.7 一个交互性计算机图形系统必须具有哪几种功能？其结构如何？

第2章图形设备

计算机图形系统包含哪些外部设备？

图形输入设备：概念、特点

图形显示设备：概念、结构原理、工作方式、特点

图形绘制设备：概念、特点

课后作业：

习题二（p63）

2.2. PC图形显示卡主要有哪几种？

2.4. 试列举出你所知道的图形输入与输出设备。

2.5. 说明三维输入设备的种类以及应用范围。

2.6. 阴极射线管由哪几部分组成？它们的功能分别是什么？

2.16. 什么是象素点？什么是显示器的分辨率？

第3章交互式技术

如何设计一个好的用户接口

为什么要定义逻辑输入设备

交互式绘图技术有哪些？

设备的评价三个层次：

⒈设备层: 硬件性能最优化

⒉任务层：单任务：选择最佳的交互设备

⒊对话层：多任务：比较优劣

3.2.2 输入模式

1. 请求方式（request mode）

输入设备在应用程序的控制下工作：

2. 取样方式（sample mode）

应用程序和输入设备同时工作：

输入设备不断地产生数据，并送入数据缓冲区；

当程序遇到采样语句要求输入时，从数据缓冲区中读取数据。

3. 事件方式（event mode）

程序和被置成事件方式的设备分别工作。

输入设备所产生的数据被组织成事件结点，排入事件队列中等待程序的处理。

程序遇到事件处理语句时，就按照先进先出的原则从事件队列中取出队首事件予以处理。如果事件队列为空，程序则等待一定的时间片，等待事件的发生。

课后作业：

习题三（p80）

第4章造型技术

如何在计算机中建立恰当的模型表示不同图形对象

如何组织图形对象的描述数据以使存储这些数据所要的空间最省，检索、处理这些数据的速度较快

4.1.1 基本图形元素与段的概念

4.1.2 几何信息与拓扑信息

图形对象及构成它的点、线、面的位置、相互间关系和几何尺寸等都是图形信息；?表示图形对象的线型、颜色、亮度以及供模拟、分析用的质量、比重、体积等数据，是有关对象的非图形信息。

4.1.3 坐标系

4.1.4 几何元素

4.1.7 平面多面体与欧拉公式

平面多面体: 表面由平面多边形构成的三维物体。

简单多面体: 与球拓扑等价的那些多面体，即经过连续的几何形变可以变换为一个球的多面体。

欧拉公式：对于任意简单的多面体，其顶点数V、边数E和面数F 满足如下关系：

V-E+F=2

一. 线框模型

线框模型的缺陷：

二义性

二. 实体模型（实体造型技术）

可以将实体模型的表示大致分为三类：

边界表示（Boundary representation, B-reps）

构造表示（扫描表示、构造实体几何表示和特征表示）

分解表示 (四叉树、八叉树、多叉树等)

4.2.1 多边形表面模型（边界表示）

边界表示(B-reps)的最普遍方式是多边形表面模型，它使用一组包围物体内部的平面多边形，也即平面多面体，来描述实体。

数据模型3：多边形网格

三维形体的曲面边界通常用多边形网格（polygon mesh）的拼接来模拟。

三角形带、四边形网格

4.2.2 扫描表示（构造表示）

扫描表示法（sweep representation）：基于一个基体（一般是一个封闭的平面轮廓）沿某一路径运动而产生形体。

包含两个要素：

一是作扫描运动的基本图形；

二是扫描运动的路径。

4.2.3 构造实体几何法（构造表示）

构造实体几何法（CSG，Constructive Solid Geometry）

由两个实体（立方体、圆柱、圆锥等）间的并、交或差操作生成新的实体。

4.2.4 空间位置枚举表示（分解表示）

空间位置枚举表示法将包含实体的空间分割为大小相同、形状规则（正方形或立方体）的体素，然后，以体素的集合来表示图形对象。

二维情况，常用二维数组存放。

三维情况下，常用三维数组p[i][j][k]来存放。