计算机图形学基础知识
计算机图形学基础知识重点整理
计算机图形学基础知识重点整理一、图形学的概念计算机图形学简单来说，就是让计算机去生成、处理和显示图形的学科。
它就像是一个魔法世界，把一堆枯燥的数字和代码变成我们眼睛能看到的超酷图形。
你看那些超炫的3D游戏里的场景、超逼真的动画电影，那可都是计算机图形学的功劳。
这个学科就是想办法让计算机理解图形，然后把图形按照我们想要的样子呈现出来。
二、图形的表示1. 点点是图形里最基本的元素啦。
就像盖房子的小砖头一样，很多个点组合起来就能变成各种图形。
一个点在计算机里就是用坐标来表示的，就像我们在地图上找一个地方，用经度和纬度一样，计算机里的点就是用x和y坐标（如果是3D图形的话，还有z坐标呢）来确定它在空间里的位置。
2. 线有了点，就能连成线啦。
线有各种各样的类型，直线是最简单的，它的方程可以用我们学过的数学知识来表示。
比如说斜截式y = kx + b，这里的k就是斜率，b就是截距。
还有曲线呢，像抛物线、双曲线之类的，在图形学里也经常用到。
这些曲线的表示方法可能会复杂一点，但也很有趣哦。
3. 面好多线围起来就形成了面啦。
面在3D图形里特别重要，因为很多3D物体都是由好多面组成的。
比如说一个正方体，就有六个面。
面的表示方法也有不少，像多边形表示法，就是用好多条边来围成一个面。
三、图形变换1. 平移平移就是把图形在空间里挪个位置。
这就像我们把桌子从房间的这头搬到那头一样。
在计算机里，平移一个图形就是把它每个点的坐标都加上或者减去一个固定的值。
比如说把一个点(x,y)向右平移3个单位，向上平移2个单位，那这个点就变成(x + 3,y + 2)啦。
2. 旋转旋转就更有意思啦。
想象一下把一个图形像陀螺一样转起来。
在计算机里旋转图形，需要根据旋转的角度和旋转中心来计算每个点新的坐标。
这就得用到一些三角函数的知识啦，不过也不难理解。
比如说以原点为中心，把一个点(x,y)逆时针旋转θ度，新的坐标就可以通过一些公式计算出来。
3. 缩放缩放就是把图形变大或者变小。
详解计算机图形学的基本原理与应用
详解计算机图形学的基本原理与应用计算机图形学是研究如何使用计算机生成、处理和显示图像的领域。
它结合了数学、物理学、计算机科学和工程学等多个学科的知识，广泛应用于游戏、电影特效、虚拟现实、工程设计和医学等领域。
本文将详解计算机图形学的基本原理和应用，并划分为以下几个章节进行讨论。
第一章：图像生成原理图像生成是计算机图形学最基础的原理之一。
其基本思想是通过数学表示和描述真实世界中的物体，并利用计算机算法将其转换为虚拟的图像。
图像生成主要包括三个方面的内容：建模、光照和渲染。
在建模方面，常用的方法有多边形网格建模和体素化建模。
多边形网格建模是将物体表面分割为许多小三角形或多边形，并利用顶点、边和面来描述物体的形状。
而体素化建模则是将物体划分为小的立方体单位，通过设置体素的属性来表示物体的形状和结构。
光照是指模拟光在场景中传播和交互的过程。
常见的光照模型有环境光、漫反射和镜面反射等。
环境光是描述场景中无处不在的弱光源，漫反射是模拟物体表面粗糙度对光的扩散和散射，而镜面反射则是模拟物体表面光滑程度对光的反射情况。
渲染是将建模和光照合并起来，生成最终的图像。
在渲染过程中，需要考虑光线的传播，物体的遮挡关系和光线与物体交互的效果等。
此外，还可以通过增加纹理、阴影和抗锯齿等技术提高图像的真实感。
第二章：图像处理和编辑图像处理和编辑是计算机图形学中的重要应用。
通过图像处理和编辑技术，可以对图像进行多种操作，如滤波、增强、修复和变形等。
常见的图像处理方法包括傅里叶变换、边缘检测、直方图均衡化和模糊处理等。
傅里叶变换是将一个函数或一个信号从时间域转换到频域的方法，可以用于图像的频域分析和滤波。
边缘检测是一种用于检测图像中物体边界的方法，常用的算子有Sobel算子和Canny算子。
直方图均衡化是对图像进行灰度级分布均衡，可以提高图像的对比度。
而模糊处理可以将图像中的细节模糊化，常用于图像降噪和图像特效的实现。
图像编辑主要包括图像的插入、删除、裁剪和合成等操作。
2023年计算机图形学必考知识点
Phong Lighting该模型计算效率高、与物理事实足够靠近。
Phong模型运用4个向量计算表面任一点旳颜色值，考虑了光线和材质之间旳三种互相作用：环境光反射、漫反射和镜面反射。
Phong模型使用公式：I s=K s L s cosαΦα：高光系数。
计算方面旳优势：把r和v归一化为单位向量，运用点积计算镜面反射分量：I s=K s L s max((r，v)α，0)，还可增长距离衰减因子。
在Gouraud着色这种明暗绘制措施中，对公用一种顶点旳多边形旳法向量取平均值，把归一化旳平均值定义为该顶点旳法向量，Gouraud着色对顶点旳明暗值进行插值。
Phong着色是在多边形内对法向量进行插值。
Phong着色规定把光照模型应用到每个片元上，也被称为片元旳着色。
颜色模型RGB XYZ HSVRGB:RGB颜色模式已经成为现代图形系统旳原则，使用RGB加色模型旳RGB三原色系统中，红绿蓝图像在概念上有各自旳缓存，每个像素都分别有三个分量。
任意色光F都可表达为F＝r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]。
RGB颜色立方体中沿着一种坐标轴方向旳距离代表了颜色中对应原色旳分量，原点(黑)到体对角线顶点(白)为不一样亮度旳灰色XYZ:在RGB 系统基础上，改用三个假想旳原色X、Y、Z建立了一种新旳色度系统, 将它匹配等能光谱旳三刺激值,该系统称为视场XYZ色度系统，在XYZ空间中不能直观地评价颜色。
HSV是一种将RGB中旳点在圆柱坐标系中旳表达法，H色相S饱和度V明度，中心轴为灰色底黑顶白，绕轴角度为H，到该轴距离为S，沿轴高度为S。
RGB长处:笛卡尔坐标系，线性，基于硬件(易转换)，基于三刺激值，缺陷:难以指定命名颜色，不能覆盖所有颜色范围，不一致。
HSV长处:易于转换成RGB，直观指定颜色，’缺陷:非线性，不能覆盖所有颜色范围，不一致XYZ:覆盖所有颜色范围，基于人眼旳三刺激值，线性，包括所有空间，缺陷:不一致交互式计算机程序员模型(应用模型<->应用程序<->图形库)->(图形系统<->显示屏).应用程序和图形系统之间旳接口可以通过图形库旳一组函数来指定，这和接口旳规范称为应用程序编程人员接口(API)，软件驱动程序负责解释API旳输出并把这些数据转换为能被特定硬件识别旳形式。
计算机图形学基础知识重点整理
计算机图形学基础知识重点整理一、图形学基础知识1、图形学的定义：图形学是一门研究图形的计算机科学，它研究如何使用计算机来生成、处理和显示图形。
2、图形学的应用：图形学的应用非常广泛，它可以用于计算机游戏、虚拟现实、图形用户界面、图形设计、图形处理、图形建模、图形分析等。
3、图形学的基本概念：图形学的基本概念包括图形、坐标系、变换、光照、纹理、投影、深度缓冲、抗锯齿等。
4、图形学的基本算法：图形学的基本算法包括几何变换、光照计算、纹理映射、投影变换、深度缓冲、抗锯齿等。
5、图形学的基本技术：图形学的基本技术包括OpenGL、DirectX、OpenCL、CUDA、OpenGL ES等。
二、图形学的基本原理1、坐标系：坐标系是图形学中最基本的概念，它是一种用来表示空间位置的系统，它由一系列的坐标轴组成，每个坐标轴都有一个坐标值，这些坐标值可以用来表示一个点在空间中的位置。
2、变换：变换是图形学中最重要的概念，它指的是将一个图形从一个坐标系变换到另一个坐标系的过程。
变换可以分为几何变换和光照变换，几何变换包括平移、旋转、缩放等，光照变换包括颜色变换、照明变换等。
3、光照：光照是图形学中最重要的概念，它指的是将光照投射到物体表面，从而产生颜色和纹理的过程。
光照可以分为环境光照、漫反射光照和镜面反射光照。
4、纹理：纹理是图形学中最重要的概念，它指的是将一张图片映射到物体表面，从而产生纹理的过程。
纹理可以分为纹理映射、纹理坐标变换、纹理过滤等。
5、投影：投影是图形学中最重要的概念，它指的是将一个三维图形投射到二维屏幕上的过程。
投影可以分为正交投影和透视投影，正交投影是将三维图形投射到二维屏幕上的过程，而透视投影是将三维图形投射到二维屏幕上，从而产生透视效果的过程。
计算机图形学主要知识点
第一章计算机图形学是：研究怎么利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。
计算机图形学的研究对象是图形。
构成图形的要素有两类：一类是几何要素（刻画图形状的点、线、面、体），另一类是非几何要素（反映物体表面属性或材质的明暗、灰度、色彩）.。
计算机中表示图和形常有两种方法：点阵法和参数法。
软件的标准：SGI等公司开发的OpenGL，微软开发的Direct X，Adobe的Postscript 等。
计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）计算机图形系统可以定义为计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。
交互式计算机图形系统应具有计算、存储、对话、输入和输出等五方面的功能。
真实感图形的生成一般须经历场景造型、取景变换、视域裁剪、消除隐藏面及可见面光亮度计算等步骤。
虚拟现实系统又称虚拟现实环境，是指由计算机生成的一个实时三维空间。
用户可以在其中“自由地”运动，随意观察周围的景物，并可通过一些特殊的设备与虚拟物体进行交互操作。
科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中及计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术。
第二章鼠标器是用来产生相对位置。
鼠标器按键数分为两种：MS型鼠标（双按键鼠标）和PC型鼠标（三按键鼠标）。
触摸屏也叫触摸板，分为：光学的红外线式触摸屏、电子的电阻式触摸屏和电容式触摸屏、声音的声波式触摸屏。
数据手套是由一系列检测手和手指运动的传感器的构成。
来自手套的输入可以用来给虚拟场景中的对象定位或操纵该场景。
显示设备的另一个重要组成部分的是显示控制器。
它是控制显示器件和图形处理、转换、信号传输的硬件部分，主要完成CRT的同步控制、刷新存储器的寻址、光标控制以及图形处理等功能。
阴极射线管CRT由电子枪、偏转系统及荧光屏3个基本部分组成。
电子枪的主要功能是产生一个沿管轴（Z轴）方向前进的高速的细电子束（轰击荧光屏）。
图形学知识点总结
图形学知识点总结一、基本概念1. 图像：图像是由像素组成的二维矩阵，每个像素代表了图像中的一个点的位置和颜色信息。
图像可以是静态的，也可以是动态的。
静态图像通常是以位图或矢量图的形式存在，而动态图像则是由一系列静态图像组成的连续流。
2. 图形：图形通常是通过数学模型和算法来描述和生成的。
它不仅包括了图像，还包括了各种形状、几何对象和运动效果等。
3. 图形学：图形学是研究如何合成、生成、处理和显示图像和图形的学科。
它涉及到计算机图形学、计算机视觉、图像处理、模式识别和机器学习等多个领域。
4. 渲染：渲染是指通过光线追踪或光栅化等技术将三维场景转换为二维图像的过程。
它是图形学中最重要的技术之一，用于模拟真实光线的传播、遮挡和反射等物理效果。
5. 建模：建模是指通过数学模型或几何描述来表示和描述物体、场景和几何对象的过程。
它包括了三维建模和曲面建模等技术。
6. 可视化：可视化是指通过图像和图形来呈现和展示数据、信息和模型的过程。
它包括了科学可视化、信息可视化和虚拟现实等技术。
二、图形学原理1. 光栅化：光栅化是一种将连续的几何模型和图像转换为离散的像素和像素面片的过程。
它是实现图形显示和渲染的核心技术之一。
光栅化算法主要包括了扫描线填充算法、多边形填充算法和三角形光栅化算法等。
2. 光线追踪：光线追踪是一种通过模拟光线的传播、遮挡和反射等物理效果来生成真实感图像的技术。
它是实现高质量渲染的主要方法之一。
光线追踪算法主要包括了蒙特卡罗光线追踪、路径追踪和光线追踪加速算法等。
3. 几何变换：几何变换是一种通过矩阵变换来实现图形和几何模型的平移、旋转、缩放和变形等操作的技术。
它是实现图形编辑和模型建模的基本方法之一。
几何变换算法主要包括了仿射变换、欧拉角变换和四元数变换等。
4. 图像处理：图像处理是一种通过数字信号处理来实现图像的增强、分析、识别和理解等操作的技术。
它是实现图像编辑和计算机视觉的关键技术之一。
计算机图形学主要知识点归纳
计算机图形学主要知识点归纳第一章计算机图形学是:研究怎么利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。
计算机图形学的研究对象是图形。
构成图形的要素有两类:一类是几何要素(刻画图形状的点、线、面、体),另一类是非几何要素(反映物体表面属性或材质的明暗、灰度、色彩).。
计算机表示图和形常有两种方法:点阵法和参数法。
软件的标准:SGI等公司开发的OpenGL,微软开发的Direct X,Adobe的Postscript 等。
计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)计算机图形系统可以定义为计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。
交互式计算机图形系统应具有计算、存储、对话、输入和输出等五方面的功能。
真实感图形的生成一般须经历场景造型、取景变换、视域裁剪、消除隐藏面及可见面光亮度计算等步骤。
虚拟现实系统又称虚拟现实环境,是指由计算机生成的一个实时三维空间。
用户可以在其“自由地”运动,随意观察周围的景物,并可通过一些特殊的设备与虚拟物体进行交互操作。
科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算过程及计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术。
第二章鼠标器是用来产生相对位置。
鼠标器按键数分为两种:MS型鼠标(双按键鼠标)和PC型鼠标(三按键鼠标)。
触摸屏也叫触摸板,分为:光学的红外线式触摸屏、电子的电阻式触摸屏和电容式触摸屏、声音的声波式触摸屏。
数据手套是由一系列检测手和手指运动的传感器的构成。
来自手套的输入可以用来给虚拟场景的对象定位或操纵该场景。
显示设备的另一个重要组成部分的是显示控制器。
它是控制显示器件和图形处理、转换、信号传输的硬件部分,主要完成CRT的同步控制、刷新存储器的寻址、光标控制以及图形处理等功能。
阴极射线管CRT由电子枪、偏转系统及荧光屏3个基本部分组成。
电子枪的主要功能是产生一个沿管轴(Z轴)方向前进的高速的细电子束(轰击荧光屏)。
计算机图形学知识点大全
计算机图形学知识点大全计算机图形学是计算机科学中的一个重要分支，涵盖了图像处理、计算机视觉、图形渲染等多个领域。
本文将介绍计算机图形学的一些重要知识点，帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、基础概念1. 图形学概述：介绍计算机图形学的定义、发展历史以及应用领域。
2. 图像表示：探讨图像的表示方法，包括光栅图像和矢量图像，并介绍它们的特点和应用场景。
3. 坐标系统：详细介绍二维坐标系和三维坐标系，并解释坐标变换的原理和应用。
二、图像处理1. 图像获取与预处理：介绍数字图像的获取方式和常见的预处理方法，如去噪、增强和平滑等。
2. 图像特征提取：讲解图像特征提取的基本概念和方法，例如边缘检测、角点检测和纹理特征提取等。
3. 图像分割与目标识别：介绍常见的图像分割算法，如阈值分割、基于区域的分割和基于边缘的分割等，以及目标识别的原理和算法。
三、计算机视觉1. 相机模型：详细介绍透视投影模型和针孔相机模型，并解释摄像机矩阵的计算和相机标定的方法。
2. 特征点检测与匹配：讲解常用的特征点检测算法，如Harris 角点检测和SIFT特征点检测，并介绍特征点匹配的原理和算法。
3. 目标跟踪与立体视觉：介绍目标跟踪的方法，如卡尔曼滤波和粒子滤波，以及立体视觉的基本原理和三维重建方法。
四、图形渲染1. 光栅化：详细介绍光栅化的原理和算法，包括三角形光栅化和线段光栅化等。
2. 着色模型：介绍常见的着色模型，如平面着色、高光反射和阴影等，并解释经典的光照模型和材质属性。
3. 可视化技术：讲解常用的可视化技术，如体数据可视化、流场可视化和虚拟现实等，以及它们在医学、工程等领域的应用。
五、图形学算法与应用1. 几何变换：介绍图形学中的几何变换，包括平移、旋转、缩放和矩阵变换等，并解释它们在图形处理和动画中的应用。
2. 贝塞尔曲线与B样条曲线：详细介绍贝塞尔曲线和B样条曲线的定义、性质和应用，以及它们在曲线建模和动画设计中的重要作用。
考研计算机图形学知识点浓缩
考研计算机图形学知识点浓缩计算机图形学是计算机科学和数学的一个重要分支，研究如何使用计算机生成、处理和显示图像。
在考研中，计算机图形学是一个重要的考点，涉及到的知识点非常丰富。
本文将对考研计算机图形学的知识点进行浓缩整理，以帮助考生更好地备考。
一、图形学基础知识图形学基础知识是考研计算机图形学的基础，主要包括图形的表示方法、颜色模型、坐标变换和曲线与曲面等内容。
1. 图形的表示方法图形的表示方法主要包括点、线段和多边形。
点是图形的基本单元，线段由两个点组成，多边形由多个线段组成。
这些基本图形的表示方法是计算机图形学中的基础。
2. 颜色模型颜色模型是图形的另一个重要特征，常用的颜色模型有RGB模型和CMYK模型。
RGB模型是通过红、绿、蓝三个颜色通道的组合来表示颜色，CMYK模型则是通过青、洋红、黄和黑色四个颜色通道的组合来表示颜色。
3. 坐标变换坐标变换是将一个图形从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程，常见的坐标变换包括平移、旋转和缩放。
这些坐标变换操作可以改变图形的位置、方向和大小。
4. 曲线与曲面曲线与曲面是计算机图形学中的重要概念，常见的曲线有直线、二次曲线和三次贝塞尔曲线等。
曲面则是曲线在三维空间中的推广，常见的曲面有球面、圆柱体和圆锥体等。
二、图形学渲染技术图形学渲染技术是计算机图形学中的核心内容，主要包括光栅化、着色和阴影等技术。
1. 光栅化光栅化是将图形从矢量形式转换为像素形式的过程，也是计算机图形学中最基本的操作。
光栅化的过程包括扫描转换、裁剪和填充等操作。
2. 着色着色是给图形添加颜色的过程，常见的着色方法有平直着色、Gouraud着色和Phong着色等。
这些着色方法根据光照模型对图形进行颜色计算，使得图形看起来更加逼真。
3. 阴影阴影是图形学中模拟光照效果的一个重要技术，常见的阴影类型有平行光阴影和透视阴影。
通过阴影技术，可以增强图形的立体感和真实感。
三、三维图形学三维图形学是计算机图形学的一个重要分支，主要研究三维空间中的图形处理和显示技术。
计算机图形学编程的基础知识与技术
计算机图形学编程的基础知识与技术计算机图形学编程是一门涉及计算机图像处理和图形显示的学科，它在现代科技领域中扮演着重要的角色。
通过计算机图形学编程，我们可以实现各种各样的图像处理和图形显示效果，使得计算机界面更加美观、直观，提升用户体验。
本文将介绍计算机图形学编程的基础知识与技术，帮助读者了解这一领域的重要性和应用。
一、图形学编程的基础知识1. 坐标系统计算机图形学编程中，我们需要了解坐标系统的概念和使用。
常见的坐标系统有笛卡尔坐标系和极坐标系。
在笛卡尔坐标系中，我们使用x、y轴表示平面上的点，而在极坐标系中，我们使用极径和极角来表示点的位置。
理解坐标系统对于进行图形绘制和变换操作非常重要。
2. 图形基元图形基元是计算机图形学编程中的基本图形元素，如点、线段、多边形等。
了解图形基元的特性和使用方法，可以帮助我们进行图形的绘制和操作。
例如，我们可以使用线段连接两个点来绘制直线，使用多边形填充算法来填充多边形区域等。
3. 图像处理算法图像处理算法是计算机图形学编程中的核心内容之一。
常见的图像处理算法包括图像滤波、边缘检测、图像增强等。
这些算法可以帮助我们对图像进行各种处理，如去噪、锐化、色彩调整等，从而改善图像的质量和效果。
二、图形学编程的技术1. 图形库图形库是计算机图形学编程中常用的工具之一。
图形库提供了一系列的函数和方法，用于绘制图形、处理图像等操作。
常见的图形库有OpenGL、DirectX等。
通过学习和使用图形库，我们可以更加方便地进行图形编程，实现各种图像效果。
2. 三维图形渲染三维图形渲染是计算机图形学编程中的重要技术之一。
通过三维图形渲染，我们可以实现逼真的三维图像显示效果。
三维图形渲染涉及到光照、纹理映射、投影等技术，需要深入理解和掌握相关知识才能实现高质量的渲染效果。
3. 图形用户界面图形用户界面（GUI）是计算机图形学编程中的重要应用之一。
通过GUI，我们可以实现直观、友好的用户界面，提升用户体验。
计算机图形学第一章基本知识
课程内容
• 第二篇 实用图形编程技术 第八章 基于MFC的图形编程基础 第九章 基于MFC的交互绘图 第十章 OpenGL基础知识和实验框架的建立 第十一章 OpenGL的基本图形 第十二章 OpenGL的组合图形及光照和贴图 第十三章 摄像漫游与OpenGL的坐标变换
1.2 计算机图形学的发展历史
时间 五十年代 特 征 MIT 旋风一号，计算机驱动CRT+照相机， SAGE(交互式图形技术诞生)
六十年代
随机扫描显示器，图形学之父
六十年代至七十年代 存储管显示器，应用的软件包 初 七十年代至八十年代 光栅扫描显示器，新型的图形输入设备，图 初 形语言标准 八十年代至九十年代 图形工作站(Apollo,Sun,Hp) 初 九十年代至今 微机，交叉学科（多媒体等）
计算机图形学 郑州大学信息工程学院
•按工作原理分为：1、阴极射线管(CRT)
1.4.3 显 示 器
控制栅
聚焦系统
荧 光 粉 涂 层
灯丝
阴极 加速系统 偏转系统
计算机图形学 郑州大学信息工程学院
2、 等离子屏幕显示器
• 由一个细小氖泡矩阵组成，由于氖泡有两种状态：开 启(点燃)、关闭(熄灭)，且状态可保持。分为 1）前层：垂直导线 2）中层：细小氖泡 3）后层：水平导线
真实图形生成技术的发展
• 逼真地显示出该物体在现实世界中所观察到的 形象，就需要采用适当的光照模型，尽可能准 确地模拟物体在现实世界中受到各种光源照射 时的效果 • 局部光照模型模拟漫反射和镜面反射，而将许 多没有考虑到的因素用一个环境光来表示。 • 光线跟踪方法和辐射度方法为代表的全局光照 模型，使得图像的逼真程度大为提高
计算机图形学-知识点
一,填空1.构成图形的要素包括（）和（）,在计算机表示图形的方法有两种,他们是（）和（）.2.填充一个特定区域,其属性选择包括（）,（）和（）.3.平行投影根据（）可以分为（）投影和（）投影.4.字符的图形表示可以分为（）和（）两种形式.5.计算机中表示带有颜色及形状信息的图和形常用（）和参数法,其中用参数法描述的图形称为（）,用（）描述的图形称为（）.6.文字裁减的方法包括（）,（）和（）。
7.平面几何投影根据（）可以分为（）和（）.二,名词解释1.什么是光点什么是象素点什么是显示器的分辨率2.扫描线，水平回扫期，垂直回扫期，查色表，帧缓冲器容量，刷新，刷新频率，扫描转换3.图像，图形:，像素点:，混淆:4.直线线宽的处理方式，线型控制方法5.区域填充，4连通区域，8连通区域:，四连通区域与八连通区域有什么区别6.视区，齐次坐标，固定坐标系与活动坐标系7.投影中心，投影面，投影线，观察坐标系，观察参考点，投影参考点，观察空间，灭点，主灭点，规范视见体8.投影变换，透视投影9.构成图形的要素，在计算机中如何表示它们10.明度，亮度，饱和度，计算机图形显示器和绘图设备表示颜色的方法各是什么颜色模型（rgb模型、cmy模型、hsv模型的定义、应用场合）？扫描转换：1.扫描转换直线段的方法有哪些？画圆弧的算法有哪几种？2.直线段的DDA算法、中点算法的基本原理3.圆弧和椭圆弧的中点算法4.直线的中点算法较DDA算法的优点5.生成圆弧的正负法扫描转换多边形：1.扫描转换多边形的各种算法a)逐点判断算法：原理b)扫描线算法：原理，应用c)边缘填充算法：原理2.扫描转换扇形区域：原理3.区域填充：原理a)递归算法b)扫描线算法4.以图像填充区域：原理，计算5.字符的表示：点阵表示法和矢量表示法的显示原理和存储空间混淆：1.什么是混淆什么是反混淆常用的反混淆技术有哪些2.产生混淆的原因：采样定理裁剪：1.直线裁剪：a)Cohen-Sutherland直线裁剪算法：原理b)直线中点分割算法：原理2.多边形裁剪：a)sutherland-hodgman算法：原理，应用b)weiler-hodgman算法：原理，应用3.字符裁剪方法图形变换：1.二维（三维）平移、旋转、放缩、对称、错切变换矩阵，计算投影：1.1点透视投影：计算三维实体表示1.空间分割表示法：原理2.正则集合运算与普通集合运算的区别3.欧拉公式曲线：1.三次hermite曲线：定义，形状控制方法2.Bezier曲线：定义，性质（端点位置，端点切矢量，凸包性，直线再生性）3.Bezier曲线的离散生成算法（de casteljau算法）：计算过程6.二、判断题（）1．计算机图形生成的基本单位是线段。
计算机图形学的基础知识和应用
计算机图形学的基础知识和应用计算机图形学是一门研究如何利用计算机生成、显示和操纵图像的学科。
它涉及到很多数学、物理和算法等领域的知识。
在如今信息技术飞速发展的时代，计算机图形学的应用越来越广泛，不仅成为了数字娱乐、虚拟现实等领域的基石，也在医学、工业设计等领域发挥着重要作用。
一、计算机图形学的基础知识1.1 像素和分辨率像素是计算机图像的最基本单元，它是图像中最小的可操作元素。
而分辨率则是指图像的横纵向像素数目，决定了图像的精细程度。
较高的分辨率可以呈现更多的细节，但同时也会增加存储和处理图像所需要的资源。
1.2 图像编码和压缩图像编码是一种将图像转换为数字数据的过程，常用的编码方式有JPEG、PNG等。
编码后的图像可以在计算机中进行存储和传输。
而图像压缩则是指通过一些算法减少图像文件的大小，以节省存储空间和提高传输效率。
1.3 二维图形和矢量图形二维图形是由像素组成的，它表示了一个平面上的各种形状，如线段、多边形等。
二维图形的操作包括平移、旋转、缩放等。
而矢量图形则是通过数学公式描述的图形，它可以无损地进行放大和缩小，不会失真。
1.4 三维图形和渲染三维图形是由点、线和面构成的，它模拟了真实世界中的物体。
渲染则是指对三维图形进行光照、阴影等处理，以获取逼真的效果。
常用的渲染算法有光线追踪和光栅化等。
二、计算机图形学的应用2.1 数字娱乐计算机图形学在电影、电视剧等影视制作中发挥了重要作用。
通过计算机生成的特效和动画，可以实现很多现实世界中无法实现的场景。
例如，在好莱坞大片《阿凡达》中，计算机图形学技术创造了一个逼真的虚拟世界，并以此展示了华丽的视觉效果。
2.2 三维建模与工业设计计算机图形学在工业设计领域的应用越来越广泛。
通过三维建模软件，设计师可以将自己的创意快速转化为物体的虚拟模型，并通过渲染算法生成真实感十足的效果图。
这不仅减少了传统手工建模的时间和成本，还提高了设计的效率。
2.3 虚拟现实虚拟现实技术是计算机图形学应用的重要领域之一。
第2章_基础知识-现代计算机图形学基础-黄华-清华大学出版社
1.2 计算机图形学系统
• 图形流水线
6
1.2 计算机图形学系统
几何局部坐标系
建模变换
世界坐标系
视图变换
眼睛坐标系
投影变换
图像坐标系
设备变换
标准设备坐标系
窗口变换
屏幕坐标系
7
提纲
1. 从图形到屏幕图像
2. 几何变换
3. 光栅化 4. 图形硬件 5. GPU并行处理
8
2.1 模型变换
• 模型局部坐标系 世界坐标系
OA OE u
ex ux
1
ey
ez
1
uy uz
Me2w
0
0 1
a e
d h
ex ey
ux uy
i l ez uz
a e
ux uy
i uz
矩阵M的第一个列向量(a,e,i)T 是向量u的基底 17
2.2 视点变换
• 世界坐标系 眼睛坐标系
– 将世界坐标系原点(0, 0, 0)world映射为眼睛位置 (ex,ey,ez)world
《现代计算机图形学基础》
第二章 基础知识
1
提纲
1. 从图形到屏幕图像
2. 几何变换 3. 光栅化 4. 图形硬件 5. GPU并行处理
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1.1 图形与图像
• 图形（Graph）
– 由点、线、面等基本几何元素作为“图元”构 成，通过建模、测量等方式获取。
• 图像（Image）
– 由像素构成，通过照相、扫描等方式获取
• 眼睛坐标系 图像坐标系
– 将眼睛坐标系中的物体模型投影到成像平面， 形成二维图像。
透视投影
正视投影 20
2.3 投影变换
计算机图形学的基础知识与应用场景
计算机图形学的基础知识与应用场景计算机图形学是研究计算机如何生成和处理图像的学科。
它涵盖了许多基础知识和应用场景，如渲染技术、人机交互、虚拟现实等。
在本文中，我将详细介绍计算机图形学的基础知识和几个常见的应用场景。
1. 基础知识：a. 图像表示：计算机图形学中的图像通常使用栅格图像表示，即将图像分为像素网格，并为每个像素分配颜色值。
一般而言，颜色值由RGB（红、绿、蓝）三个分量组成。
b. 几何变换：通过对图像的几何变换，可以实现图像的旋转、缩放、平移等操作。
常用的变换包括仿射变换和透视变换。
c. 光照模型：光照模型描述了光线如何作用于物体表面，并决定了物体的颜色和明暗程度。
常用的光照模型有Lambert模型和Phong模型。
d. 着色技术：着色技术用于为3D模型的表面上色。
常用的着色技术包括平面着色、高光着色、纹理映射等。
2. 应用场景：a. 渲染技术：计算机图形学的重要应用之一是图像渲染。
通过光线追踪、辐射传输算法等技术，可以生成真实感觉的图像。
渲染技术广泛应用于电影、动画、游戏等领域。
b. 虚拟现实：虚拟现实技术利用计算机图形学实现人机交互的虚拟环境。
通过利用头戴显示器、手柄等设备，用户可以身临其境地体验虚拟世界。
虚拟现实广泛应用于游戏、教育、培训等领域。
c. 可视化技术：可视化技术利用计算机图形学将数据转换为可视化的图像或动画，以帮助用户更好地理解和分析数据。
可视化技术广泛应用于科学研究、医学、城市规划等领域。
d. 人机交互：计算机图形学在人机交互领域的应用越来越广泛。
通过手势识别、人脸识别等技术，可以实现自然而然的人机交互方式，提高用户体验。
3. 应用实例：a. 电影特效：计算机图形学在电影特技中的应用非常广泛。
通过渲染技术和模拟物理效果，可以生成逼真的特效，如爆炸、碎片、流体等，让电影更具视觉冲击力。
b. 游戏开发：计算机图形学在游戏开发中起到了至关重要的作用。
通过建模、贴图、渲染等技术，可以创建出各种真实或虚构的3D场景和角色，提高游戏的逼真度和沉浸感。
计算机图形学面试题及答案
计算机图形学面试题及答案计算机图形学是计算机科学中一个重要的分支领域，涉及到了计算机图像的生成、处理以及显示。
在面试中，面试官常常会提出与计算机图形学相关的问题，以了解应聘者对该领域的了解程度和技术能力。
以下是一些常见的计算机图形学面试题及其答案。
一、基础知识1. 请解释什么是图形学？计算机图形学是研究如何使用计算机来生成、表示、处理和显示图像的领域。
它涉及到了图像的几何学、光学、渲染、动画等方面的知识。
2. 什么是光栅化（Rasterization）？光栅化是将连续的图元（如线段、三角形等）转换为离散的像素点的过程。
在计算机图形学中，光栅化是生成二维图像的重要步骤。
3. 请解释什么是顶点着色器（Vertex Shader）和片元着色器（Fragment Shader）？顶点着色器是在图形渲染管线的顶点处理阶段执行的程序，用于对输入的顶点进行变换和处理。
片元着色器是在图形渲染管线的片元处理阶段执行的程序，用于对光栅化后的片元进行颜色计算和处理。
二、光照与阴影1. 请解释什么是光照模型？光照模型是用来计算图形表面上某点的光照效果的方法。
常见的光照模型有冯氏光照模型、Lambert光照模型等。
2. 什么是环境光、漫反射光和镜面光？环境光是指物体表面上因为反射、透射、散射等而达到的均匀的光亮度。
漫反射光是指在物体表面上的所有方向上等强度地反射出去的光线。
镜面光是指在物体表面上特定方向上强烈反射出去的光线。
3. 请解释什么是阴影？有哪些常见的阴影算法？阴影是由光线照射到遮挡物体上而产生的一种暗影效果。
常见的阴影算法有平面投影阴影算法、阴影贴图算法、体积阴影算法等。
三、三维模型和渲染1. 请解释什么是三维模型？三维模型是指用三维坐标系来描述物体形状和属性的数学模型。
常见的三维模型有点云模型、多边形网格模型等。
2. 什么是透视投影和正交投影？透视投影是指将三维物体投影到二维屏幕上时，利用人眼视觉的透视性，使得离观察者更远的物体显得较小。
计算机图形学基础知识
计算机图形学基础知识计算机图形学是研究如何利用计算机生成和处理图形的学科。
它涵盖了许多领域，如计算机图像处理、计算机辅助设计和虚拟现实等。
掌握计算机图形学的基础知识对于理解和应用这些领域至关重要。
本文将为您介绍计算机图形学的基础知识，并分步详细列出相关内容。
1. 图形学的基础概念- 图形：在计算机图形学中，图形指的是一系列点、线和曲面等的集合。
- 图像：图像是图形学的一种特殊形式，它是由像素组成的二维数组。
- 基本元素：计算机图形学中的基本元素包括点、线和曲面等。
它们是构成图形的基本构件。
2. 图像表示与处理- 位图图像：位图图像是由像素组成的二维数组，每个像素保存着图像的颜色信息。
- 矢量图形：矢量图形使用几何形状表示图像，可以无损地进行放缩和旋转等操作。
- 图像处理：图像处理包括图像的增强、滤波、压缩和分割等操作，用于改善和优化图像。
3. 坐标系统和变换- 坐标系统：坐标系统用于描述和定位图形。
常见的坐标系统有笛卡尔坐标系统和极坐标系统等。
- 变换：变换是指将图形在坐标系统中进行移动、缩放和旋转等操作。
4. 二维图形学- 线性插值：线性插值是计算机图形学中常用的插值方法，用于在两点之间生成平滑的曲线。
- Bézier曲线：Bézier曲线是一种常用的数学曲线模型，可以用于生成平滑的曲线。
- 图形填充：图形填充是指将图形的内部区域用颜色填充，常用的填充算法有扫描线填充算法和边界填充算法。
5. 三维图形学- 三维坐标系统：三维坐标系统用于描述和定位三维空间中的点、线和曲面等。
- 三维变换：三维变换包括平移、缩放、旋转和投影等操作，用于改变和调整三维图形。
- 计算机动画：计算机动画是利用计算机生成连续变化的图像序列，用于呈现逼真的动态效果。
总结：计算机图形学是研究利用计算机生成和处理图形的学科。
它涵盖了图像表示与处理、坐标系统和变换等基础知识。
在二维图形学中，线性插值和Bézier曲线是常用的技术，图形填充则可以实现对图形内部区域的着色。
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计算机图形学基础知识
计算机图形学是研究如何用计算机生成、处理和显示图像的学科。
它涉及到计算机科学、数学、物理学和艺术等多个领域的知识。
本文将介绍计算机图形学的基础知识，包括图像表示、图形渲染、几何变换等内容。
一、图像表示
图像是由像素组成的二维数组，每个像素表示图像中的一个点。
在计算机中，通常使用位图和矢量图两种方式来表示图像。
1.1 位图
位图是将图像划分为像素网格，每个像素使用一定的位数来表示其颜色信息。
位图的优点是能够准确地表示图像的每个像素，但缺点是图像放大会导致像素明显可见，不适用于放大和缩小操作。
1.2 矢量图
矢量图使用数学公式来表示图像的形状和属性，与像素无关。
矢量图具有无损放大和缩小的特点，但对于复杂的图像和纹理表示不够准确。
二、图形渲染
图形渲染是将图形模型转换为图像的过程，主要包括三维物体的投影、光照和阴影等处理。
2.1 三维物体的投影
三维物体投影可以分为正交投影和透视投影两种方式。
正交投影保持物体的大小和形状不变，透视投影则模拟人眼的视觉效果，使得远处的物体变小。
2.2 光照模型
光照模型是模拟光线照射物体后产生的亮度和颜色的过程。
常用的光照模型有环境光、漫反射光和镜面反射光等。
2.3 阴影生成
阴影生成是根据光照模型计算物体表面的阴影效果。
常用的阴影生成方法有平面阴影和体积阴影等。
三、几何变换
几何变换是改变物体在二维或三维空间中的位置、大小和方向的操作，包括平移、旋转和缩放等。
3.1 平移变换
平移变换改变物体的位置，可以沿x、y、z轴方向进行平移。
3.2 旋转变换
旋转变换改变物体的方向，可以绕x、y、z轴进行旋转。
3.3 缩放变换
缩放变换改变物体的大小，可以沿x、y、z轴方向进行缩放。
四、图形学应用
计算机图形学广泛应用于许多领域，如电影、游戏、虚拟现实等。
4.1 电影与动画
计算机图形学在电影和动画中起到关键作用，能够生成逼真的视觉效果和特殊效果。
4.2 游戏开发
计算机图形学在游戏开发中用于生成游戏场景、角色和特效等，提供给玩家沉浸式的游戏体验。
4.3 虚拟现实
虚拟现实利用计算机图形学技术创建虚拟环境，使用户可以与虚拟世界进行互动和沉浸式体验。
总结：
计算机图形学是一门涉及多学科知识的学科，包括图像表示、图形渲染和几何变换等基础知识。
它在电影、游戏和虚拟现实等领域具有广泛的应用，通过计算机图形学技术可以生成逼真的图像和特效，为用户提供沉浸式的体验。
随着计算机技术的不断发展，计算机图形学在各个领域的应用前景将更加广阔。