第1次课-计算机图形学基础
计算机图形学——多边形的扫描转换（基本光栅图形算法）
计算机图形学——多边形的扫描转换（基本光栅图形算法）⼀、多边形扫描转换在光栅图形中，区域是由【相连的】像素组成的集合，这些像素具有【相同的】属性值或者它们位于某边界线的内部1、光栅图形的⼀个基本问题是把多边形的顶点表⽰转换为点阵表⽰。
这种转换成为多边形的扫描转换。
2、多边形的扫描转换与区域填充问题是怎样在离散的像素集上表⽰⼀个连续的⼆维图形。
3、多边形有两种重要的表⽰⽅法：（1）顶点表⽰：⽤多边形的定点序列来表⽰多边形优点：直观、⼏何意义强、占内存少、易于进⾏⼏何变换缺点：没有明确指出那些象素在多边形内，故不能直接⽤于上⾊（2）点阵表⽰：是⽤位于多边形内的象素集合来刻画多边形缺点：丢失了许多⼏何信息（eg:边界、顶点等）但是【点阵表⽰是光栅显⽰系统显⽰时所需的表现形式。
】多边形的扫描转换就是把多边形的顶点表⽰转换为点阵表⽰，即从多边形的给定边界出发，求出位于其内部的各个像素，并将帧缓冲器内的各个对应元素设置相应的灰度或颜⾊。
实际上就是多边形内的区域的着⾊过程。
4、多边形分类⼆、X扫描线算法X扫描线算法填充多边形的基本思想是按扫描线顺序，计算扫描线与多边形的相交区间，再⽤要求的颜⾊显⽰这些区间的象素，即完成填充⼯作。
区间的端点可以通过计算扫描线与多边形边界线的交点获得。
如扫描线y=3与多边形的边界相交于4点（2,3）、（4,3）、（7,3）、（9,3）这四个点定义了扫描线从x=2到x=4，从x=7到x=9两个落在多边形内的区间，该区间内像素应取填充⾊。
算法的核⼼是按x递增顺序排列交点的x坐标序列。
由此可得到扫描线算法步骤如下：算法步骤：1.确定多边形所占有的最⼤扫描线数，得到多边形定点的最⼩最⼤值（y min和y max）；2.从y min到ymax每次⽤⼀条扫描线进⾏填充；3.对⼀条扫描线填充的过程分为四个步骤：a)求交点；b)把所有交点按递增顺序排序；c)交点配对（第⼀个和第⼆个，第三个和第四个）；d)区间填⾊。
计算机图形学基础教程PPT课件
经典的真实感图形学
光照模型
• 简单光照模型 • 局部光照模型 • 整体光照模型
绘制方法
• 光线跟踪 • 辐射度
加速算法及其他
• 包围体树、自适应八叉树等 • 阴影算法、纹理合成
Xfrog3.0生成的挪威云杉
1974年，在Colorado大学召开了第一届SIGGRAPH 年会， 并取得了巨大的成功
图形学的杂志和会议
会议：Siggraph， Eurograph， Pacific Graphics
Computer Graphics International，
Graphics Interface
杂志: ACM Transaction on Graphics
基于多层阴影翼的软影绘制
研究热点
真实感图形实时绘制
• 物体网格模型的面片简化，LOD, Occlusion culling
• 吴建华的牛头ห้องสมุดไป่ตู้
• 基于图象的绘制、基于Vedio绘制 • 画中游
画中游
Video from HKUST:
野外自然景物的模拟：山、水、云、树、草、火等
清 华 山 水
1999
1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了超限插值的 新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。
• 58年提出“CAD”概念 • 图形学最高奖以他名字命名。
70年代
光栅图形学迅速发展
• 区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念、及其相应算法 纷纷诞生
图形软件标准化
• 1974年，ACM SIGGRAPH的与ACM成立图形标准化委 员会，制定“核心图形系统”（Core Graphics System）
计算机图形学总复习
第一章：（蓝色字体为部分答案）●计算机图形学的定义？计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。
●计算机图形学常见的应用领域有哪些？（应用领域的标题）●计算机图形学的相关学科有哪些？和计算机图形学互逆的学科是？●CRT中为什么需要刷新？刷新频率是什么？由于荧光物质存在余晖时间，为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值，电子束必须不断的重复描绘出原来的图形，这个过程叫做刷新刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数（次/秒、HZ)●彩色CRT和单色CRT的区别：⏹在荧光屏的内表面安装一个影孔板，用于精确定位像素的位置⏹CRT屏幕内部涂有很多组呈三角形的荧光粉，每一组由三个荧光点，三色荧光点由红、绿、蓝三基色组成（一组荧光点对应一个像素）⏹三支电子枪, 分别与三基色相对应●光栅扫描显示器中帧缓存是什么？位面是什么？⏹存储用于刷新的图像信息。
也就是存储屏幕上像素的颜色值。
⏹帧缓存的单位是位面。
⏹光栅扫描显示器屏幕上有多少个像素，该显示器的帧缓存的每个位面就有多少个一位存储器●1024×1024像素组成的24位真彩色光栅扫描显示器所需要的最小帧缓存是多少？第二章●什么是CDC？在微软基类库MFC中，CDC类是定义设备上下文对象的基类，所有绘图函数都在CDC基类中定义。
⏹简述CDC的4个派生类的名称，以及作用CClientDC类：显示器客户区设备上下文类CClientDC只能在窗口的客户区（不包括边框、标题栏、菜单栏以及状态栏的空白区域）进行绘图CMetaFileDCCMetaFileDC封装了在一个Windows图元文件中绘图的方法CPaintDC类该类一般用在响应WM_PAINT消息的成员函数OnPaint()中使用CWindowDC类整个窗口区域的显示器设备上下文类，包括客户区和非客户区（即窗口的边框、标题栏、菜单栏以及状态栏）⏹什么是映射模式？映射模式定义了Windows如何将绘图函数中指定的逻辑坐标映射为设备坐标输出到显示器或者打印机上。
计算机图形学课程设计完本
1中文摘要本次课程设计采用OpenGL来完成。
OpenGL是个定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格，它用于三维图象（二维的亦可）。
OpenGL是个专业的图形程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。
本次课程设计是在win7系统下VC++6.0中的win32环境中,通过使用OpenGL所提供的标准库函数，综合图形学里的坐标转换，投影变换，光照以及纹理等知识，实现一个简单的太阳系的运行状况。
该系统仅做演示使用，将只包括太阳，地球与月亮，并且不保证相关数据的设定准确性。
目录一、课程设计任务及要求 (1)二、需求分析 (1)三、系统设计 (1)四、详细设计 (2)4.1 初始化的设定 (2)4.2 光源的位置与观察位置的设定 (3)4.3 纹理映射的设置 (3)4.4 各星球球体的绘制 (5)4.5 星球公转轨道 (7)4.6 人机交互式的实现 (8)五、运行调试与分析讨论 (9)5.1 程序运行截图 (9)5.2 结果分析 (10)六、设计体会与小结 (11)七、参考文献 (12)一、课程设计任务及要求1.利用OpenGL创建太阳，地球，月亮三个球体。
2. 实现“月亮绕着地球转，地球绕着太阳转”。
3. 为太阳，地球，月亮附上不同的纹理。
4. 具有较好的动画效果，消除闪烁现象。
5. 其他功能的添加。
二、需求分析本次课程设计使用的编译软件为Visual C++ 6.0。
设计中通过调用OpenGL函数库以来完成太阳，月亮，地球的球体绘制与纹理的加载，通过矩阵的变换以实现星球的运动效果。
从而模拟出太阳系的运行效果动画。
在之后，加入星球的轨道轨迹，使得模拟系统3D效果更加明显。
并加入人机交互操作。
通过“q,w,e,s,a,d”键来调整观察视角，可以实现全方位对此系统进行观察，使系统具有一定的可操作性。
三、系统设计本次课题为:实现太阳系运行动画。
系统设计步骤为:1.太阳，地球，月亮三个球体的创建。
2.利用坐标矩阵变换表示出三个球体之间的关系，即：地球绕着太阳转，月亮绕着地球转。
计算机图形学基础教程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
计算机图形学的定义
计算机图形学的发展历程
计算机图形学开始萌芽，当时的计算机只能显示简单的字符和线条。
1950年代
随着计算机硬件和软件技术的进步，计算机图形学开始进入快速发展阶段，出现了许多重要的技术和算法。
1970年代
计算机图形学进入商业应用阶段，开始广泛应用于电影、游戏、广告等领域。
1980年代
DirectX编程实践
总结词：WebGL是一种基于OpenGL ES的JavaScript API，用于在Web浏览器中实现3D图形渲染。详细描述：WebGL可以在浏览器中创建高性能的3D图形应用，适用于开发各种类型的可视化应用，如科学、工程、娱乐等领域的在线展示。编程实践学习WebGL的基本概念和架构。掌握WebGL的渲染流程和基本操作。学习WebGL中的着色器和纹理映射的使用。通过实践案例，掌握WebGL在Web应用开发中的应用。
比较两者的优缺点，以及在高性能计算中的应用。
01
02
03
VR硬件与软件
介绍如Oculus Rift、HTC Vive等主流虚拟现实硬件和相关软件。
AR硬件与软件
介绍如Google Glass、ARKit等增强现实硬件和软件平台。
VR/AR应用场景
探讨虚拟现实和增强现实在游戏、教育、医疗等领域的应用。
虚拟现实与增强现实技术
05
计算机图形学实践案例
总结词：OpenGL是一种跨平台的图形编程API，适用于开发高性能的2D和3D图形应用。详细描述：OpenGL提供了一套丰富的图形渲染功能，包括建模、材质、光照、纹理、动画等，开发者可以使用OpenGL进行低级别的图形渲染和控制。编程实践学习OpenGL的基本概念和架构。掌握OpenGL的渲染流程和基本操作。学习OpenGL中的着色器和缓冲区的使用。通过实践案例，掌握OpenGL在游戏、科学可视化等领域的应用。
《计算机图形学》实验报告
《计算机图形学》实验报告一、实验目的计算机图形学是一门研究如何利用计算机生成、处理和显示图形的学科。
通过本次实验，旨在深入理解计算机图形学的基本原理和算法，掌握图形的生成、变换、渲染等技术，并能够运用所学知识解决实际问题，提高对图形学的应用能力和编程实践能力。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为 Python，使用的图形库为 Pygame。
开发环境为 PyCharm。
三、实验内容1、直线的生成算法DDA 算法（Digital Differential Analyzer）Bresenham 算法DDA 算法是通过计算直线的斜率来确定每个像素点的位置。
它的基本思想是根据直线的斜率和起始点的坐标，逐步计算出直线上的每个像素点的坐标。
Bresenham 算法则是一种基于误差的直线生成算法。
它通过比较误差值来决定下一个像素点的位置，从而减少了计算量，提高了效率。
在实验中，我们分别实现了这两种算法，并比较了它们的性能和效果。
2、圆的生成算法中点画圆算法中点画圆算法的核心思想是通过判断中点的位置来确定圆上的像素点。
通过不断迭代计算中点的位置，逐步生成整个圆。
在实现过程中，需要注意边界条件的处理和误差的计算。
3、图形的变换平移变换旋转变换缩放变换平移变换是将图形在平面上沿着指定的方向移动一定的距离。
旋转变换是围绕一个中心点将图形旋转一定的角度。
缩放变换则是改变图形的大小。
通过矩阵运算来实现这些变换，可以方便地对图形进行各种操作。
4、图形的填充种子填充算法扫描线填充算法种子填充算法是从指定的种子点开始，将相邻的具有相同颜色或属性的像素点填充为指定的颜色。
扫描线填充算法则是通过扫描图形的每一行，确定需要填充的区间，然后进行填充。
在实验中，我们对不同形状的图形进行了填充，并比较了两种算法的适用情况。
四、实验步骤1、直线生成算法的实现定义直线的起点和终点坐标。
根据所选的算法（DDA 或Bresenham）计算直线上的像素点坐标。
安徽师范大学自动化本科专业《计算机图形学》课程大纲本科教学大纲
理论类课程大纲
课程名称:计算机图形学
一、课程概况
所属专业: 自动化开课单位：物理与电子信息学院
课程类型: 专业方向课程课程代码: 0845470
开课学期: 5 学分： 2.5
学时：34 核心课程: 否
拟使用教材：
蔡士杰等译，《计算机图形学》，电子工业出版社，2012年
国内(外)现有教材：
蔡士杰等译，《计算机图形学》，电子工业出版社，2012年
学习参考资料
[1] 孙家广等著，《计算机图形学》，清华大学出版社，1999年
[2] 李军，徐波等译，《OPENGL 编程指南》，机械工业出版社，
2010年
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二、课程描述（300字以内）
本门课程是电子信息类、自动化类等专业方向课，为学习后续课程准备必要的计算机图形学知识，主要培养学生掌握图形学理论基础知识和图形程序设计方法、培养三维图形编程技能、引领学生初步具备解决绘制三维图形界面、绘制真实感三维图形等方面的知识和能力，课程的主要内容包括图形渲染流水线、扫描转换算法、裁剪算法、二维及三维图形绘制、投影变换等。
三、课程目标
掌握计算机图形学基础知识，掌握扎实的图形程序编制技能，初步具备解决。
计算机图形学课程教学大纲
计算机图形学课程教学大纲Final approval draft on November 22, 2020《计算机图形学》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：110053课程名称：计算机图形学英文名称：Computer Graphics课程类别：专业课学时：72学分：3.5适用对象：信息与计算科学专业本科生考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%）先修课程：高级语言程序设计、数据结构、高等代数二、课程简介中文简介：计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科。
它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据已经成为信息领域的一个重要发展趋势。
通过本课程的学习，使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，理解图形绘制的基本算法，学会初步图形程序设计。
英文简介：Computer Graphics is the subject which concerned with how computer builds， processes and shows graphics. Its importance has been shown in people’s more and more intensively need for harmony human-machine interface. Graphics user interface has become an important part of software. It is a significant trend to show abstract conception or data in graphics way. Through the learning of this course, students could master Computer Graphics’basic theories and methods，understand graphics basic algorithms and learn how to design basic graphics program.三、课程性质与教学目的《计算机图形学》是信息与计算科学专业的一门主要专业课。
计算机图形学实验及课程设计
实验12 颜色渐变立方体
12.1 实验目的
掌握凸多面体消隐算法。 掌握双线性颜色插值算法。 建立基本三维场景。
实验12 颜色渐变立方体
12.2 实验要求
建立三维坐标系Oxyz，原点位于屏幕客户区中 心，x轴水平向右为正，y轴铅直向上为正，z轴 垂直于屏幕指向观察者。 以原点为体心绘制透视投影立方体，立方体8 个顶点的颜色分别为黑色、白色、红色、绿色、 蓝色、黄色、品红色和青色。背景色为黑色， 如图12-1所示。
实验4 二维几何变换
4.2 实验要求
使用静态切分视图，将窗口分为左右窗格。左窗格为继承于
CFormView类的表单视图类CLeftPortion，右窗格为一般视图
类CTestView。 左窗格提供代表“图形顶点数”（4、8、16和32）、“平移变 换”（x方向和y方向）、“旋转变换”（逆时针和顺时针）和 “比例变换”（放大和缩小）的滑动条，用于控制右窗格内的 图形变化。 右窗格内以屏幕客户区中心为图形的几何中心，绘制图形顶点 数从4变化为8、16和32的正多边形。为了表达图形的旋转，多
实验8 动态三视图
8.3 效果图
多面体动态三视图的效果如图8-1所示。
图8-1 多面体动态三视图的效果图
实验9 动态绘制Bezier曲线
9.1实验目的
掌握直线的参数表示法。 掌握德卡斯特里奥算法的几何意义。 掌握绘制二维Bezier曲线的方法。
实验9 动态绘制Bezier曲线
9.2 实验要求
实验8 动态三视图
8.1实验目的
掌握主视图变换矩阵。 掌握俯视图变换矩阵。 掌握侧视图变换矩阵。 掌握斜等测图绘制方法。
实验8 动态三视图
计算机图形学实验报告
计算机图形学实验报告引言计算机图形学是计算机科学中一个重要的研究领域，它涉及了计算机图像的生成、处理和显示等方面的技术。
本次实验旨在通过实际操作学习计算机图形学的相关知识，并利用图形学算法实现一些有趣的效果。
实验目的1. 了解计算机图形学的基本概念和发展历程；2. 掌握图形学中的基本几何变换，如平移、旋转和缩放等；3. 实现一些常见的图形学算法，如光照模型、三角形剪裁和绘制等。
实验准备在开始实验之前，我们需要准备一些实验所需的工具和环境。
首先，确保计算机上安装了图形学相关的软件，如OpenGL或DirectX等。
其次，为了编写和运行图形学程序，我们需要掌握基本的编程技巧，如C++或Python语言，并了解相关的图形库和API。
实验过程1. 实现平移、旋转和缩放首先，我们需要掌握图形学中的基本几何变换，如平移、旋转和缩放。
通过矩阵运算，我们可以很方便地实现这些变换。
例如，对于一个二维点P(x, y)，我们可以通过以下公式实现平移：P' = T * P其中，P'是平移后的点，T是平移矩阵。
类似地，我们可以用旋转矩阵和缩放矩阵来实现旋转和缩放效果。
2. 实现光照模型光照模型是指在计算机图形学中模拟现实光照效果的一种方法。
它可以提供更真实的视觉效果，让计算机生成的图像更加逼真。
其中，常用的光照模型有环境光照、漫反射光照和镜面光照等。
通过计算每个像素的光照强度，我们可以实现阴影效果和光源反射等功能。
3. 实现三角形剪裁三角形剪裁是计算机图形学中一种常用的几何算法，用于确定哪些像素需要绘制，哪些像素需要剔除。
通过对三角形的边界和视口进行比较，我们可以快速计算出剪裁后的三角形顶点，以提高图形渲染的效率。
4. 实现图形绘制图形绘制是计算机图形学中的核心内容，它包括了点、线和面的绘制等。
通过设定顶点坐标和属性（如颜色、纹理等），我们可以使用算法绘制出各种形状的图像。
其中，常用的绘制算法有Bresenham算法和扫描线算法等。
课程代码04644考试大纲
广东省高等教育自学考试计算机图形学课程（课程代码：04644）考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、课程内容与考核目标第一章计算机图形学概述第一节计算机图形学的发展概况第二节计算机图形学的主要应用领域第三节计算机图形学与计算机辅助设计（CAD）第四节计算机图形系统第二章绘图基础第一节GDI＋概述第二节绘图基础第三节绘图方法第三章基本图形、图案设计第一节基本图形设计第二节圆弧连接程序设计第四章图形变换及图形设计第一节二维图形变换第二节三维图形变换第四节轴测投影变换第五节透视投影变换第六节凸平面立体隐藏线的消除第五章曲线的程序设计第一节平面曲线第二节三次样条曲线第三节Bezier曲线第四节B样条曲线第六章曲面程序设计第一节常见曲面第七章图像处理第一节位图图像文件及操作第二节位图图像的处理技术第八章动画技术第一节动画技术基础第二节动画技术的实现方法第三节动画综合实例第四节综合实例源代码第九章用交开发互式CAD系统第一节交互式CAD系统的总体设计第二节图元的选择与删除第四节添加绘图辅助工具三、关于大纲的说明与考核实施要求【附录】题型举例一、课程性质与设置目的（一）课程性质与特点本课程是广东省高等教育自学考试数字媒体艺术专业（独立本科段）的必考课程之一，本课程是数字媒体艺术专业的应用型专业课。
目的通过学习本课程，培养学生掌握图形学基本概念、原理和方法，掌握用绘制图形程序的能力，通过图形学理论和程序编写实践，提高学生对图形学的理解，使学生能使用的编制图形软件。
（二）本课程的基本要求通过本课程学习，要求学生认识编制绘图程序的特点，了解图形学基本原理和方法，掌握编写图形程序的方法和流程。
1、了解绘图基础；2、掌握基本图形设计和常用图形算法；3、了解曲线、曲面的表达方法和绘图技术；4、掌握图形的二／三维几何变换；5、掌握绘制动画的方法；（三）本课程与相关课程的联系本课程是一门与《Visual Basic程序设计》、《多媒体应用技术》、《计算机三维绘图》、《计算机辅助工业设计》等多种课程相关的课程。
计算机图形学入门指南
计算机图形学入门指南计算机图形学指的是使用计算机技术来生成、操作和展示图像的学科。
它是现代计算机科学的一个重要分支，应用广泛且发展迅速。
无论是电影特效、游戏设计还是工程制图，图形学都发挥着重要作用。
本文将介绍计算机图形学的基本概念、原理和应用，以帮助读者初步理解这一领域。
一、图形学基础图形学的基础是离散数学和几何学。
离散数学提供了图形学算法和数据结构的理论基础，而几何学则为图形的表示和变换提供了数学方法。
了解基础的数学概念，如向量、矩阵和坐标变换，对于理解图形学的原理和实践非常重要。
二、图形学渲染图形学渲染是指将三维模型转化为二维图像的过程。
它主要包括几何处理、光照和纹理映射等步骤。
几何处理涉及模型的建模和变换，如平移、旋转和缩放。
光照是模拟光线与物体的相互作用，使图像更加真实。
纹理映射将二维图像映射到三维物体表面，增加细节和真实感。
三、三维模型建模三维模型建模是图形学中的重要环节。
它可以通过手工建模、扫描现实物体或利用计算机辅助设计软件来完成。
常见的三维模型建模方法有多边形网格建模、曲面建模和体素建模。
模型的质量和复杂度对最终渲染结果有显著影响。
四、虚拟现实技术虚拟现实技术是图形学的一个重要应用领域，它利用计算机生成的图形和交互设备，模拟出与真实世界互动的虚拟环境。
虚拟现实技术在游戏、培训和医疗等领域得到了广泛应用。
通过头戴式显示器、定位追踪和触觉反馈等设备，用户可以身临其境地体验虚拟世界。
五、计算机动画计算机动画是图形学的另一个重要应用领域。
它指的是将静态图像连续播放，形成运动的效果。
计算机动画在电影、电视和广告中被广泛使用，并成为数字娱乐行业的重要组成部分。
动画制作涉及建模、渲染、动画化和后期处理等多个环节，需要综合运用图形学和计算机科学的知识和技术。
六、图形学的发展趋势随着计算机技术的不断进步，图形学在各个领域都有了深入的发展。
人工智能的应用使得图形生成更加智能化和自动化；增强现实技术将数字信息叠加到真实世界中，为用户提供更丰富的视觉体验；光线追踪和实时渲染技术的不断突破，使得图形质量越来越逼真。
《计算机图形学》学习资料
《计算机图行学》学习包本课程为有关专业的必修课程（或选修课程）。
通过本课程的教学，学生可以学习、了解和掌握计算机图形学中有关的基本原理、概念、方法和技术，培养和提高交互式图形设计的能力。
计算机图形学与图象处理，计算机图形学的研究内容，计算机图形学的发展简史，计算机图形学的发展方向，本课程教学要求与学习方法。
本章无习题计算机图形系统的组成、功能与分类，计算机图形显示器，图形输入设备，图形输出设备，图形软件系统，图形软件标准。
课后习题1. 某光栅系统中，显示器的分辨率为1280×768，其中每个象素点的颜色深度为12 bit，则该系统需要多大的帧缓存（即多少KB）？2. 有甲乙两台光栅图形显示器，它们的产品说明书介绍均称可以显示4096种颜色，但甲机在显示一幅画面时却只有256种颜色，问其中究竟是什么原因？参考答案1．1280×768×12 / (8×1024) = 1440(KB)2．(1) 甲机：8个位平面，采用一张有256个单元，每个单元有12 bit的彩色查找表。
(2) 乙机：12个位平面，没有采用查找表。
1点的生成，生成直线的DDA算法和Bresenham 算法，二次曲线，区域的简单种子填充算法和扫描线种子填充算法，多边形的扫描转换，字符的生成，反走样技术。
课后习题1. 用对称DDA算法画出A(0,0)到B(5,3)连线的各象素点的位置，并在表内填出相应的中间数据。
rx=5, ry=3,x=0,y=0,steps=5,dx=1,dy=0.6;2. 用Bresenham算法画出A(0,0)到B(5,3)连线的各象素点的位置，并在表内填出相应的中间数据。
dx=5, dy=3, d=2dy-dx=1, x=0, y=0, 2dy-2dx=-4, 3dy=6;23. 用Bresenham算法画出圆心为（0,0），半径为8的顺时针90至45的1/8圆弧上各象素点的位置。
计算机图形学-学习指南 选择题 1 在计算机的二维造型软件系统中
计算机图形学-学习指南一、选择题1.在计算机的二维造型软件系统中，提供给用户多种图形的输入方式，但不包含_______。
A．交互方式 B.参数化方式 C.事件方式 D.识别方式2. 下列有关平面几何投影的叙述，错误的是_______。
A.透视投影又可分为一点透视、二点透视、三点透视B.斜投影又可分为等轴测、斜二测C.正轴测又可分为等轴测、正二测、正三测D.正视图又可分为主视图、侧视图、俯视图3. 在三维几何变换中的透视投影中灭点最多可以有______个。
D:\liyi计算机图形学网上教程TESTd.htmA.4B.3C.2D.14. 在齐次坐标表示中，是将n维空间中的点放到_____维空间中来考虑。
D:\liyi 计算机图形学网上教程TESTd.htmA.2B.n-1C.nD.n+15. 如果不采用齐次坐标表示法，则_____不能使用变换矩阵来实现。
D:\liyi计算机图形学网上教程TESTd.htmA.平移变换B.对称变换C.旋转变换D.比例变换6. 在直线段的参数方程表示方法中，参数t的取值范围为_____。
A.[0,1]B. [0,)∞C. [1,1]- D. [1,0]-7. 在三维造型中，不可以使用垂直扫掠造型方法构造的有_____。
A.园柱B.长方体C.三棱锥D.正十二面体8.Bézier曲线不具备的性质有_____。
A. 对称性B.几何不变性C.局部控制性D.凸包性9. 双线性法向插值法（Phong Shading）优点______。
A. 法向计算精确B. 高光区域准确C. 对光源和视点没有限制D.速度较快10.在多种颜色模型中，应用于光栅显示器的模型为______。
A.原色模型B.RGB模型C.CMY模型D.HSV模型11. 在光线跟踪(Ray Tracing)算法中,在______情况下应继续跟踪光线。
A. 光线的光强度已经很弱B. 光线跟踪的深度已经很深C. 光线遇到某一物体D. 光线碰到背景 12. 多边形填充时，下述论述错误的是______。
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– 1962年，MIT林肯实验室, I. E. Sutherland “Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统” – Coons, “CAD”的概念，Coons曲面，Coons奖
• 图形学与模式识别
• 图形学与视觉
– 基于图像的绘制 – 基于视频的绘制
2018/10/27
10
1.2 发展历史
讲授内容
教学要求
• 了解图形学的基本问题，掌握图形学的 基本概念、方法与算法；
• 对与图形相关的应用及当前的研究热点 有一个初步认识； • 具有一定实践体会和相关的编程能力。
2018/10/27 4
第1章 绪论
1.1 基本概念 1.2 发展过程 1.3 应用领域
第一章
2
• 什么是计算机图形学？
第一章 绪论
硬件发展
图形输入设备的发展
– 第一阶段：控制开关、穿孔纸等等 – 第二阶段：键盘 – 第三阶段：二维定位设备，如鼠标、光笔、 图形输入板、触摸屏等等，语音
– 第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据 手套、数据衣），用户的手势、表情等等
– 未来发展：用户的思维
2018/10/27 16
操纵杆和跟踪球、数据手套
1. 历史追溯
2. 硬件发展
图形显示器的发展
图形输入设备的发展
3. 图形软件及软件标准的发展
2018/10/27
11
历史追溯
• 50年代
– 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院 （MIT）旋风I号（Whirlwind I）计算机的附件诞生 了
2018/10/27
12
历史追溯
60年代
– 1962年，MIT林肯实验室的I. E. Sutherland发表了一篇题为“Sketchpad： 一个人机交互通信的图形系统”的博士论文-确定了交互图形学作为一个学科分支（提出 基本交互技术、图元分层表示概念及数据结 构…)。
特征数据、结构数据 图形
计算机图 形学
模式识别 计算机视觉
图象
2018/10/27
数字图象处理
7
1 计算机图形学的研究内容
• 如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进 行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法， 构成了计算机图形学的主要研究内容。
– 图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形
生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形 计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动 画、自然景物仿真、虚拟现实等。
– 实体造型技术
• 英国剑桥大学CAD小组的Build系统 • 美国罗彻斯特大学的PADL-1系统 2018/10/27
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历史追溯
• 80年代
– Whitted提出了一个光透视模型-Whitted模型， 并第一次给出光线跟踪算法的范例。
–图形硬件和各个分支均在这个时期飞速发展
• 90年代：
微机和软件系统的普及使得图形学的应用领域 日益广泛。 – 标准化、集成化、智能化 – 多媒体技术、人工智能、科学计算可视化、虚 拟现实 – 三维造型技术 2018/10/27 15
输入设备
第一章
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第一章 绪论
• 数据手套
应用
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一般工作过程
一般工作过程示意图
数据结构 应用程序 图形子程序包
交互装置
主机
显示处 理器
输出通道
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Chapter 1
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Application
应用领域：
• • • • • • 管理、技术 艺术与教育 动漫、游戏 CAD/CAM 仿真 过程控制
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• 图形与图象
– 图象纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存 在的灰度信息。-Photoshop等软件制作。 – 图形含有几何属性，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。-Autocad等软件制作。
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• 图形学与CAD
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第1章 绪论 第2章 绘图基础 第3章 基本图形、图案设计 第4章 图形变换及图形设计 第5章 曲线的程序设计 第8章 动画技术 第9章 用开发交互式CAD系统 第10章 VBA程序设计
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• • • • 飞机、汽车、船舶的外形的设计、反求和加工 发电厂、化工厂等的布局 土木工程、建筑物的设计 电子线路、电子器件的设计
Chapter 1
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管理、经济和技术
• 绘制经济数据 的数学、物理 的2D或者3D图 形
• 数据走势图， 反应在时间维 数上的情况
第一章
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艺术和教育
• 教学活动
视频
• 艺术广告
蝉（线AD/CAM）
-CAD/CAM是计算机图形学在工业界最广泛、 最活跃的应用领域
• 操纵杆：手柄通过一个球形轴 承半固定在底座上，在手柄运 动时带 动一对电位器或电脉冲 产生器,产生信号，控制屏幕上 的光标的运动.但精度不够杆， 因此一般不用来进行绝对坐标 的输入。 • 跟踪球：原理与操纵杆类似， 只是它 是右手直接推动一个球 在任意方向滚动，转换成信号， 进行图形控制。
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– 计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、 生成、处理、显示的学科。是建立在传统的 图学理论、应用数学及计算机科学基础上的 一门边缘学科。 – 计算机图形学计算机科学中，最为活跃、得 到广泛应用的分支之一
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第一章 绪论
• 计算机图形学与传统 理论关系 ：
– – – – – – 计算几何 计算数学 微分几何 形态学 混沌学 小波理论
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历史追溯
• 70年代
– 图形软件标准化
• ACM成立图形标准化委员会，制定“核心图形系 统”（Core Graphics System）、ISO发布CGI、 CGM、GKS、PHIGS
– 真实感图形学
• Bouknight提出了第一个光反射模型、Gourand提 出“漫反射模型＋插值”的思想、Phong提出了著 名的简单光照模型
• 教材：
教材或参考书：
• 陈锦昌，计算机图形学基础，华南理工大学出版社， 2009。
• 主要参考书：
• 机械CAD与仿真技术 ;哈尔滨工业大学出版 社 ,2000 • 3D数学基础图形与游戏开发，清华大学出版 社.2005 • OpenGL编程权威指南 ;中国电力出版社 2001 ; • 孙家广等，计算机图形学（第三版），清华大学出 版社，2002。