计算机图形学知识要点
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。
计算机图形学学习知识点
1、计算机图形系统硬件：图形输入、办理、显示、储存、输出等设施软件：图形生成、显示、办理算法以及图形数据储存、互换格式等2、硬件设施的发展：图形显示器是计算机图形学中的重点设施画线显示器——储存管式显示器——刷新式光栅扫描显示器——液晶显示器和等离子显示器3、随机扫描显示器：（由电子束的随机运动产生光点）随机扫描方式指屏幕上的图形是按矢量线段一笔一笔划出的，其次序完整按用户的画图指令来决定。
又称为画线式显示器、矢量式显示器储存管式显示器：【特色】不需刷新，价钱较低，弊端是不拥有动向改正图形功能，不合适交互式液晶显示器：体积小，辐射弱等离子显示器：平板式、透明。
显示图形无锯齿现象；不需要刷新缓冲储存器。
4、输入设施：将各样形式的信息变换成适合计算机办理的形式图形输入设施从逻辑上分为 6 种：定位 (Locator) 、笔划 (Stroke)、数值 (Valuator) 、选择 (Choice)、拾取 (Pick)、字符串 (String)5、计算机图形学算法研究的发展：1）光栅扫描图形生成；2）图形变换；3）真切感图形生成；4）几何建模；5）曲线与曲面生成算法；6）图形学应用算法计算机图形学的应用领域：图形用户界面、计算机协助设计与制造(CAD/CAM) 、科学计算可视化、地理信息系统、娱乐、计算机艺术、虚构现实、逆向工程6、计算机图形：计算机图形是经过计算机利用算法在专用显示设施上设计和结构出来的。
7、计算机视觉与模式辨别：图形学的逆过程，剖析和辨别输入的图像并从中提取二维或三维的数据模型（特色）。
手写体辨别、机器视觉。
8、逆向工程：也称反求工程、反向工程)是一种现代化新产品开发技术，解决了由产品实物模型到产品数字模型，从而作改正和详尽设计，迅速开发出新产品的过程，为现代设计方法和迅速原型制造等供给了技术支持。
9、计算机图形学研究的内容：图形的输入、表示（储存）、办理、显示与输出。
1、图形显示设施：是一个画点设施。
计算机图形学复习总结
一、名词解释：1、计算机图形学：用计算机建立、存储、处理某个对象的模型，并根据模型产生该对象图形输出的有关理论、方法与技术，称为计算机图形学。
3、图形消隐：计算机为了反映真实的图形，把隐藏的部分从图中消除。
4、几何变换：几何变换的基本方法是把变换矩阵作为一个算子，作用到图形一系列顶点的位置矢量，从而得到这些顶点在几何变换后的新的顶点序列，连接新的顶点序列即可得到变换后的图形。
6、裁剪：识别图形在指定区域内和区域外的部分的过程称为裁剪算法，简称裁剪。
7、透视投影：空间任意一点的透视投影是投影中心与空间点构成的投影线与投影平面的交点。
8、投影变换：把三维物体变为二维图形表示的变换称为投影变换。
9、走样：在光栅显示器上绘制非水平且非垂直的直线或多边形边界时，或多或少会呈现锯齿状。
这是由于直线或多边形边界在光栅显示器的对应图形都是由一系列相同亮度的离散像素构成的。
这种用离散量表示连续量引起的失真，称为走样（aliasing ）。
10、反走样：用于减少和消除用离散量表示连续量引起的失真效果的技术，称为反走样。
二、问答题：1、简述光栅扫描式图形显示器的基本原理。
光栅扫描式图形显示器(简称光栅显示器)是画点设备，可看作是一个点阵单元发生器，并可控制每个点阵单元的亮度，它不能直接从单元阵列中的—个可编地址的象素画一条直线到另一个可编地址的象素，只可能用尽可能靠近这条直线路径的象素点集来近似地表示这条直线。
光栅扫描式图形显示器中采用了帧缓存，帧缓存中的信息经过数字／模拟转换，能在光栅显示器上产生图形。
2、分别写出平移、旋转以及缩放的变换矩阵。
平移变换矩阵：⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡1010000100001z y xT T T （2分） 旋转变换矩阵： 绕X 轴⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-10000cos sin 00sin cos 00001θθθθ（2分） 绕Y 轴⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-10000cos 0sin 00100sin 0cos θθθθ（2分）绕Z 轴⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-1000010000cos sin 00sin cos θθθθ（2分） 缩放变换矩阵：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡1000000000000zy x S S S （2分） 3、图形变换有什么特点？最基本的几何变换有哪些？答：图形变换的特点：大多数几何变换（如平移、旋转和变比）是保持拓扑不变的，不改变图形的连接关系和平行关系。
计算机图形学基础知识重点整理
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与景物为主要目标，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与形状信息的图和形。
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：研究模型与数据的建立和由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、复原与重建等。
〔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与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。
计算机图形学基础知识重点整理
计算机图形学基础知识重点整理话说啊，你知道吗？计算机图形学可是个挺有意思的领域！今天我就来给你简单说一说这计算机图形学里头的几个基础知识点，让大家都能对它有个大概的了解。
想想咱们每天看的动画片，或者是手机里的各种动态图片，这些是不是都得靠计算机图形学技术呢？那它到底是怎么一回事儿呢？一、什么是计算机图形学？先别急，让我给你举个例子吧。
比如你正在玩一个游戏，突然看到了一片绿油油的草地。
这可不是真的草地哦，而是计算机图形学的大作！它就像是个魔法师，把各种形状、颜色和纹理组合起来，让我们看到了这些超酷炫的画面。
二、图形学的工具小伙伴们说起这个图形学啊，少不了那些帮我们画出漂亮图形的工具。
你知道吗？比如我们经常听说的“图形处理器”，也就是GPU，还有各种图形处理软件，它们都是计算机图形学的得力助手。
它们一起合作，就能画出超逼真的画面啦！三、我们怎么和图形“交流”呢？哎，说到这你就懂啦！其实就是靠我们输入的指令嘛。
比如你想让一个游戏角色动起来，就得通过键盘鼠标告诉电脑：“嘿，这里有个指令，你让这个角色跳一下。
”电脑收到指令后，就会通过图形学技术把这个动作呈现出来啦！四、现实生活中的小应用其实啊，计算机图形学在我们生活中可不止是游戏和动画那么简单哦！比如咱们去电影院看电影时看到的3D效果，还有设计软件的运用等等，都离不开图形学的技术呢！好了好了，今天就先跟大家分享到这里啦！希望大家通过这个小小的讲解，能对计算机图形学有个初步的了解。
说起来嘛，这个领域可真是有趣又充满无限可能呢！你呢？是不是也觉得它特别神奇呀？那么，你对计算机图形学感兴趣吗？是不是也像我一样觉得它特别酷呢？其实啊，无论是学习还是工作，掌握一点计算机图形学知识都能让我们更加得心应手哦！好啦好啦，今天就先聊到这里吧！下次再跟大家分享更多有趣的知识点啦！记得关注我哦~。
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、图形学基本概念1. 图形学是啥呢？它就像是一个魔法世界，研究怎么在计算机里表示图形，然后对这些图形进行各种操作。
比如说，我们玩的那些超酷炫的游戏，里面的人物、场景都是通过计算机图形学搞出来的。
2. 图形在计算机里可不是随便存着的哦。
有矢量图形，就像我们数学里的向量一样，用数学公式来描述图形的形状、颜色等信息。
还有光栅图形，这个就和屏幕上的像素点有关啦，它是把图形表示成一个个小格子（像素）的组合。
二、图形的变换1. 平移是最基础的啦。
就好比你在一个平面上把一个图形从一个地方挪到另一个地方，很简单对吧。
比如一个三角形，从左边移到右边，它的每个顶点的坐标都按照一定的规则发生变化。
2. 旋转也很有趣。
想象一下把一个正方形绕着一个点转圈圈。
在计算机里，要根据旋转的角度，通过数学公式来计算图形每个点旋转后的新坐标。
这就像我们小时候玩的陀螺，不停地转呀转。
3. 缩放就更直观了。
把一个小图形变大或者把一个大图形变小。
不过要注意哦，缩放的时候可不能让图形变得奇奇怪怪的，得保持它的形状比例之类的。
三、颜色模型1. RGB模型是最常见的啦。
红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue），这三种颜色就像三个小魔法师，通过不同的组合可以创造出各种各样的颜色。
就像我们画画的时候，混合不同颜色的颜料一样。
2. CMYK模型呢，主要是用在印刷方面的。
青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（Black），这几种颜色的混合可以印出我们看到的书本、海报上的各种颜色。
四、三维图形学1. 在三维图形学里，多了一个维度，事情就变得更复杂也更有趣啦。
我们要考虑物体的深度、透视等。
比如说，我们看远处的山，它看起来就比近处的树小很多，这就是透视的效果。
2. 三维建模是个很厉害的技能。
可以通过各种软件来创建三维的物体，像做一个超级逼真的汽车模型，从车身的曲线到车轮的纹理，都要精心打造。
五、图形渲染1. 渲染就像是给图形穿上漂亮衣服的过程。
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、定义与研究内容定义：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。
它涉及图形的生成、表示、处理与显示等多个方面。
研究内容：图形的生成和表示技术。
图形的操作与处理方法。
图形输出设备与输出技术的研究。
图形输入设备、交互技术及用户接口技术的研究。
图形信息的数据结构及存储、检索方法。
几何模型构造技术。
动画技术。
图形软硬件的系列化、模块化和标准化的研究。
科学计算的可视化。
二、图形与图像图形：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。
图形的构成要素包括几何要素 （点、线、面、体等）和非几何要素 （颜色、材质等）。
图形按数学方法定义，由线条和曲线组成，强调场景的几何表示。
图像：狭义上又称为点阵图或位图图像，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。
图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越，但文件所占的空间大，且放大到一定的倍数后会产生锯齿。
三、图形学过程3D几何建模：构建物体的三维几何模型。
3D动画设置：为模型设置动画效果。
绘制：包括光照和纹理的处理，使模型更加逼真。
生成图像的存储和显示：将绘制好的图像存储并在显示设备上显示出来。
四、计算机图形系统基本功能：计算、存储、输入、输出、对话等五个方面。
构成：主要由人、图形软件包、图形硬件设备三部分构成。
其中，图像硬件设备通常由图形处理器 （GPU）、图形输入设备和输出设备构成。
五、基本图形生成算法1. 直线生成算法：DDA算法：从直线的起点开始，每次在x或y方向上递增一个单位步长，计算相应的y或x坐标，并取整作为当前点的坐标。
该算法简单直接，但每次加法后都需要进行取整运算。
Bresenham算法：通过比较临近像素点到直线的距离，设法求出该距离的递推关系，并根据符号判别像素取舍。
该算法避免了浮点运算和乘除法运算，节省运算量，并适合硬件实现。
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）。
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。
计算机图形学内容总结
1 ．计算机图形学及其相关概念2 ．学科发展历史3 ．计算机图形学的应用用户接口、计算机辅助设计与制造、娱乐、计算机辅助绘图、计算机辅助教学、科学计算可视化、计算机艺术4 ．计算机图形系统(硬件部分)计算机图形系统:计算机图形系统的五大功能：六种逻辑输入设备：CRT 基本部件：屏幕分辨率及光点的定义；帧缓冲区容量的计算6 ．图形工作站与虚拟现实系统1 ．图形软件类型通用编程软件包和专用应用软件包、通用图形软件包的功能：属性描述、几何变换、观察变换、交互输入、控制操作2．坐标表示建模坐标、世界坐标系、规范化坐标系和设备坐标系的定义和关系；3．图形标准ISO&ANSI 定义的图形标准：GKS、PHIGS、CGI、CGM 4．窗口系统1．用户接口的常用形式子程序库、专用语言、交互命令2．交互设备、交互任务和交互技术：基本的交互任务有哪些3．交互设备有六种；交互设备、交互任务和交互技术之间的关系；4．输入控制输入模式:请求模式、取样模式、事件模式5．如何构造一个交互系统用户接口设计的手段：显示屏幕的有效利用、反馈、一致性原则、减少记忆量、回退和出错处理、联机帮助、视觉效果设计、适应不同的用户；基本交互绘图技术：回显、约束、网格、引力域、橡皮筋技术、草拟技术、拖动、旋转、变形1 ．图形扫描转换的定义；2 ．直线的扫描转换：DDA 画线法、中点画线法、Bresenham画线法；3 ．圆的扫描转换：中点画圆法、Bresenham 画圆法；4 ．椭圆的扫描转换：中点画椭圆法;5 ．多边形的扫描转换与区域填充： (1) 扫描线填充算法:扫描线多边形填充算法；(2)递归填充:边界填充算法、泛填充算法； (4-连通/8—连通)6 ．2D 裁剪：(1)直线段：Cohen—Sutherland 算法、Liang-Barsky算法； (2)多边形:Sutherland-Hodgeman 多边形裁剪算法;7 ．字符的处理字库分为点阵式/矢量式线形处理、线宽处理、线帽：方帽、突方帽、圆帽8 ．属性处理9 ．反走样走样：用离散量表示连续量引起的失真常见的走样现象:(1)光栅图形产生的阶梯形边界;(2)图形细节失真；(3) 狭小图形的遗失与动态图形的闪烁：在动画序列中时隐时现,产生闪烁。
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。
计算机图形学完整复习资料
计算机图形学第一章1.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生成、处理和显示图形的原理、方法和技术的一门学科。
2.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。
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。
3.图形的表示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）4.与计算机图形学相关的学科计算机图形学试图从非图象形式的数据描述来生成（逼真的）图象。
数字图象处理旨在对图象进行各种加工以改善图象的视觉效果。
计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术。
图1-1 图形图象处理相关学科间的关系5.酝酿期（50年代）阴极射线管(CRT)萌芽期（60年代）首次使用了“Computer Graphics”发展期（70年代）普及期（80年代）光栅图形显示器提高增强期（90年代至今）图形显示设备60年代中期, 随机扫描的显示器60年代后期, 存储管式显示器70年代中期, 光栅扫描的图形显示器。
图形硬拷贝设备打印机绘图仪图形输入设备二维图形输入设备三维图形输入设备6.图形软件标准与设备无关、与应用无关、具有较高性能 7.计算机图形学的应用1.计算机辅助设计与制造（CAD/CAM ）2.计算机辅助绘图3.计算机辅助教学（CAI ）4.办公自动化和电子出版技术(Electronic Publication)5.计算机艺术6.在工业控制及交通方面的应用 7、在医疗卫生方面的应用 8、图形用户界面 8.计算机图形系统的功能9.图1-2 图形系统基本功能框图10.计算机图形系统的结构图形硬件图形软件图形应用数据结构图形应用软件图形支撑软件图形计算机平台图形设备图形系统图1-3 计算机图形系统的结构11.人机交互按着用户认为最正常、最合乎逻辑的方式去做-一致性12.真实感图形的生成:场景造型→取景变换→视域裁剪→消除隐藏面→可见面光亮度计算第二章1.图像扫描仪(Scaner)灰度或彩色等级被记录下来, 并按图像方式进行存储。
计算机图形学全部知识点
4.相关知识 软件兼容性和图形标准 官方标准APIs的嵌入标准 典型的图形系统 好的图形需要什么?(1/2) 好的图形需要什么? (2/2)
ACM SIGGRAP会议
资料查询作业
第二讲 数字图像基础
三角形网格表示的数据结构
半边结构(Half-Edge Structure)
半边结构的实例
关于半边结构
多边形表示的优势
多边形表示的不足
面模型
多边形表示的大规模场景：草地
多边形表示的复杂物体：油轮
大规模网格模型：雕塑
3.体模型
•实体CSG表示
•实体建模技术
物体的CSG树表示
CSG树表示的实例
物体CSG树表示的分析
Phong Shadi ng课堂练习第八讲裁剪算法
1.直线裁剪
•直接求交算法
•Cohe n-Sutherla nd编码算法
•梁友栋-Barsky算法
图形裁剪
点的裁剪
直线的裁剪
直接求交算法
编码算法（P132）
Cohen_Sutherla nd算法
端点分类
Cohen_Sutherla nd算法
C_S算法例题
Bezier曲面
例子
Utah Teapot用线（line）绘制
用四边形绘制 均匀网格
带光照的绘制
二次曲面
GLUT对象（P121）
GLUT理想实体（P121）
GLU中的二次曲面对象 定义一个圆柱体
第十一计算机动画
计算机动画
例1:物体静止，摄像机在运动 例2:摄像机静止，物体运动 动画形成的视觉原理 计算机动画的主要两个类别
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1.计算机图形学是研究和开发用于创建、处理和显示图像的计算机技术领域。
它涵盖了图像生成、图像处理、图像显示等方面的知识。
本文将重点整理计算机图形学的基础知识，包括基本概念、图形编程、图像处理等内容。
2. 基本概念2.1 图形学基本概念•点：图形学中最基本的元素，用于构建图形对象。
•线段：由两个点连接而成，是构建更复杂图形的基础。
•多边形：由多个线段连接而成，可以构建更为复杂的图形。
•直线方程与曲线方程：描述线段和曲线的数学表达式。
•三角形：最简单的多边形，广泛应用于计算机图形学中。
•二维坐标系：用于描述图形位置的平面坐标系。
•三维坐标系：用于描述图形位置的立体坐标系。
2.2 图形学算法与技术•光栅化：将连续曲线或曲面转化为离散像素的过程。
•扫描线算法：用于处理复杂图形填充的算法。
•边缘检测：用于检测图像中的边缘信息。
•图像变换：包括平移、旋转、缩放等操作，用于对图形进行变换和处理。
•隐式曲线：用一种隐含的方式表达的曲线或曲面。
•着色模型：用于给图形上色的模型，如灰度模型、RGB模型等。
3. 图形编程3.1 图形编程环境•OpenGL：跨平台的图形编程接口，支持高性能图形渲染。
•DirectX：微软开发的多媒体编程接口，专注于游戏图形渲染。
•WebGL：基于Web标准的图形编程接口，用于在浏览器中渲染图形。
3.2 图形渲染流程•顶点处理：对图形中的顶点进行变换和处理。
•图元装配：将顶点组装成基本图元，如线段、三角形等。
•光栅化：将基本图元转化为像素点。
•片元处理：对每个像素点进行颜色计算。
3.3 图形效果实现•光照模型：用于模拟光照效果的算法。
•材质：描述图形的表面特性，如光滑、粗糙等。
•纹理映射：将二维纹理贴到三维图形表面的过程。
•反射与折射：模拟物体表面的反射和折射效果。
4. 图像处理4.1 基本图像处理操作•图像读取与保存：从文件中读取图像数据并保存处理结果。
•图像分辨率调整：改变图像的大小和分辨率。
计算机图形学基础知识点总结
计算机图形学基础知识点总结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。
它在许多领域都有着广泛的应用，如游戏开发、动画制作、虚拟现实、计算机辅助设计等。
下面将为大家总结一些计算机图形学的基础知识点。
一、图形的表示与存储1、位图（Bitmap）位图是由像素组成的图像，每个像素都有自己的颜色值。
优点是能够表现丰富的色彩和细节，但放大时会出现锯齿和失真。
常见的位图格式有 BMP、JPEG、PNG 等。
2、矢量图（Vector Graphics）矢量图使用数学公式来描述图形，由点、线、面等几何元素组成。
优点是无论放大或缩小都不会失真，文件大小相对较小。
常见的矢量图格式有 SVG、EPS 等。
二、坐标系统1、二维坐标系统常见的二维坐标系统有直角坐标系和极坐标系。
在直角坐标系中，通过横纵坐标（x, y）来确定点的位置。
在极坐标系中，通过极径和极角（r, θ）来确定点的位置。
2、三维坐标系统三维坐标系统通常使用笛卡尔坐标系，由 x、y、z 三个轴组成。
点的位置用（x, y, z）表示，用于描述三维空间中的物体。
三、图形变换1、平移（Translation）将图形沿着指定的方向移动一定的距离。
在二维中，通过改变坐标值实现平移；在三维中，需要同时改变三个坐标值。
2、旋转（Rotation）围绕某个中心点或轴旋转图形。
二维旋转可以通过三角函数计算新的坐标值；三维旋转较为复杂，需要使用矩阵运算。
3、缩放（Scaling）放大或缩小图形。
可以对图形在各个方向上进行均匀或非均匀的缩放。
四、颜色模型1、 RGB 颜色模型基于红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色的混合来表示颜色。
每个颜色通道的取值范围通常是 0 到 255。
2、 CMYK 颜色模型用于印刷，由青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）和黑（Black）四种颜色组成。
3、 HSV 颜色模型由色调（Hue）、饱和度（Saturation）和明度（Value）来描述颜色。
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输出设备
阴极射线管(CRT)：光栅扫描图形显示器； 平板显示器，液晶显示器、等离子显示器等； 光点、像素、帧缓存（frame buffer）、位平面；三种 分辨率（屏幕、显示、存储）； 黑白、灰度、彩色图形的实现方法（直接存储颜色数据、 颜色查找表）； 光栅图形显示子系统的结构
基本概念
连贯性； 算法的基本原理； 算法的数据结构：（新）边表、活性边表； 算法的执行过程：特别是活性边表在算法执行过程 中的变化规律。
边缘填充算法 基本思想 ຫໍສະໝຸດ 优缺点栅栏填充算法
基本思想 优缺点
边标志法
基本思想 与活性边表算法的比较
5、区域填充
基本概念
区域填充算法和扫描线算法的区别 区域的定义和表示（
第七章 三维变换与三维观察
1、投影基础
基本概念
投影转换定义及其分类； 正投影中的三视图、
正轴测、正二测、正三 测、斜平行投影等； 灭点、主灭点；一点透 视、两点透视、三点透 视的划分方法；
2、平行投影
三视图中各个图形转换矩阵的推导； 正轴测投影的形成过程以及根据该过程进行的 投影转换矩阵推导；
通过窗口－视图变换实现缩放以及漫游的方法
3、二维几何变换
二维变换矩阵
表示形式； 各个子矩阵对应的功能 平移、比例、选择、对称、错切变换对应的矩阵
二维复合变换矩阵的推导
围绕平面上任意一点做旋转变换的矩阵的推导 相对于平面上任意直线进行对称变换的矩阵的推导
4、线段裁剪
6、区间子分算法
算法思想 足够简单窗口的判断 射线检查、转角累计、区域检查法（区域编码、 多边形顶点编码、边编码、多边形编码）；
6、可见面光线追踪算法
课程结束，谢谢！
2、规则三维形体的表示
形体表示的分类 线框模型
缺点
表面模型
多边形表，拓扑信息：
显示和隐式表示 平面方程 多边形网格
实体模型
分解表示、构造表示、边界表示
实体的分解表示
空间位置枚举； 八叉树：对空间的分割方法以及相应的数据结构表
示；改进后的线性八叉树的编码方法； 单元分解法； 三种分解表示方法之间的比较
计算机图形学 复习要点
第一章 绪论
基本概念
图形及其要素、表示法；图像； OpenGL等图形标准； 主要的图形输入和输出设备； 计算机图形学的应用领域； 当前计算机图形学的研究热点；
第二章 图形设备
输入设备
光笔、鼠标、键盘、触摸屏、跟踪球、操纵杆、数据手 套、数字化仪、扫描仪、音频和视频输入系统；
两种情况分别推导出相应的光栅化方法；
中点Bresenham画线法
算法原理：按照斜率k>1和0<k≤1，由于下一个可能
的光栅化像素点为二者选其一，因此，可以根据两 个像素点中点的坐标取值和直线相应的坐标取值进 行比较，进而判断下一个像素点的选取。 算法的基本判别式和增量判别式的构造、算法的描 述（流程图或者伪代码）； 改进的Bresenham算法的原理，判别式以及算法描 述；
矩阵的写法。
5、三维裁剪
两种基本的三维裁剪窗口：长方体；平截头棱 锥体
6、三维图形的显示流程
三种坐标系 观察空间的类型 三维图形显示的大致流程
第九章 消隐
1、基本概念
图形的二义性 消隐及其分类（隐藏线删除/隐藏面删除）、消 隐算法分类（图像空间/物体空间）、消隐的主 要运算（线线、线面求交）； 提高消隐效率的五种方法
Cohen-Sutherland端点编码算法
基本思想 编码规则以及测试方法
中点分割算法
基本思想 和Cohen-Sutherland算法相比较的优缺点；
Liang-Barsky算法
基本思想：将直线的参数方程表示代入区域内部表
示公式中，掌握结果公式对应的几何意义； 关键操作：交点的计算和选择；
5、多边形的裁剪
Sutherland-Hodgman算法
基本思想：分割处理策略；流水线过程（其中边与
裁剪线位置关系的判断）。 算法的特点
WeiLer-Atherton多边形裁剪算法
适用对象：任意非自相交多边形 算法涉及到的基本元素：从属多边形、裁剪多边形、
进点、出点； 主要数据结构：多边形边界的循环链表表示 算法的实现步骤：对循环链表的追踪过程
4、多边形的扫描转换
多边形的扫描转换：顶点表示点阵表示； 逐点判断法：射线法、累计角度法、编码法等 X-扫描线算法
算法原理：求交、排序、交点配对、区间填色； 交点的取整规则
特殊交点的处理（0，2，1）
活性边表算法
活性边表算法
基本概念：活性边、扫描线的连贯性、多边形边的
3、透视投影
透视投影的几何规律 掌握空间点的一点和两点透视变换矩阵的样式、 了解三点透视矩阵，变换前后坐标之间的关系；
4、三维几何变换
三维变换矩阵
各个子矩阵的功能； 平移、比例变换的形式 三维对称变换：关于三个坐标平面的对称变换矩阵 三维旋转变换：绕三个坐标轴的旋转变换矩阵 绕任意空间直线的旋转变换的推导过程以及各个子
2、窗口到视区的变换
基本概念
用户域和窗口区； 屏幕域和视图区
窗口区到视图区的坐标变换
VXR VXL X X w WXL VXL s WXR WXL Y VYT VYB Y WYB VYB s w WYT WYB
2、圆的光栅化生成（八分法）
中点画线法
算法原理：
p（x, y）
p1（x＋1, y）
M(x+1, y-0.5)
p2（x＋1, y－1）
基本判别式的形式：
d= ( x+1 )2 + (y-0.5) 2 – R 2 增量判别式（根据上一个d的取值不同而采用不同的 增量判别式） 算法描述：包括初始值、增量判别式等的描述；
第四章 图形的表示与数据结构
1、基本概念
几何元素的六层拓扑结构：形体、外壳、面、 环、边（顶点）、点的几何坐标； 图形的几何信息和拓扑信息； 实体的正则集定义：
点的邻域、内点、边界点 点集的正则运算及其几何意义；正则点集； 二维流形 实体
正则集合运算：分类函数、正则集合算子及其 几何意义；
实体的构造表示
扫描表示：平移、旋转、三维、广义扫描表示；扫
描表示的优缺点 构造实体几何表示（Constructive Solid Geometry， CSG）：定义；表示结果（一颗有序二叉树）；结 果不唯一；优缺点； 特征表示：使用特征参数表示类似的物体；
实体的边界表示
数据结构
算法思想：和上一个算法相比，使用一个一维 数组作为一条扫描线的z-buffer。只处理与当前 扫描线相关的多边形，以及每个多边形中相关 的边对； 一种增量算法 多边形分类表，活化多边形表的数据结构； 边、边的分类表、边对、活性边对表；
5、区间扫描线算法
基本思想 需要避免的情况以及解决方法 数据结构
分别以面、点、边为基础的数据结构；翼边数据结 构；半边结构；
3、不规则形体的表示
分形几何：基本特征－－无限的自相似性 粒子系统：擅长模拟具有“流体”性质和状态 随时间变化的物体。
第五章 基本图形的生成算法
1、直线段的光栅化
DDA算法（数值微分方法）
算法原理：是一种增量算法，按照斜率k>1和0<k≤1
Bresenham算法绘制圆弧
基本原理
误差判据：像素点到圆心的距离平方与半径平方之
差； 一般关系式取值对应的几何意义，即和下一个像素 的对应关系；
3、椭圆的光栅化方法
中点法：
基本原理 判别式的构造方法； 根据椭圆弧法向量的取值变化，分成两个区域进行
判断，两个区域中，上一个判别式的取值和下一个 像素点选取之间的关系；
利用连贯性（五种）、包围盒技术、背面剔除、空
间分割、物体分层表示；
2、画家算法
算法的基本思想，多边形在线性表中的排序方 法 是一种图像空间算法； 算法不能处理的情况；
3、z-buffer算法
算法思想以及算法描述 图像空间算法 优缺点
4、扫描线z-buffer算法
边界表示和内点表示、4连通
和8连通等）
种子填充算法
算法思想
主要数据结构
算法的主要步骤 优缺点
扫描线种子算法
算法的思想和步骤
6、字符和反走样技术
基本概念：
走样
反走样的几种方法
提高分辨率 过取样 区域反走样
第六章 二维变换及二维观察
1、图形变换基础
齐次坐标、哑坐标、齐次坐标和普通坐标表示 之间的对应关系、规格化坐标 为什么要使用齐次坐标表示 图形变换包括的几种变换：视窗、几何、投影 变换； 图形变换的作用