计算机图形学第九章图形软件支撑平台

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计算机图形学基础教程(第2版)

图书前言
本书是在2005版《计算机图形学基础教程》的基础上修订而成。《计算机图形学基础教程》是根据作者在清华大学多年教学实践，并参考了国内外最新的相关教材和部分最新的研究成果编写而成。第2版教材主要修订了以下内容： 1.增加了第1章的1.5节，介绍清华大学近年来的最新研究成果。 2.增加了第3章的3.9节，介绍格表示、简化与细分。 3.增加了第4章的4.1节，介绍图形绘制的基本概念和流程，提高本章整体上的可读性。 4.将第4章4.8节层次细节的内容移入第3章的3.9节，增加有关景物模拟的内容。 5.删除第5章VRML的内容，改写Open GL的内容，增加一些常见的功能，并给出更多的示例。本教程第1版出版4年来，被国内一大批高等院校采用，相关的老师、同学及读者提出了许多宝贵的建议，在此表示衷心感谢。徐昆、来煜坤参与了第2版教材的修订，在此也一并表示感谢。
序言
清华大学计算机系列教材已经出版发行了近30种，包括计算机专业的基础数学、专业技术基础和专业等课程的教材，覆盖了计算机专业大学本科和研究生的主要教学内容。这是一批至今发行数量很大并赢得广大读者赞誉的书籍，是近年来出版的大学计算机教材中影响比较大的一批精品。
本系列教材的作者都是我熟悉的教授与同事，他们长期在第一线担任相关课程的教学工作，是一批很受大学生和研究生欢迎的任课教师。编写高质量的大学（研究生）计算机教材，不仅需要作者具备丰富的教学经验和科研实践，还需要对相关领域科技发展前沿的正确把握和了解。正因为本系列教材的作者们具备了这些条件，才有了这批高质量优秀教材的出版。可以说，教材是他们长期辛勤工作的结晶。本系列教材出版发行以来，从其发行的数量、读者的反映、已经获得的许多国家级与省部级的奖励，以及在各个高等院校教学中所发挥的作用上，都可以看出本系列教材所产生的社会影响与效益。

计算机图形学

计算机图形学1. 简介计算机图形学是研究如何使用计算机来生成、处理和显示图像的一门学科。

它主要涉及图像的几何和物理特性的建模，以及图像的渲染和表示。

计算机图形学在各个领域中都有广泛的应用，包括游戏开发、电影制作、虚拟现实、医学成像等。

2. 图形学的基本概念图形学的基本概念包括点、线、多边形和曲线等基本元素，以及相应的数学方法和算法。

这些方法和算法用于描述和处理图像的几何特性，包括位置、方向、大小和形状等。

2.1 点和线在计算机图形学中，点是图像中最基本的元素，可以通过坐标系来表示。

线是由两个点之间的连接所形成的，可以通过直线方程或参数方程来描述。

2.2 多边形和曲线多边形是由多个线段连接而成的封闭图形，可以通过顶点的集合来描述。

曲线是由多个点按照一定规律连接而成的，可以通过控制点和插值方法来表示。

3. 图形的几何建模图形的几何建模是计算机图形学中的一个重要研究方向，它涉及如何使用数学模型来表示和描述物体的几何特性。

常用的几何建模方法包括点、线、面、体和曲面等。

3.1 点云和网格模型点云模型是一组离散的点的集合，它可以用于表示不规则形状的物体。

网格模型是一组由三角形或四边形面片组成的表面模型，它可以用于表示规则形状的物体。

3.2 曲面建模曲面建模是基于数学曲面的建模方法，它将物体表面抽象为由曲线和曲面组成的，可以通过控制点和插值方法来表示。

常用的曲面建模方法包括贝塞尔曲线和贝塞尔曲面等。

4. 图形的渲染和表示图形的渲染和表示是计算机图形学中的另一个重要研究方向，它涉及如何将图像的几何信息转化为可视的图像。

常用的渲染和表示方法包括光栅化、光线追踪和纹理映射等。

4.1 光栅化光栅化是将几何对象转化为像素的过程，它涉及将线段或多边形映射到屏幕上的像素点，并进行相应的着色和填充。

常用的光栅化算法包括Bresenham算法和扫描线算法等。

4.2 光线追踪光线追踪是一种以物理光线为基础的渲染方法，它从观察者的视角出发，沿着光线的路径跟踪物体的相交和反射，最终得到图像。

计算机图形学教案

计算机图形学教案第一章：计算机图形学概述1.1 课程介绍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的应用领域1.2 图形与图像的区别图像的定义图形的定义图形与图像的联系与区别1.3 计算机图形学的基本概念像素与分辨率矢量与栅格颜色模型图像文件格式第二章：二维图形基础2.1 基本绘图函数画点函数画线函数填充函数2.2 图形变换平移变换旋转变换缩放变换2.3 图形裁剪矩形裁剪贝塞尔曲线裁剪多边形裁剪第三章：三维图形基础3.1 基本三维绘图函数画点函数画线函数填充函数3.2 三维变换平移变换旋转变换缩放变换3.3 光照与材质基本光照模型材质的定义与属性光照与材质的实现第四章：图像处理基础4.1 图像处理基本概念像素的定义与操作图像的表示与存储图像的数字化4.2 图像增强对比度增强锐化滤波4.3 图像分割阈值分割区域生长边缘检测第五章：计算机动画基础5.1 动画基本概念动画的定义与分类动画的基本原理动画的制作流程5.2 关键帧动画关键帧的定义与作用关键帧动画的制作方法关键帧动画的插值算法5.3 骨骼动画骨骼的定义与作用骨骼动画的制作方法骨骼动画的插值算法第六章：虚拟现实与增强现实6.1 虚拟现实基本概念虚拟现实的定义与分类虚拟现实技术的关键组件虚拟现实技术的应用领域6.2 虚拟现实实现技术头戴式显示器（HMD）位置追踪与运动捕捉交互设备与手势识别6.3 增强现实基本概念与实现增强现实的定义与原理增强现实技术的应用领域增强现实设备的介绍第七章：计算机图形学与人类视觉7.1 人类视觉系统基本原理视觉感知的基本过程人类视觉的特性和局限性视觉注意和视觉习惯7.2 计算机图形学中的视觉感知视觉感知在计算机图形学中的应用视觉线索和视觉引导视觉感知与图形界面设计7.3 图形学中的视觉错误与解决方案常见视觉错误分析避免视觉错误的方法提高图形可读性与美观性第八章：计算机图形学与艺术8.1 计算机图形学在艺术创作中的应用数字艺术与计算机图形学的交融计算机图形学工具在艺术创作中的使用计算机图形学与艺术的创新实践8.2 计算机图形学与数字绘画数字绘画的基本概念与工具数字绘画技巧与风格数字绘画作品的创作与展示8.3 计算机图形学与动画电影动画电影制作中的计算机图形学技术3D动画技术与特效制作动画电影的视觉艺术表现第九章：计算机图形学的未来发展9.1 新兴图形学技术的发展趋势实时图形渲染技术基于物理的渲染动态图形设计9.2 计算机图形学与其他领域的融合计算机图形学与的结合计算机图形学与物联网的结合计算机图形学与生物医学的结合9.3 计算机图形学教育的未来发展图形学教育的重要性图形学教育的发展方向图形学教育资源的整合与创新第十章：综合项目实践10.1 项目设计概述项目目标与需求分析项目实施流程与时间规划项目团队组织与管理10.2 项目实施与技术细节项目技术选型与工具使用项目开发过程中的关键技术项目测试与优化10.3 项目成果展示与评价项目成果的展示与推广项目成果的评价与反馈重点和难点解析一、图像的定义与图像的定义，图形与图像的联系与区别1. 学生是否能够理解并区分图像和图形的概念。

计算机图形学教程课后习题参考答案.

第一章1、试述计算机图形学研究的基本内容？答：见课本P5-6页的1.1.4节。

2、计算机图形学、图形处理与模式识别本质区别是什么？请各举一例说明。

答：计算机图形学是研究根据给定的描述，用计算机生成相应的图形、图像，且所生成的图形、图像可以显示屏幕上、硬拷贝输出或作为数据集存在计算机中的学科。

计算机图形学研究的是从数据描述到图形生成的过程。

例如计算机动画制作。

图形处理是利用计算机对原来存在物体的映像进行分析处理，然后再现图像。

例如工业中的射线探伤。

模式识别是指计算机对图形信息进行识别和分析描述，是从图形（图像）到描述的表达过程。

例如邮件分捡设备扫描信件上手写的邮政编码，并将编码用图像复原成数字。

3、计算机图形学与CAD、CAM技术关系如何？答：见课本P4-5页的1.1.3节。

4、举3个例子说明计算机图形学的应用。

答：①事务管理中的交互绘图应用图形学最多的领域之一是绘制事务管理中的各种图形。

通过从简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解，并促使决策的制定。

②地理信息系统地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统。

利用计算机图形生成技术可以绘制地理的、地质的以及其它自然现象的高精度勘探、测量图形。

③计算机动画用图形学的方法产生动画片，其形象逼真、生动，轻而易举地解决了人工绘图时难以解决的问题，大大提高了工作效率。

5、计算机绘图有哪些特点？答：见课本P8页的1.3.1节。

6、计算机生成图形的方法有哪些？答：计算机生成图形的方法有两种：矢量法和描点法。

①矢量法：在显示屏上先给定一系列坐标点，然后控制电子束在屏幕上按一定的顺序扫描，逐个“点亮”临近两点间的短矢量，从而得到一条近似的曲线。

尽管显示器产生的只是一些短直线的线段，但当直线段很短时，连成的曲线看起来还是光滑的。

②描点法：把显示屏幕分成有限个可发亮的离散点，每个离散点叫做一个像素，屏幕上由像素点组成的阵列称为光栅，曲线的绘制过程就是将该曲线在光栅上经过的那些像素点串接起来，使它们发亮，所显示的每一曲线都是由一定大小的像素点组成的。

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ppt(共49张PPT)

实现自动化、智能化的加工和生产。
应用领域
广泛应用于机械、电子、建筑、汽车等制造业领域。
计算机游戏设计与开发
游戏引擎
基于计算机图形学技术构建游戏引擎，实现游戏场景、角色、特效等的渲染和交互。
应用领域
广泛应用于娱乐、教育、军事模拟等领域。
游戏设计
利用计算机图形学技术进行游戏关卡、任务、角色等的设计，提高游戏的可玩性和趣味性。
纹理映射与表面细节处理
纹理坐标
定义物体表面上的点与纹理图像上的点之间的映射关系。
Mipmapping
使用多级渐远纹理来减少纹理采样时的走样现象。
Bump Mapping
通过扰动表面法线来模拟表面凹凸不平的细节。
Displacement Mapping
根据高度图调整顶点位置，实现更真实的表面细节。
透明度与半透明处理
Alpha Blending
通过混合像素的颜色和背景颜色来实现透明度效果。
Order-Independent Transparency
一种解决透明物体渲染顺序问题的方法，可以实现正确的透明效果叠加。
Depth Peeling
通过多次渲染场景，每次剥离一层深度，来实现半透明物体的正确渲染。
如中点画圆算法，利用圆的八对称性，通过计算决策参数来生成圆。
多边形的生成算法
如扫描线填充算法，通过扫描多边形并计算交点来生成多边形。
二维图形的变换与裁剪
二维图形的变换
包括平移（Translation）、旋转（Rotation）、缩放（Scaling）等变换，可以通过变换矩阵来实现。
二维图形的裁剪
后期制作
在影视制作后期，利用计算机图形学技术进行颜色校正、合成、剪辑等处理，提高影片质量。

计算机图形学课后习题答案

计算机图形学课后习题答案计算机图形学课后习题答案计算机图形学是一门研究计算机生成和处理图像的学科，它在现代科技和娱乐领域扮演着重要的角色。

在学习这门课程时，我们通常会遇到一些习题，用以巩固所学知识。

本文将提供一些计算机图形学课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。

1. 什么是光栅化？如何实现光栅化？光栅化是将连续的几何图形转换为离散的像素表示的过程。

它是计算机图形学中最基本的操作之一。

实现光栅化的方法有多种，其中最常见的是扫描线算法。

该算法通过扫描图形的每一条扫描线，确定每个像素的颜色值，从而实现光栅化。

2. 什么是反走样？为什么需要反走样？反走样是一种减少图像锯齿状边缘的技术。

在计算机图形学中，由于像素是离散的，当几何图形的边缘与像素格子不完全对齐时，会产生锯齿状边缘。

反走样技术通过在边缘周围使用不同颜色的像素来模拟平滑边缘，从而减少锯齿状边缘的出现。

3. 什么是光照模型？请简要介绍一下常见的光照模型。

光照模型是用来模拟光照对物体表面的影响的数学模型。

常见的光照模型有以下几种：- 环境光照模型：模拟环境中的整体光照效果，通常用来表示物体表面的基本颜色。

- 漫反射光照模型：模拟光线在物体表面上的扩散效果，根据物体表面法线和光线方向计算光照强度。

- 镜面反射光照模型：模拟光线在物体表面上的镜面反射效果，根据光线方向、物体表面法线和观察者方向计算光照强度。

- 高光反射光照模型：模拟光线在物体表面上的高光反射效果，通常用来表示物体表面的亮点。

4. 什么是纹理映射？如何实现纹理映射？纹理映射是将二维图像（纹理）映射到三维物体表面的过程。

它可以为物体表面增加细节和真实感。

实现纹理映射的方法有多种，其中最常见的是将纹理坐标与物体表面的顶点坐标关联起来，然后通过插值等技术将纹理映射到物体表面的每个像素上。

5. 什么是投影变换？请简要介绍一下常见的投影变换方法。

投影变换是将三维物体投影到二维平面上的过程。

常见的投影变换方法有以下几种：- 正交投影：将物体投影到一个平行于观察平面的平面上，保持物体在不同深度上的大小不变。

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

计算机图形学计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图像的学科领域。

它是计算机科学的一个重要分支，与计算机视觉和图像处理相关。

计算机图形学的发展促进了许多领域的进步，包括动画、游戏开发、虚拟现实等。

一、引言计算机图形学是指通过计算机技术实现图像的生成、处理和显示。

它利用算法和数学模型来模拟和渲染图像，以生成逼真的图像或动画。

计算机图形学在多个领域有着广泛的应用，如电影、游戏、建筑设计等。

二、图形学的基本原理1. 坐标系统图形学中常用的坐标系统是笛卡尔坐标系，它由横轴X、纵轴Y和垂直于二者的Z轴组成。

通过坐标系统，可以定位和描述图像中的点、线和面。

2. 图形的表示图形可以通过几何图元来表示，常见的几何图元有点、线和面。

点由坐标表示，线由两个端点的坐标表示，面由多个点或线组成。

3. 变换和投影变换是指对图像进行平移、旋转和缩放等操作，通过变换可以改变图像的形状和位置。

投影是将三维图像映射到二维平面上的过程，常见的投影方式有平行投影和透视投影。

4. 着色模型着色模型用于为图像添加颜色和材质信息，常见的着色模型有平均着色模型和Phong着色模型。

平均着色模型通过计算图像的平均颜色来实现简单的着色效果，Phong着色模型考虑了光照的影响，能够产生更加逼真的效果。

三、图形学的应用1. 电影和动画计算机图形学在电影和动画领域有着广泛的应用。

通过计算机图形学技术，电影制作人能够创建逼真的特效，包括爆炸、碰撞和飞行等场景。

动画片的制作也离不开计算机图形学的技术支持，它能够实现角色的自由移动、表情的变化等特效效果。

2. 游戏开发计算机图形学是游戏开发中不可或缺的一部分。

游戏中的人物、场景和特效都是通过计算机图形学技术来实现的。

游戏开发人员利用图形学算法和引擎来创建游戏中的3D场景和角色，并通过渲染技术使其看起来逼真。

3. 虚拟现实虚拟现实是一种模拟真实世界的计算机生成环境。

计算机图形学在虚拟现实领域的应用可以让用户身临其境地感受到虚拟环境的存在。

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。

交互式图形系统概述

数据库
图形系统功能描述
● 图形系统组成
◘ 逻辑构成 ◘ 功能构成 ◘ 功能描述 ◘ 功能描述
● 对象描述模型 ● 图形支撑软件 ● 图形的表示 ● 图形的分类 ● 图形坐标系统
• 图形软件包为用户提供建立和管理图形的各种功能。
– 这些子程序可以按照它们是否处理输出、输入、属性、变换、观察或通用控制而分类。
• 对象描述模型描述了图形对象及它们间的相互关系，
– 简单地说，它表示生成图形对象的全部描述信息， • 对象的性质、结构和行为的所有描述信息。
• 对象描述模型
– 既可能是完全由数据刻画的； – 也可能是由数据和过程共同描述的。
• 模型中的数据包括两大类：
– 几何数据 (几何模型)：描述构成图元形状及其相互关系(拓扑关系)；
• 曲面模型(Surface Model)：
– 它将形体表示为面的集合，即使用多边形、曲面等来描述对象的几何形状。 • 它是在线模型的基础上增加了面的信息。 • 可以对其进行面与面的求交线运算、隐藏面与隐藏线的消除、绘制明暗着色图，等等。
• 缺点：面模型不能有效地表示对象的实体性质， • 面模型中的所有面未必形成一个封闭的边界，
图形系统构成分类
● 图形系统组成 • 图形显示或输出设备是计算机图形系统的基础和前提。
◘ 逻辑构成
– 早期的计算机图形学以图形显示或输出设备为重点。
◘ 功能构成
• 计算机图形软件系统则是计算机图形系统的核心，
◘ 功能描述
◘ 功能描述
● 对象描述模型
● 图形支撑软件
● 图形的表示
● 图形的分类
● 图形坐标系统
● 图形支撑软件 ● 图形的表示 ● 图形的分类 ● 图形坐标系统

《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。

计算机图形学复习大纲

计算机图形学复习大纲第一章计算机图形学概述✧图形的两种表示方法：矢量，点阵A.点阵表示：枚举出图形中所有的点的灰度或颜色(强调图形由点构成)，简称为图像（数字图像）B.参数表示：由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+属性参数(颜色、线型等)来表示图形，简称为图形。

C.图形：计算机图形学的研究对象。

✧计算机图形学的姐妹学科(图)计算几何：研究几何形体在计算机中的表示；分析、研究怎样建立几何形体的数学模型；研究曲线、曲面的表示、生成、拼接。

图像处理：研究如何对数字图像做各种变换以方便处理；如何滤波；如何压缩图像数据；图像边缘提取，特征增强。

计算机视觉：图形学的逆过程，分析和识别输入的图像并从中提取二维或三维的数据模型（特征）。

如手写体识别、机器视觉。

发展特点:交叉、界线模糊、相互渗透✧发展历史开创者：1963年，MIT林肯实验室的Ivan Sutherland发表了题为“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文，提出了基本交互技术、图元分层表示概念及数据结构。

确定了交互图形学作为一个学科分支的地位。

Sutherland本人也被公认为图形学之父。

1988年被授予图灵奖。

图形标准：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等标准。

官方标准：GKS (Graphics Kernel System)，第一个官方标准，1977；PHIGS(Programmer’s Herarchical Interactive Graphics system),1988。

非官方标准：DirectX (MS)、OpenGL(SGI)、Xlib(X-Window系统)、Adobe公司Postscript。

✧应用领域计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）；飞机、汽车、船舶的外形的设计；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。

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。

计算机图形学教学大纲(word文档【经典】)

XX大学《计算机图形学》教学大纲编写单位：执笔人：审核人：XX大学xx系20xx年9 月［实验要求］本课程实验要求较高，实验内容多且相关性较强，有关实验的具体要求与内容需按实验大纲执行，本大纲中不再另行说明。

第一章绪论［教学内容］计算机图形学的目标与任务；计算机图形学的内容体系；计算机图形学相关学科；计算机图形学相关领域。

[教学目标与要求]熟练掌握：计算机图形学的内容体系；计算机图形学的目标与任务；掌握：计算机图形学的应用领域；计算机图形学的相关学科；了解：计算机图形学的发展。

[重点与难点]计算机图形学的内容体系；计算机图形学的目标与任务。

[教学时数]2学时第一节计算机图形学的目标与任务一、视觉交流是计算机图形学的目标与任务二、计算机图形学的三个基本任务第二节计算机图形学的内容体系一、基础模块二、建模与表示模块三、绘制模块四、交互技术第三节计算机图形学相关学科一、图形与图像二、相关学科第四节计算机图形学的应用领域一、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）二、科学计算可视化三、虚拟现实四、动画第五节计算机图形学的发展一、计算机图形学的发展简史二、计算机图形学的发展趋势[复习思考题]1、图形包括哪两方面的要素？在计算机中如何表示它们？2、图形的本质是什么？3、如何看待计算机图形学的发展趋势？第二章图形系统［教学内容］Visual 图形系统概述；图形系统体系结构；图形支撑软件；图形硬件显示原理；[教学目标与要求]熟练掌握：图形系统体系结构；图形硬件显示原理掌握：图形系统基本概念和术语；了解：图形支撑软件[重点与难点]图形系统体系结构；图形硬件显示原理[教学时数]2学时第一节图形系统概述一、图形系统组成结构1.图形系统组成结构2.图形系统分类第二节图形系统体系结构一、概述二、应用程序阶段三、几何处理阶段四、光栅阶段第三节图形支撑软件一、OpenGL二、DirectX三、Java2D和Java3D第四节图形硬件显示原理一、图形显示设备及工作原理二、图形显示方式三、光栅扫描图形显示系统[复习思考题]1、从图形硬件显示原理角度，思考并分析如何显示直线？2、请你总结一下光栅显示系统的优缺点？3、在光栅显示系统中，显卡有什么作用？第三章二维图形生成［教学内容］直线生成算法；圆弧绘制算法；区域填充；字符；反走样技术；[教学目标与要求]熟练掌握：直线生成算法；区域填充；圆弧绘制算法掌握：反走样技术了解：字符编码[重点与难点]直线生成算法；区域填充；圆弧绘制算法[教学时数]8学时第一节直线生成算法一、数值微分法二、逐点比较法三、Bresenham画线法四、中点画线法第二节圆弧绘制算法一、基于光栅的整圆绘制算法二、角度离散法绘制圆弧和椭圆弧第三节区域填充一、种子填充算法二、多边形填充算法第四节字符一、字符的编码二、点阵字符三、矢量字符第五节反走样技术第六节编程实例-地图绘制一、地图绘制方法二、基于OpenGL的地图绘制[复习思考题]1、简述DDA算法、中点画线法、Bresenham画线法算法的思想？2、根据中点画圆法和Bresenham算法，绘制一条端点为（1，1）和（6，5）的直线，画出对应各像素的位置？第四章图形几何变换[教学内容］二维几何变换；三维几何变换；图形几何变换的模式；[教学目标与要求]熟练掌握：二维几何变换；三维几何变换；掌握：图形几何变换的模式；[重点与难点]二维几何变换；三维几何变换；[教学时数]6学时第一节二维几何变换一、基本变换二、二维复合变换三、二维坐标系间的变换第二节三维几何变换一、基本变换二、三维复合变换三、三维坐标系间的变换第三节图形几何变换的模式一、固定坐标系模式二、活动坐标系模式[复习思考题]1、试编写对二维点实现平移、旋转、比例变换的程序。

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。

计算机图形学OpenGL(第三版)课件

计算机图形学 OpenGL(第三版)课件
REPORTING
• 计算机图形学概述 • OpenGL基础知识 • 3D图形绘制 • 动画与交互 • 高级技术与应用 • 案例与实践
目录
PART 01
计算机图形学概述
REPORTING
计算机图形学的定义与分类
计算机图形学是一门研究计算机生成和操作图形的科学，它通过数学算法和计算机程序实现二维和三维图形的生成、渲染和交互。
虚拟现实中的图形渲染技术
3D场景构建
利用OpenGL的3D图形渲染能力，构建逼真的虚拟现实场景，提供沉浸式的体验。
实时交互与动态渲染
在虚拟现实中实现实时交互，如人物移动、视角变换等，同时根据用户行为动态调整渲染效果，提高虚拟现实的真实感和沉浸感。
虚拟现实应用开发
结合OpenGL技术，开发各种虚拟现实应用，如虚拟旅游、虚拟展览、虚拟教育等，拓展虚拟现实技术的应用领域。
OpenGL库（如GLUT或GLEW ）。
对于Linux系统，需要安装 OpenGL库（如GLUT或SDL）和相应的编译器。
开发者还需要了解如何配置项目以包含OpenGL头文件和链接OpenGL库。
OpenGL基本操作
01
02
03
04
05
初始化OpenGL 上下文
绘制基本图形
变换和投影
光照和材质
纹理映射
创建窗口，设置窗口回调函数，创建渲染上下文等。
使用OpenGL提供的函数绘制点、线、多边形等基本图形。
理解并使用平移、旋转、缩放等变换以及投影矩阵。
设置光源、材质属性以及光照模型。
加载和绑定纹理，对几何图形进行纹理映射。

Class 2_计算机图形学基础_20180504

18
画线显示器（矢量显示器/随机扫描显示器）
存储管式显示器
刷新式光栅扫描显示器
19

输入设备的发展第一阶段：控制开关、穿孔纸等第二阶段：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（体感游戏机）第五阶段：用户的思维 /post/330354/
这些数据以图形文件的形式存放于计算机中，根据不同的系统硬件和结构，组织成不同的数据结构，或者形成一种通用的或专用的数据集；计算机图形系统根据这类信息的详细描述生成对应的图形，并完成这些图形的操作和处理；应用数据结构是生成图形的数据基础。
31
解决问题的软件集合，是图形系统的核心部分；
6
计算机图形学产生真实感图形的过程
通过绘制过程生成物体的真实感图形
绘制
对物体做一系列的变换，以反映观察者和物体的位置关系
处理
建立对物体完整的几何描述
建模
7
与计算机图形学相关的一些学科
特征数据、结构数据
模拟生物外显或宏观视觉功能。
计算机图形学
计算机视觉
试图从非图像形
图象信号像
式的数据描述来
20
输出设备（图形绘制设备）图形绘制设备，又称图形硬拷贝设备，分为打印机和绘图仪两种。
21
1.2.1 计算机图形学的确立 1.2.2 计算机图形学硬件设备的发展 1.2.3 图形软件的发展及软件标准的形成
22
图形软件标准的形成是为了推动图形技术的发展以及图形硬件设备的推广普及，提高应用软件的可移植性，使得图形软件与设备无关、与应用无关，并且具有较高的性能。

计算机图形学 第九章 图形软件支撑平台

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