计算机图形学--字符讲解
计算机图形学ppt课件 第一章计算机图形学基础知识-精选文档
● Quake III，“古墓丽影”，“侏罗纪公
园”、“皇帝的新衣”、完美风暴………
● MAYA, 3D-MAX, SOFTIMAGE
游戏
当前研究热点
当前研究热点
• 真实感图形实时绘制
物体网格模型的面片简化：对网格面片表示的模型， 在一定误差的精度范围内，删除点、边、面，从而 简化所绘制场景的复杂层度，加快图形绘制速度 基于图象的绘制(IBR，Image Based Rendering)：完全摒弃传统的先建模，然后确定光 源的绘制的方法。它直接从一系列已知的图象中生 成未知视角的图象，适用于野外极其复杂场景的生 成和漫游
奥迪效果图和线框图
地形地貌和自然资源图 科学计算可视化(Scientific Visualization)
• 海量的数据使得人们对数据的分析和处理变得越来越 难，用图形来表示数据的迫切性与日俱增 • 1986年，美国科学基金会（NSF）专门召开了一次研 讨会，会上提出了“科学计算可视化（Visualization in Scientific Computing）” • 科学计算可视化广泛应用于医学、流体力学、有限元 分析、气象分析当中 • 在医学领域，可视化有着广阔的发展前途
什么是计算机图形学？ 定义：用计算机表示、生成、处理和显示图形对象的一门学科。 计算机图形学是计算机科学中，最为活跃、得到广泛应用的分支之一
图像处理：将客观世界中原来存在的物体的影像处理成新的数字化图 像的相关技术。 —研究如何对一幅连续图像取样、量化以产生数字图像，如何对数字 图像做各种变换以方便处理， —如何滤去图像中的无用噪声，如何压缩图像数据以便存储和传输， 图像边缘提取，特征增强和提取。
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及景物为主要目标，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及形状信息的图和形。
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：研究模型及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、复原及重建等。
（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及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.计算机图形系统主要有三部分构成：人、图形软件包、图形硬件设备。
正无穷字符-概述说明以及解释
正无穷字符-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容主要介绍正无穷字符的概念和相关背景信息。
可以使用以下内容作为参考：概述：正无穷字符（Infinity Characters）是指具有无限长度的字符序列，它们不会结束，也不会重复。
与传统字符不同，正无穷字符可以无限扩展，没有固定的结束点。
随着计算机科学的发展，对于字符操作和文本处理的需求也越来越高。
传统的字符集虽然已经非常广泛，但对于一些特殊的需求，如模拟无限长度文本、处理超大规模数据等，传统字符集的局限性就显现出来了。
正无穷字符的引入，为解决这些问题提供了一种全新的思路。
相比于传统字符集的固定长度，正无穷字符的无限长度使得它们能够处理更大规模的文本数据，并且能够模拟无限长度的文本，满足特定场景下的需求。
本文将深入探讨正无穷字符的定义、特点、应用领域，以及目前已有的实现方法。
同时，我们还将思考正无穷字符对于计算机科学的意义，以及潜在的影响和挑战。
最后，我们也将对未来正无穷字符的发展方向进行展望。
通过全面研究正无穷字符，我们将能够更好地了解其在计算机科学领域的重要性和应用前景。
1.2文章结构1.2 文章结构:本文将以以下方式组织和呈现内容:第一部分是引言部分，旨在介绍本文所要讨论的主题——"正无穷字符"。
在引言部分中，我们将概述正无穷字符的概念和特点，明确文章的目的，并提供一个简要的大纲。
第二部分是正文部分，将重点探讨正无穷字符的定义和特点、其应用领域以及实现方法。
在2.1小节中，我们将详细介绍什么是正无穷字符并讨论其独特的属性和特点。
2.2小节将探索正无穷字符的应用领域，包括在计算机科学、数学、信息技术等领域中的实际运用。
最后，在2.3小节中，我们将探讨实现正无穷字符的不同方法和技术，包括可能的算法和数据结构。
第三部分是结论部分，用于总结与归纳本文的主要内容和观点。
在3.1小节中，我们将对正无穷字符进行一些思考和分析，探讨它可能带来的影响和挑战。
计算机图形学_完整版 ppt课件
输入设备
键盘、鼠标 按钮盒、旋钮 跟踪球、空间球 操作杆 触觉反馈设备 数据手套、数据衣 数字化仪 扫描仪 触摸板 光笔 ……
硬拷贝设备
打印机 喷墨 激光 ……
绘图仪 台式 大型滚动传送式 ……
图形硬件系统组成模块示意图：
或称图形坐标系、用户坐标系、全局坐标系 如在世界坐标系中进行装配
观察坐标系（viewing coordinate）
对场景进行观察所对应的坐标系 对象经变换到该场景的一个二维投影——投影变换
规范化坐标系（normalized coordinate）
可使图形软件与特定输出设备的坐标范围无关 坐标范围：-1～1，或0 ～ 1 等等
在场景中对物体移动、旋转、缩 放、扭曲等，或转换模型坐标系
3D→2D，并对观察区域进行裁 剪和缩放
一种伪变换，对窗口上的最终输 出进行移动、缩放等
三维几何变换
可用4×4矩阵操作统一表示二维和三维几何变换
缩放、旋转、 对称、错切等
平移
投影
整体缩放
基本变换：平移、旋转、缩放
复合变换：可由平移、旋转、缩放和其他变换的矩阵乘积 （合并）形成。
图元的绘制、显示过程
顶点 法向量、颜色、纹理… 像素
图元操作、像素操作 光栅化（扫描转换）
像素信息 帧缓存 显示器
调用底层函数，如 setPixel (x,y)；将当 前像素颜色设定值存 入帧缓存的整数坐标 位置（x,y）处。
图元描述与操作
几何图元由一组顶点（Vertex）描述 这一组顶点可以是一个或是多个。每个顶点信息二维或 三维，使用 2~4 个坐标。顶点信息由位置坐标、颜色 值、法向量、纹理坐标等组成。
计算机图形学第6讲走样与反走样及字符处理
反走样(antialiasing)
在图形显示过程中，用于减少或消除走样（混淆）现 象的方法 提高分辨率方法 非加权区域采样 加权区域采样
方法
6
（1）提高分辨率的反走样方法
方法简单，但代价非常大
显示器的水平、竖直分辩率各提高一倍，则显示 器的点距减少一倍，帧缓存容量则增加到原来的4 倍，而扫描转换同样大小的图元却要花4倍时间
i
i
(1 2 2) / 16 5 / 16
非加权区域采样： s = 3/9
19
字符
字符指数字、字母、汉字等符号。 计算机中字符由一个数字编码唯一标识。
国际上最流行的字符集：“美国信息交换用标准代 码集”，简称ASCII码。它是用7位二进制数进行编 码表示128个字符；包括字母、标点、运算符以及 一些特殊符号。
第7讲 走样与反走样 和字符处理
中南大学地球科学与信息物理学院GIS中心
1
走样现象
走样（aliasing）
用离散量（像素）表示连续的量（图形）而引起的失真， 称为走样，或称为混淆 阶梯（锯齿）状边界 图形细节失真 狭小图形遗失：动画序列中时隐时现，产生闪烁Leabharlann 光栅图形的走样现象
2
（1）阶梯状的图形边界
n 个更小的子像素； 计算中心点落在直线段内的子像素的个数，记为 m， m/n 为线段与像素相交区域面积的近似值
例
目的：简化计算 n = 16, m = 3 近似面积 = 3/16
12
存在的不足
像素的颜色或灰度值与相交（覆盖）区域的面积成正比， 而与相交区域落在像素内的位臵无关，仍会导致锯齿效 应 沿理想直线方向的相邻两个像素的颜色或灰度值会有较 大差异
计算机图形学 第3章 字符
素应置为字符颜色；点阵中值为0表示字符的笔画不
经过此位，对应于此位的像素应置为背景颜色。常用 的点阵大小有5×7，8×8，16×16等，
以8×8点阵字符为例，1个B字符的点阵信息如图3-41所
示，其矩阵点阵值如图3-42所示，占8个字节，其相应的 十六进制数为FC66667C6666FC00。字符一般是以ASCII 值的顺序存储的，如字符B的ASCII码值为66，则在字符 库中的起始字节位置为65×8＋1。
（3）曲线笔划的绘制 对于移动与绘制直线比较简单，而对于过三点绘 制曲线，可使用二次参数曲线（抛物线）。设二 次参数曲线方程为：
x(t)=axt2+bxt+cx
y(t)=ayt2+byt+cy
已知过抛物线三个点坐标(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)，其中 第1个点是抛物线的起点，第3个点是抛物线的终点， 则根据三个点的坐标值，可推出上式的六个系数： ax=2(x3-2x2+ x1)
例如：存放A与B两个矢量字符笔划时，字库内容如下：
65,1,66,17，…
0,10,100,1,50,10,1,100,100,0,30,55,1,75,55,-1,
0,10,10,1,10,110,1,60,110,2, 60,110,80,85,60,60,2, 60,60,80,35,60,10,1,10,10,0,10,60,1,60,60,-1
bx=4x2-x3-3x1
ay=2(y3-2y2+ y1)
by=4y2-y3-3y1
cx=x1
cy=y1
（4）矢量字库的显示。 设矢量字的笔划存在数组中，字符显示的主要VC程序：
CDC *pDC=GetDC(); int bh[]={0,10,10,1,10,110,1,60,110,2, 60,110,80,85,60,60, 2, 60,60,80,35,60,10,1,10,10,0,10,60,1,60,60,-1}，i=0; while(bh[i]!=-1) { if(bh[i]==0) pDC->MoveTo(bh[i+1]+x0,bh[i+2]+y0)，i=i+3; else if(bh[i]==1) pDC->LineTo(bh[i+1]+x0,bh[i+2]+y0)，i=i+3; else if(bh[i]==2) //画曲线 { ax=2.0*(bh[i+5]-2*bh[i+3]+bh[i+1]); ay=2.0*(bh[i+6]-2*bh[i+4]+bh[i+2]); bx=4.0*bh[i+3]-bh[i+5]-3*bh[i+1]; by=4.0*bh[i+4]-bh[i+6]-3*bh[i+2]; cx= bh[i+1]; cy= bh[i+2]; pDC->MoveTo(bh[i+1]+x0,bh[i+2]+y0); for(t=0.05;t<=1.0001;t=t+0.05) //绘制过已知三点的抛物线 {x=ax*t*t+bx*t+cx; y=ay*t*t+by*t+cy; pDC->LineTo(x+x0,ye+y0); } i=i+7; } }
计算机图形学基础知识重点整理
目录一、图形表示与构成 (3)（一）构成要素 (3)（二）计算机表示 (3)二、图形处理流程 (3)（一）应用阶段 (3)（二）几何阶段 (3)（三）光栅化阶段 (3)（四）输出合并阶段 (3)三、与图像处理的关系 (4)（一）计算机图形学 (4)（二）图像处理 (4)（三）相互交融 (4)四、图形扫描转换 (4)（一）直线扫描转换 (4)（二）圆扫描转换 (4)（三）椭圆扫描转换与线宽处理 (4)五、计算机图形系统功能 (4)（一）计算功能 (4)（二）存储功能 (4)（三）输入功能 (5)（四）输出功能 (5)（五）对话功能 (5)六、坐标系 (5)（一）世界坐标系 (5)（二）建模坐标系（局部坐标系） (5)（三）观察坐标系 (5)（四）设备坐标系 (5)（五）标准化坐标系 (5)（六）笛卡尔坐标系 (5)（七）齐次坐标系 (5)（八）自动驾驶领域坐标系 (6)七、图形的几何变换 (6)1. 基本变换类型 (6)2. 变换矩阵表示 (6)八、光照模型与渲染技术 (6)1. 光照模型分类 (6)2. 渲染技术概述 (6)九、图形裁剪与消隐 (6)1. 图形裁剪算法 (6)2. 消隐技术 (7)十、可见性判定与遮挡处理 (7)1. 可见性判定算法 (7)2. 遮挡处理方法 (7)十一、图形硬件加速技术 (8)1. 图形处理单元（GPU）原理 (8)2. 硬件加速技术应用 (8)十二、计算机图形学的应用领域 (8)1. 游戏开发 (8)2. 影视特效制作 (9)3. 虚拟现实（VR）与增强现实（AR） (9)4. 计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM） (9)5. 科学可视化 (9)十三、计算机图形学的发展趋势 (9)1. 实时全局光照与物理模拟 (9)2. 人工智能与计算机图形学的融合 (10)3. 虚拟现实与增强现实的拓展 (10)4. 多学科交叉与创新应用 (10)十四、图形交互技术 (10)1. 手势识别与交互 (10)2. 语音交互与图形系统 (10)3. 眼动追踪与图形交互 (11)十五、图形压缩与传输技术 (11)1. 图形压缩算法分类 (11)2. 图形数据传输优化 (11)十六、图形学中的性能优化策略 (12)1. 算法优化 (12)2. 数据结构优化 (12)3. 多线程与并行计算优化 (12)十七、计算机图形学中的艺术与审美 (12)1. 图形设计原则 (12)2. 色彩理论在图形学中的应用 (13)3. 创意与灵感来源 (13)十八、三维模型的构建与优化 (13)1. 建模方法概述 (13)2. 模型优化技术 (13)十九、动画技术基础 (14)1. 关键帧动画 (14)2. 骨骼动画 (14)3. 物理动画 (15)二十、计算机图形学中的数学基础 (15)1. 线性代数基础 (15)2. 微积分基础 (15)二十一、计算机图形学中的伦理问题 (16)1. 虚假信息与误导性图形 (16)2. 隐私侵犯与数据安全 (16)二十二、新兴技术对计算机图形学的影响 (16)1. 量子计算与图形学 (16)2. 深度学习与图形生成 (17)3. 虚拟现实与增强现实技术的新进展 (17)二十三、计算机图形学在不同行业中的实践案例 (17)1. 影视特效行业 (17)2. 游戏开发行业 (18)3. 建筑设计行业 (18)4. 汽车设计行业 (18)二十四、计算机图形学学习资源与学习方法建议 (19)1. 学习资源推荐 (19)2. 学习方法建议 (19)计算机图形学基础知识重点整理一、图形表示与构成（一）构成要素·图形是客观事物的抽象呈现，包含几何与非几何信息。
计算机图形学--字符讲解
字符属性
–字体 宋体 仿宋体 楷体 黑体 隶书
–字高 宋体 宋体
宋体 宋体
大海 大海 倾斜 倾斜
–字宽
大海
大海
–字倾斜角
–对齐 (左对齐、中心对齐、右对齐)
–字色 红色、绿色、蓝色
• 字符也是图形
• 为了能够区分ASCII码与汉字编码，采用字节 的最高位来标识：最高位为0表示ASCII码；最 高位为1表示表示汉字编码。
• 字库：为了在显示器等输出设备上输出字符， 系统中必须装备有相应的字库。字库中存储了 每个字符的形状信息，字库分为矢量型和点阵 型两种。
• 点阵字符:每个字符由一个位图表示，该位为1
2.4 字符
• 字符指数字、字母、汉字等符号。
• 计算机中字符由一个数字编码唯一标识。 • 国际上最流行的字符集：“美国信息交换用标准代 码集”，简称ASCII码。它是用7位二进制数进行编 码表示128个字符；包括字母、标点、运算符以及 一些特殊符号。
• 汉字编码的国家标准字符集：GB2312－80。 该字符集分为94个区，94个位，每个符号由一 个区码和一个位码共同标识。区码和位码各用 一个字节表示。
象素相交的五种情况及用于计算面积的量
• 面积计算
– 情况⑴（5)阴影面积为：D2/2m； – 情况⑵（4)阴影面积为：D - m/2；
– 情况⑶阴影面积为：1 - D2/m
• 为了简化计算可以采用离散的方法
n=9,k=3近似面积为1/3
– 首先将屏幕象素均分成n个子象素，
– 然后计算中心点落在直线段内的子象素的个数k。 – 将屏幕该象素的亮度置为相交区域面积的近似值可k/n。
计算机图形学中的名词解释
计算机图形学中的名词解释计算机图形学是一门研究通过计算机技术来生成、处理和显示图像的学科。
在计算机图形学中，有许多重要的名词和概念需要解释，下面将逐一介绍这些名词，并探讨其在计算机图形学中的作用和意义。
1. 点（Pixel）在计算机图形学中，点是图像的基本单元。
点由一组数据表示，通常用来描述图像在屏幕上的位置和颜色。
屏幕上的每个点都有其特定的坐标和颜色信息，通过组合这些点，可以形成任意复杂的图像。
2. 线（Line）线是由点组成的一系列连续的点的集合。
在计算机图形学中，线通常用于表示直线、曲线和多边形等几何形状。
通过指定线的起始点和终点，可以绘制各种形状的线段。
3. 多边形（Polygon）多边形是由多条线段组成的闭合曲线。
在计算机图形学中，多边形常用于描述平面图形，如矩形、三角形和圆形等。
通过确定多边形的顶点坐标和连接顺序，可以生成各种不同形状的平面图案。
4. 三维模型（3D Model）三维模型是指在三维空间中描述物体形状和结构的数据表示。
在计算机图形学中，三维模型通常由一系列顶点、边和面组成。
通过对三维模型的实时渲染和变换，可以在计算机屏幕上呈现出逼真的三维场景。
5. 渲染（Rendering）渲染是指将图形模型转化为可视图像的过程。
在计算机图形学中，渲染包括光照计算、阴影生成、纹理映射等操作，通过对模型进行逐像素的计算和处理，最终生成逼真的图像。
6. 着色（Shading）着色是指为模型表面分配颜色和光照效果的过程。
在计算机图形学中，着色算法可以根据光照模型和材质特性，为三维模型的表面添加逼真的颜色和明暗效果，以增强图像的真实感。
7. 纹理映射（Texture Mapping）纹理映射是指将一幅二维图像贴到三维模型表面的过程。
在计算机图形学中，通过将具有纹理信息的图像与三维模型进行关联，可以使模型表面展现出复杂的材质和细腻的纹理效果。
8. 光线追踪（Ray Tracing）光线追踪是一种逆向的渲染技术，通过模拟光线在场景中的传播和反射过程，计算出每个像素的颜色和光照效果。
计算机图形学完整ppt课件
工业设计
利用计算机图形学进行产品设计、仿 真和可视化，提高设计效率和质量。
建筑设计
建筑师使用计算机图形学技术创建三 维模型，进行建筑设计和规划。
计算机图形学的相关学科
计算机科学
计算机图形学是计算机科学的一个重 要分支，涉及计算机算法、数据结构、 操作系统等方面的知识。
物理学
计算机图形学中的很多技术都借鉴了 物理学的原理，如光学、力学等，用 于实现逼真的渲染效果和物理模拟。
02
03
显示器
LCD、LED、OLED等，用 于呈现图形图像。
投影仪
将计算机生成的图像投影 到大屏幕上，用于会议、 教学等场合。
虚拟现实设备
如VR头盔，提供沉浸式的 3D图形体验。
图形输入设备
键盘和鼠标
最基本的图形输入设备，用于操 作图形界面和输入命令。
触摸屏
通过触摸操作输入图形指令，常 见于智能手机和平板电脑。
多边形裁剪算法
文字裁剪算法
判断一个多边形是否与另一个多边形相交， 如果相交则求出交集部分并保留。
针对文字的特殊性质，采用特殊的裁剪算法 进行处理，以保证文字的完整性和可读性。
05
光照模型与表面绘制
光照模型概述
光照模型是计算机图形学中用于模拟光线与物体表面交互的数学模型。
光照模型能够模拟光线在物体表面的反射、折射、阴影等效果，从而增强图形的真 实感。
二维纹理映射原理
根据物体表面的顶点坐标和纹理坐标，计算出每个像素点对应的纹 理坐标，从而确定像素点的颜色值。
二维纹理映射实现方法
使用OpenGL中的纹理映射函数，将纹理图像映射到物体表面。
三维纹理映射技术
三维纹理坐标
定义在三维空间中的坐标，表示纹理图像上的位置。
计算机图形学完整课件
由于我们使用的只是d的符号，而且d的增量都是整数，只是其初始值包含小数。因此，我们可以用2d代替d，来摆脱小数，写出仅包含整数运算的算法：
void MidpointLine(x1,y1,x2,y2,color) int x1,y1,x2,y2,color; { int a,b,d1,d2,dx,y; a=y1-y2; b=x2-x1; d=2*a+b; d1=2*a; d2=2*(a+b); x=x1; y=y1;
setpixel(x,y,color); while(x<x2) { If(d<0) {x++;y++d+=d2;} else {x++;d+=d1;} setpixel(x,y,color); }
2.1.3 Bresenham 画线算法
算法分析
算法推导
可视化效果图
2.1.4 图形环境的设置
1.2 计算机图形学的发展
1.2.1 计算机图形学的发展简史 ５０年代准备阶段 ６０年代发展阶段 ７０年代推广应用阶段 ８０年代系统实用化阶段 ９０年代标准化智能化阶段
1.2.2 计算机图形学的发展方向 造型技术的发展 真实图形生成技术的发展 人—机交互技术的发展 模拟艺术的仿真 计算机动画
另外，为了方便起见，我们只考虑中心在原点，半径为整数R的圆x2+y2=R2。对于中心不在原点的圆，可先通过平移变换，化为中心在原点的圆，再进行扫描转换，把所得的像素坐标加上一个位移量即得所求像素坐标。
1.3 计算机图形学的应用
1.用户接口 2.计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） 3.地形地貌和自然资源图 4.计算机动画和艺术 5.件 计算机图形系统软件 计算机图形显示原理 光栅扫描式图形显示器
计算机图形学名词术语解释
《计算机图形学》名词术语解释alpha 在颜色红、绿、兰（ R 、 G 、 B ）之后添加的第 4 个颜色值，用于提供对象颜色的透明度。
当它的值为 0.0 时，就意味着完全透明，为 1.0 时表示不透明。
环境光 (Ambient light) 场景中的光线，它并非来自特定的点源和方向。
外围光说明所有曲面都很平坦，而且位于所有的边上。
反走样 (Anti-aliasing) 用于平滑直线、曲线和多边形边的渲染方法。
这种技巧将均衡紧邻直线的像素颜色。
对于直线上的像素以及紧邻直线的那些像素，它具有柔和的过渡的可视效果，这样，就提供了更平滑的外观。
纵横比（ Aspect ratio ）窗口宽度与高度的比率。
特别是用窗口的宽度（以像素为单位）除以像素的高度（以像素为单位）。
贝塞尔（ Bezier ）曲线一条曲线，它的形状是由曲线的控制点定义的，而不是由一组型值点定义的，曲线的性质由伯恩斯坦（ Bernstein ）基函数决定。
样条（ Spline ）通用术语，用于描述由曲线的控制点创建的曲线。
在曲线的形状上具有拉伸效果。
当沿着曲线的长度在各个点上加一点压力时，将与易弯曲材料的反作用力相似。
B 样条曲线 一种自由曲线，它的形状是由曲线的控制点和节点矢量定义的，曲线的性质由 B 样条基函数决定。
NURBS 它是非均匀有理 B 样条的简称。
这是指定参数曲线和曲面的方法。
Buffer( 缓冲区 ) 一段内存区域，用于存储图像信息。
它可以为颜色、深度，也可以为混合信息。
通常把红、绿、蓝和 alpha 缓冲区一起称为 " 颜色缓冲区 " 。
笛卡儿 (Cartesian) 直角坐标系 一个坐标系统，它是以互相 90 度放置的三个轴为基础的。
把这些坐标标记为 x 、 y 和 z. 。
裁剪 (Clipping) 消除一个图元或图元的部分内容。
对于那些位于裁剪区域（或空间）之外、将要渲染的点，是不会进行绘制的。
计算机图形学第一章基本知识 ppt课件
造型技术的发展
• 不规则形体是不能用欧氏几何加以定义的，例如、 山、水、树、草、云、烟、火以及自然界中丰富 多彩的物体
• 造型大多采用过程式模拟，即用一个简单的模型 及少量的易于调用的参数来表示一大类物体
1.1.2 计算机图形学的研究内容
•有关图形的算法：
(1) 基于图形设备的基本图形元素的生成算法，如 用光栅图形显示器生成直线、圆弧、二次曲线、 封闭边界内的图案填充等。
(2) 图形元素的几何变换，即对图形的平移、放大、 缩小、旋转、镜像等操作。
(3) 自由曲线和曲面的插值、拟合、拼接、分解、 过渡、光顺、整体和局部修改等。
• 重点难点：图形、图像的区别，实际应用 • 学习指南：要充分理解图形图像的区别，
观摩典型的图形软件、图像处理软件。
1.1 概述
1.1.1计算机图形学的概念
• Computer Graphics • 国际标准化组织（ISO）定义为：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。
图形工作站(Apollo,Sun,Hp)
九十年代至今
微机，交叉学科（多媒体等）
计算机图形学的发展动向之一
造型技术的发展
• 构造几何模型的理论、方法和技术 ，是计算 机辅助设计的核心技术之一，非均匀有理B样 条，规则形体造型和不规则形体造型
• 特征造型技术 ，它将特征作为产品描述的基 本单元，并将产品描述成特征的集合
• 也称为数据放大技术
武汉大学计算机图形学复习知识点
第一章狭义图形：计算机绘制的画面。
狭义图像：输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。
计算机图形：用计算机加以表示，处理，存储，显示，并作用于人视觉系统的客观对象。
构成图形的要素：形状控制要素和属性控制要素形状控制要素：用欧氏几何或者过程式方法表示的有关图形对象的轮廓形状，如点线面、多面体等。
属性控制要素：对图形对象的显示方式有控制作用的属性信息，如宽度，线形，填充模式，颜色，材质。
图形表示方法：点阵表示法和参数表示法点阵表示法：通过枚举图形中所有的点来表示图形，叫做点阵图或位图。
参数表示法：分为图形的形状参数和属性参数。
形状参数：描述图形的方程，分析表达式的系数，线段，多边形的端点。
属性参数：颜色，线形。
叫做参数图或图形。
参数表示法(32B)存储空间远小于点阵表示法(1024*1024*3=3M).计算机图形按绘制方式分:线框图和真实感图形。
线框图：用点线描绘图形的外部框架。
真实感图形：在线框图基础上填色，纹理贴图，光照处理后与真是图形外观接近的图形。
计算机图形学定义：研究利用计算机进行数据和图形之间相互转换的方法技术。
研究硬件（显示器、显卡）软件（图形生成，处理，显示）。
计算机图形系统概念：完成图形设计设计的计算机，输入硬件，软件有机系统。
功能：图形计算图形存储人机交互输入功能输出功能:软拷贝输出、硬拷贝输出结构：图形硬件（输入，显示，硬拷贝输出）+软件第二章OpenGL:开放图形库功能：绘制变换光照处理和材质设置着色反走样（锯齿）融合(透明) 雾化位图和图像纹理映射动画库函数：opengl核心库（gl）opengl实用库（glu）opengl工具库（glut）opengl辅助库（aux）windows专用库（wgl）win32 api函数库(无专用前缀)Opengl开发框架：opengl控制台应用程序框架mfc环境下opengl单文档应用程序框架。
Opengl和windows绘图方式的差别：1、windows采用GDI绘图；2、opengl采用渲染上下文RC绘图；3、opengl采用特殊的像素格式。
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1 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 1 1 1 1 0
1 1 1 1 1 1 1 0
1 0 0 1 0 0 1 0
1 0 0 1 0 0 1 0
1 1 1 1 1 1 1 0
1 w( x, y ) e 2
x2 y2 2 2
F w( x, y)dA
A'
• 可采用离散计算方法
–如：我们将屏幕划分为n=3×3个子象素，加权表可 以取作：
y
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
w1 w2 w3 1 2 1 w4 w5 w6 1 2 4 2 16 w7 w8 w9 1 2 1
• 为了能够区分ASCII码与汉字编码，采用字节 的最高位来标识：最高位为0表示ASCII码；最 高位为1表示表示汉字编码。
• 字库：为了在显示器等输出设备上输出字符， 系统中必须装备有相应的字库。字库中存储了 每个字符的形状信息，字库分为矢量型和点阵 型两种。
• 点阵字符:每个字符由一个位图表示，该位为1
–每个象素是一个具有一定面积的小区域，将直线段看 作具有一定宽度的狭长矩形。当直线段与象素有交时， 求出两者相交区域的面积，然后根据相交区域面积的 大小确定该象素的亮度值。
示意图
5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
(1)
D/m
(2)
(3)
(4)
(5)
D
D m
有宽度的线条轮廓
2.6.1提高分辨率
• 把显示器分辨率提高一倍，
– 直线经过两倍的象素，锯齿也增加一倍， – 但同时每个阶梯的宽度也减小了一倍，
– 所以显示出的直线段看起来就平直光滑了一些。
• 增加分辨率虽然简单，但是不经济的方法，有物理上的困难 • 而且它也只能减轻而不能消除锯齿问题
2.6.2 区域采样
• 基本思想：
象素相交的五种情况及用于计算面积的量
• 面积计算
– 情况⑴（5)阴影面积为：D2/2m； – 情况⑵（4)阴影面积为：D - m/2；
– 情况⑶阴影面积为：1 - D2/m
• 为了简化计算可以采用离散的方法
n=9,k=3近似面积为1/3
– 首先将屏幕象素均分成n个子象素，
– 然后计算中心点落在直线段内的子象素的个数k。 – 将屏幕该象素的亮度置为相交区域面积的近似值可k/n。
1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
点阵字符
点阵字库中的位图表示
矢量轮廓字符
• 特点：
•
dA d
x
权函数w（x,y）为微面元dA与象素中心距离d的函数
–然后求出所有中心落于直线段内的子象素。
–最后计算所有这些子象素对原象素亮度贡献之和
w
i
i
乘以象素的最大灰度值作为该象素的显示灰
度值。
• 矢量字符:记录字符的笔画信息，而不是整个位 图，具有存储空间小，美观、变换方便等优点。 对于字符的旋转、缩放等变换，
– 点阵字符的变换需要对表示字符位图中的每一象素 进行； – 矢量字符的变换只要对其笔画端点进行变换就可以 了。矢量字符的显示也分为两步。
– 显示：首先从字库中将它的字符信息。然后取出端 点坐标，对其进行适当的几何变换，再根据各端点 的标志显示出字符。
2.4 字符
• 字符指数字、字母、汉字等符号。
• 计算机中字符由一个数字编码唯一标识。 • 国际上最流行的字符集：“美国信息交换用标准代 码集”，简称ASCII码。它是用7位二进制数进行编 码表示128个字符；包括字母、标点、运算符以及 一些特殊符号。
• 汉字编码的国家标准字符集：GB2312－80。 该字符集分为94个区，94个位，每个符号由一 个区码和一个位码共同标识。区码和位码各用 一个字节表示。
0 1 1 0 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
点阵字符
点阵字库中的位图表示
– 在实际应用中，有多种字体（如宋体、楷体等）， 每种字体又有多种大小型号，因此字库的存储空间 是很庞大的。解决这个问题一般采用压缩技术。 – 点阵字符的显示分为两步。首先从字库中将它的位 图检索出来。然后将检索到的位图写到帧缓冲器中。
– 点阵字符：存储量大，易于显示 – 矢量字符：存储量小，美观，变换方便; 但需要光 栅化后才能显示。
字符属性
–字体 宋体 仿宋体 楷体 黑体 隶书
–字高 宋体 宋体
宋体 宋体
大海 大海 倾斜 倾斜
–字宽
大海
大海
–字倾斜角
–对齐 (左对齐、中心对齐、右对齐)
–字色 红色、绿色、蓝色
• 字符也是图形
• 方正的启发：符合国情才有生命力。
对软件的启发：ISO、CMM？中国特色？
思考：CAD软件
2.6 反走样
• 用离散量表示连续量引起的失真现象称之为走 样(aliasing)
• 用于减少或消除这种效果的技术称为反走样 (antialiasing) 2.6.1提高分辨率 2.6.2 区域采样 2.6.3 加权区域取样
• 非加权区域采样方法有两个缺点：
– 象素的亮度与相交区域的面积成正比，而与相交区域落在象 素内的位置无关，这仍然会导致锯齿效应。
– 直线条上沿理想直线方向的相邻两个象素有时会有较大的灰 度差。
2.6.3 加权区域取样
• 基本思想：
–使相交区域对象素亮度的贡献依赖于该区域与象素中 心的距离
–当直线经过该象素时，该象素的亮度F是在两者相交区 域A’上对滤波器（函数w）进行积分的积分值。