计算机图形学概念总结
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
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。
什么是计算机图形学
什么是计算机图形学?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几何：研究几何模型和数据处理的学科，探讨几何形体的计算机表示、分析和综合计算机图形学研究内容:建模,绘制,动画图形系统的基本功能1.计算功能元素生成、坐标变换、求交、剪裁计算。
2.存储功能存储数据:形体的集合数据、形体间相互关系、数据的实时检索、保存图形的编辑等信息。
3.输入功能输入信息: 数据、图形信息、图象信息等输入。
命令关键字、操作信息。
4.输出功能输出信息: 图形信息、文件信息；静态图形、动态图形。
5.交互功能人─机交互:拾取对象、输入参数；接受命令、数据等。
显示器种类阴极射线管、随机扫描、存储管式、光栅扫描、等离子和液晶显示器从以下几个方面介绍图形显示设备：图形硬件显示原理CRT;CRT是利用电子枪发射电子束来产生图像，容易受电磁波干扰液晶显示器;液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过未来显示器光栅显示系统的组成图形显示方式:随机扫描存储管式扫描光栅扫描图形显示质量与一帧的画线数量有关:当一帧线条太多，无法维持30～60帧/秒刷新频率，就会出现满屏闪烁光栅扫描显示器的常用概念:行频、帧频（图像刷新率）水平扫描频率为行频。
垂直扫描频率为帧频。
隔行扫描、逐行扫描隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。
像素屏幕被扫描线分成n 行，每行有m 个点，每个点为一个象素。
整个屏幕有m ×n 个象素。
具有灰度和颜色信息分辨率指CRT单位长度上能分辨出的最大光点(象素)数。
分为水平分辨率和垂直分辨率。
点距：相邻象素点之间的距离指标相关。
带宽：（水平像素数*垂直像数数*帧频）显示速度指显示字符、图形特别是动态图像的速度，与显示器的分辨率及扫描频率有关。
可用最大带宽来表示。
图像刷新刷新是指以每秒30帧以上的频率反复扫描不断地显示每一帧图像。
计算机图形学的基本概念与算法
计算机图形学的基本概念与算法计算机图形学是研究如何利用计算机生成、处理和显示图像的学科。
它在许多领域中都有广泛应用，例如电影制作、游戏开发、医学成像等。
本文将介绍计算机图形学的基本概念和算法，并分步详细列出相关内容。
一、基本概念1. 图像表示：计算机图形学中，图像通常使用像素（Pixel）来表示。
每个像素包含了图像上一个特定位置的颜色或灰度值。
2. 坐标系统：计算机图形学使用不同的坐标系统来表示图像的位置。
常见的坐标系统有笛卡尔坐标系、屏幕坐标系等。
3. 颜色模型：计算机图形学中常用的颜色模型有RGB模型（红、绿、蓝）和CMYK模型（青、品红、黄、黑）等。
RGB模型将颜色表示为三个分量的组合，而CMYK模型用于打印颜色。
4. 变换：变换是计算机图形学中常用的操作，包括平移、旋转、缩放和剪切等。
通过变换，可以改变图像的位置、大小和方向。
5. 插值：在计算机图形学中，插值是指通过已知的数据点来推测未知位置的值。
常见的插值方法有双线性插值和双三次插值等。
二、基本算法1. 线段生成算法：线段生成是图形学中最基本的操作之一。
常见的线段生成算法有DDA算法（Digital Differential Analyzer）和Bresenham算法。
DDA算法通过计算线段的斜率来生成线段上的像素，而Bresenham算法通过绘制画板上的一个像素来逐渐描绘出整条直线。
2. 多边形填充算法：多边形填充是将一个多边形内的区域用颜色填充的过程。
常见的多边形填充算法有扫描线算法和边界填充算法。
扫描线算法通过扫描多边形的每一条水平线，不断更新当前扫描线下方的活动边并进行填充。
边界填充算法从某点开始，向四个方向延伸，逐渐填充整个多边形。
3. 圆弧生成算法：生成圆弧是计算机图形学中常见的操作之一，常用于绘制圆形和曲线。
常见的圆弧生成算法有中点圆生成算法和Bresenham圆弧生成算法。
中点圆生成算法通过计算圆弧中的每个点与圆心的关系来生成圆弧上的像素，而Bresenham圆弧生成算法通过在八个特定的扫描区域内绘制圆弧上的像素。
《计算机图形学》期末复习
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北京大学计算中心 王竹威 zhuweiw@
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计算机图形学的概念
计算机图形学是利用计算机来建立、处理、传输和存 储从某个客观对象抽象得到的几何和物理模型，并根 据模型产生该对象图形输出的有关理论、方法和技术。 计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形， 并在专用显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。 计算机图形学研究的对象是图形。 广义地讲，凡是能在人的视觉系统中形成视觉印象的 客观对象均可称为图形。
逻辑分辨率：显示屏的逻辑分辨率指整个屏幕在某种 显示模式下可显示的最大像素数目，等于特定显示模 式下每屏的水平扫描线数目（垂直分辨率）与每条扫 描扫描线上可显示的像素数目（水平分辨率）的乘积。
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扫描频率
扫描频率分为水平扫描频率和垂直刷新频率。
水平扫描频率：是指阴极射线管的电子枪往屏幕上写一 行像素的频率，即每秒能产生多少个扫描行。因此，阴 极射线管的水平扫描分辨率又称为行频，这一概念在电 视技术中用得相当普遍，通常以kHz为单位。
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图形显示器的类型
随机扫描显示器 存储管式显示器 光栅扫描显示器 液晶显示器
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图形显示器的坐标系
光栅扫描显示器的坐标系分为两种，它们是： 物理坐标和逻辑坐标
它们的坐标原点分别是屏幕的： 左下角和左上角
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屏幕分辨率
屏幕的分辨率分为物理分辨率和逻辑分辨率。
物理分辨率：阴极射线管在水平和垂直方向的单位长 度上能识别光点数的最大值被称为屏幕的物理分辨率。 因此，屏幕的物理分辨率就是阴极射线管的荧光屏在 水平和垂直方向上每英寸内可显示的像素数目。
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笔刷与特殊线条
特殊线条是不同于实线、虚线、点划线、点线这样的 按一定规则组成的线条，在图形应用软件中，特殊线 条需要利用软件提供的特殊笔刷来产生。 书法画笔：所创建的路径与用书法钢笔绘制的图形很 相似，它是沿着路径线条的中心进行绘制的。 散点画笔：将路径中的对象复制成若干个相同的对象， 并沿着一个路径分散。 艺术画笔：将一个对象或图形沿着路径排列，从而构 成一个艺术路径。 图案画笔：将一个图案重复地显示在路径上，构成一 个图案路径。
计算机图形学知识要点
单元分解法优缺点
优点
表示简单 容易实现几何变换 基本体素可以按需选择，表示范围较广 可以精确表示物体 物体的表示不唯一 物体的有效性难以保证 空间位置枚举表示----同样大小立方体粘合在一起表示 物体 八叉树表示----不同大小的立方体粘合在一起表示物体 单元分解表示----多种体素粘合在一起表示物体
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、等离子体显示板等； 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
第四章 图形的表示与数据结构
2、规则三维形体的表示
形体表示的分类 线框模型
缺点 多边形表，拓扑信息： 显示和隐式表示
表面模型
显示表示：在数据结构中显式的存储拓扑结构。例如，翼边结构 表示（Winged Edges Structure） 隐式表示：即根据数据 之间的关系在运行时实
时的解算。 平面方程 多边形网格 分解表示、构造表示、边界表示
Bresenham算法绘制圆弧
基本原理 从（0，R）点，顺时针开始； 上一个确定像素点为p（x, y），则下一个像素点只 能是p1和p2中的一个；
P(x, y) P1(x＋1, y)
p2 (x＋1, y－1)
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
计算机图像学基础
计算机图像学基础——图形图像图素象素位图的概念一、计算机图形学（Computer Graphics）1、什么是计算机图形学？计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。
IEEE定义：Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.2、计算机图形学的研究内容计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、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、非真实感绘制，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。
简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究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。
图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。
从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形。
计算机图形学主要目的就是要利用计算机表达的真实感图形。
为此，必须建立图形描述的场景的几何表示，运用某种光照模型，计算出假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。
所以计算机图形学与计算机辅助几何设计有着密切的关系。
图形学也把可以表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其主要的研究内容。
同时，真实感图形计算的结果是以数字图象的方式提供的，计算机图形学和图形图象处理有着密切的联系3、计算机图形学的主要应用领域1）.计算机辅助设计与制造（Computer Aided Design / Computer Aided Manufacture）机械结构、零部件、土木建筑工程、集成电路等的设计等，利用计算机图形学不仅可提高设计效率、缩短设计周期、改善设计质量、降低设计成本，而且可以为后续的计算机辅助制造建立起数据库，CAD/CAM一体化，生产的自动化奠定基础。
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。
图形与系统知识点总结
图形与系统知识点总结图形与系统是计算机科学领域中的重要部分，它涉及了诸多基础概念和技术，对于计算机科学的理论和实践都有着重要的影响。
本文将对图形与系统的相关知识点进行总结和归纳，以帮助读者更好地理解和掌握这一领域的知识。
一、图形学基础1.1 图形学的概念图形学是研究如何使用计算机来生成和处理图像的学科，它涉及了计算机图形学、图像处理、计算机视觉等多个领域。
图形学的研究对象包括代数几何、光学原理、视觉感知、图像处理技术等内容。
1.2 图形学的发展历程图形学作为一门学科，其发展历程可以追溯到20世纪60年代，最初的研究对象是如何使用计算机生成和显示简单的几何图形。
随着计算机技术的发展，图形学的研究内容也不断拓展，逐渐涉及到几何建模、光线追踪、动画等领域。
1.3 图形学的应用领域图形学的应用领域非常广泛，包括电子游戏、电影动画、虚拟现实、工业设计等方面。
图形学技术的不断进步也推动了这些领域的发展，为人们提供了更加丰富多彩的视觉体验。
1.4 图形学的基本概念在学习图形学时，需要了解一些基本概念，包括二维图形、三维图形、坐标系、变换、渲染等内容。
这些基本概念是理解和掌握图形学技术的基础。
1.5 图形学的相关技术和算法图形学涉及了许多重要的技术和算法，如光栅化、多边形填充、纹理映射、光照模型、阴影算法、图像合成等。
这些技术和算法是实现图形学效果的重要手段。
二、计算机系统基础2.1 计算机系统的组成计算机系统是由硬件和软件两个部分组成，硬件包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备等，软件包括操作系统、应用程序、编程语言等。
2.2 计算机系统的工作原理计算机系统是通过执行指令来完成各种计算和处理任务的，其工作原理包括指令执行流程、数据传输过程、存储器访问方式等内容。
2.3 计算机系统的性能评价计算机系统的性能评价是通过各种指标来衡量的，包括速度、容量、可靠性、成本等方面。
对计算机系统性能的评价可以帮助人们选择和设计合适的计算机系统。
计算机图形学的基本概念和应用
计算机图形学的基本概念和应用计算机图形学是研究计算机生成和处理图形图像的一门学科。
它涵盖了多个领域，包括几何学、光学、物理学和计算机科学等。
本文将介绍计算机图形学的基本概念和应用，并分步骤详细列出相关内容。
一、基本概念：1. 像素（Pixel）：图像的最小单位，代表图像中的一个点。
2. 分辨率（Resolution）：表示图像的清晰度和细节程度，通常以像素为单位。
3. 位图（Bitmap）：由像素组成的图像。
4. 矢量图（Vector）：使用数学公式描述的图像，可无限放大而不失真。
5. 渲染（Rendering）：将三维场景转化为二维图像的过程。
6. 光线追踪（Ray Tracing）：通过追踪光线来模拟光的传播和反射，生成逼真的图像。
7. 图像处理（Image Processing）：对图像进行编辑、增强、修复等操作。
二、应用领域：1. 游戏开发：计算机图形学在游戏中扮演着重要角色，包括场景渲染、纹理贴图、物理效果等。
2. 动画制作：通过计算机生成的图形和图像，实现动画的创作和渲染。
3. 虚拟现实（VR）和增强现实（AR）：通过计算机图形学技术，创建逼真的虚拟世界和与现实世界结合的增强体验。
4. 医学图像处理：利用计算机图形学技术，处理医学图像，辅助诊断和手术操作。
5. 工业设计：通过计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM），实现工业产品的设计和制造流程。
三、应用步骤：1. 数据采集：获取所需图像数据，可以使用相机、扫描仪等设备将现实世界中的物体转化为数字图像。
2. 图像处理：对图像进行预处理，如去噪、增强对比度、边缘检测等，以便后续操作。
3. 建模和渲染：根据需要，使用三维建模软件创建物体或场景模型，然后进行渲染，生成最终图像。
4. 光照和材质：根据场景需要设置光源和材质属性，以实现逼真的光照效果。
5. 动画制作：对静态图像进行动画设计，设置物体运动轨迹、变形效果等，生成动态的图像。
计算机图形学名词解释
计算机图形学名词解释计算机图形学是研究如何使用计算机生成、处理和显示图像的学科。
在计算机图形学领域中，有许多术语和概念，下面将解释其中的几个常见名词。
1. 三维模型（3D Model）：三维模型是一种用数学方法来描述物体外形的表示方式。
它通常由一系列的点、线、面或体素构成，可以通过渲染算法生成真实的图像。
2. 着色器（Shader）：着色器是一种用于计算图像颜色的程序。
在图形渲染过程中，着色器负责为每个像素计算其颜色值，并受到光照、材质和纹理等因素的影响。
3. 光照模型（Lighting Model）：光照模型用于描述光源和物体之间的相互作用。
它考虑了光照的强度、颜色、反射和折射等因素，以计算出每个像素的颜色。
4. 纹理映射（Texture Mapping）：纹理映射是将二维图像贴到三维模型表面的过程。
它可以给模型增加细节和真实感，并使模型在渲染时更加逼真。
5. 多边形填充（Polygon Filling）：多边形填充是将多边形的内部区域填充上颜色或纹理的过程。
常见的填充算法有扫描线填充和边缘填充。
6. 抗锯齿（Anti-aliasing）：抗锯齿是一种图像处理技术，用于减少图像边缘锯齿状的感觉。
通过在边缘周围添加像素的灰度来模糊边缘，以使其看起来更加平滑。
7. 阴影（Shading）：阴影是指由于物体遮挡光线而产生的暗影效果。
在计算机图形学中，可以使用不同的算法来模拟阴影效果，如平面阴影、深度阴影和阴影贴图等。
8. 曲线和曲面（Curves and Surfaces）：曲线和曲面是表示物体形状的数学工具。
它们可以通过数学公式或控制点来定义，并用于建模和渲染三维物体。
以上是计算机图形学中的一些常见名词的解释，这些名词和概念在图形学的理论和实践中都有重要的作用。
学习计算机图形学的基本概念与技术
学习计算机图形学的基本概念与技术在当今信息时代，计算机图形学已经成为一个重要的学科领域。
通过计算机图形学，我们可以利用计算机生成、处理和显示各种图像和动画，包括二维和三维图形。
本文将介绍计算机图形学的基本概念和技术。
一、计算机图形学的基本概念1. 像素和分辨率像素是计算机图形的最基本单位，它代表着图像的最小显示单元。
分辨率是指在给定显示设备上能够显示的像素数量，通常用横向像素数和纵向像素数表示。
较高的分辨率能够提供更清晰和更细致的图像显示。
2. 图形坐标系统图形坐标系统用于描述二维和三维图形的位置和定位。
二维图形坐标系统通常由横向和纵向两个轴组成，原点位于左上角。
而三维图形坐标系统则需要额外的纵深坐标轴来表示物体在三维空间中的位置。
3. 图形数据表示图形数据表示通常包括向量和矩阵的运算。
向量可以表示图形的位置、大小和形状，矩阵可以表示图形的变换和投影。
4. 图形算法图形算法用于描述和解决计算机图形学中的各种问题，如线段的绘制、多边形的填充和图像的变换等。
常见的图形算法包括扫描线算法、边缘标记算法和光线追踪算法等。
二、计算机图形学的基本技术1. 图像生成图像生成是计算机图形学的核心技术之一，它包括图像的绘制、填充和渲染等过程。
绘制是指在图像平面上绘制点、线和曲线等基本图形元素。
填充是指给定一个封闭的多边形区域，通过某种填充算法将该区域内的像素涂满。
渲染是指将三维场景转化为二维图像的过程，其中包括光照、阴影和纹理等效果的计算和显示。
2. 几何变换几何变换是指通过矩阵运算对图形进行平移、缩放、旋转和剪裁等变换操作的过程。
通过几何变换，我们可以改变图形的位置、大小和形状，实现各种需求的图形显示效果。
3. 隐式表面生成隐式表面生成是一种用于表示和渲染三维物体表面的技术。
它可以通过对物体内部和外部的关系进行计算，将物体表面转化为一个方程或不等式的形式。
常见的隐式表面生成算法包括边界体积算法和Marching Cubes算法等。
计算机图形学与可视化
计算机图形学与可视化计算机图形学与可视化是现代计算机科学中的一个重要分支，它涉及到如何利用计算机来生成、处理和显示图形图像。
通过运用图形学技术，人们可以创建出逼真的虚拟世界，使得人们可以通过计算机程序进行交互，并实时显示出各种动态、静态的图像。
计算机图形学与可视化的发展历程可以追溯到20世纪60年代，随着计算机技术的不断进步，图形学在影视制作、游戏开发、虚拟现实等领域得到了广泛的应用。
一、计算机图形学的基本概念计算机图形学的基本概念包括几何建模、渲染技术、图像处理、动画等方面。
几何建模是计算机图形学中的基础，它描述了物体在三维空间中的形状和结构。
渲染技术则是将物体的表面属性如颜色、光照等信息转化为图像的过程，使得虚拟物体看起来更加逼真。
图像处理技术涉及到对图像的获取、分析、处理和显示，是计算机视觉的重要组成部分。
动画则是计算机图形学中的一个重要应用领域，通过对静态图像进行逐帧渲染，可以实现连续的动态效果。
二、计算机图形学的应用领域计算机图形学在各个领域都得到了广泛的应用，其中最为人熟知的莫过于影视制作、游戏开发和虚拟现实。
在影视制作中，计算机图形学技术可以帮助电影制作者创建逼真的特效场景，使得电影更加吸引人。
在游戏开发领域，计算机图形学技术可以让玩家身临其境地体验游戏，享受到沉浸式的视觉体验。
而在虚拟现实领域，计算机图形学技术可以帮助人们创造出一个完全虚拟的世界，使得人们可以在虚拟空间中与环境进行互动。
三、计算机图形学的未来发展随着技术的不断进步，计算机图形学的应用领域将会越来越广泛，同时也将会朝着更加智能、高效的方向发展。
未来，计算机图形学可能会与人工智能等新技术相结合，创造出更加逼真、智能的虚拟环境。
同时，计算机图形学也将在医学、工程、设计等领域得到更广泛的应用，为人们的生活带来更多便利和乐趣。
总之，计算机图形学与可视化是一个充满无限可能性的领域，它不仅是一门科学技术，更是一种艺术创作的方式。
计算机图形学的概念
第一章计算机图形学和图形系统基本知识1.1 计算机图形学的概念计算机图形学（Computer Graphics）是研究怎样用数字计算机生成、处理和显示图形的一门学科。
图形的具体应用范围很广，但是从基本的处理技术看只有两类，一类是线条，如工程图、地图、曲线图表等；另一类是明暗图，与照片相似。
为了生成图形，首先要有原始数据或数学模型，如工程人员构思的草图，地形航测的判读数据，飞机的总体方案模型，企业经营的月统计资料等等。
这些数字化的输入经过计算机处理后变成图形输出。
下面是几个图形学中的基本概念：计算机图形：用计算机生成、处理和显示图形的学科；由几何数据和几何模型，利用计算机进行显示并存储，并可以进行修改、完善以及有关操作的过程；图象处理：将客观世界中原来存在的物体影象处理成新的数字化图象的相关技术；如CT扫描、X射线探伤等；模式识别：对所输入的图象进行分析和识别，找出其中蕴涵的内在联系或抽象模型；如邮政分检设备、地形地貌识别等；计算几何：研究几何模型和数据处理的学科，讨论几何形体的计算机表示、分析和综合，研究如何方便灵活、有效地建立几何形体的数学模型以及在计算机中更好地存贮和管理这些模型数据；1.2 计算机图形学的发展计算机图形学的研究起源于麻省理工学院。
从50年代初到60年代中，麻省理工学院积极从事现代计算机辅助设计／制造技术的开拓性研究。
1952年在它的伺服构实验室里诞生了世界上第一台数控铣床的原型。
1957年美国空军将第一批三坐标数控铣床装备了飞机工厂。
大型精密数控绘图机也同时诞生。
接着麻省理工学院发展了APT数控加工自动编程语言，这是目前国际上最通用的加工编程工具。
1964年孔斯（Steve Coons）在这里提出了用小块曲面片组合表示自由型曲面时使曲面片边界上达到任意高次连续阶的理论方法，此方法得到工业界和学术界的极大推崇，称之为孔斯曲面。
孔斯和法国雷诺汽车公司的贝齐埃（Pierre Bézier）并列被称为现代计算机辅助几何设计技术的奠基人。
计算机图形学的基本概念与应用
计算机图形学的基本概念与应用计算机图形学是指利用计算机技术来生成和处理图像的学科。
它涉及到许多基本概念和技术，以及广泛的应用领域。
本文将详细介绍计算机图形学的基本概念和应用，并给出相应的步骤和例子。
一、基本概念：1. 图像表示：计算机图形学中的图像可以通过各种方式来表示，最常见的是使用像素矩阵来表示，其中每个像素包含一个或多个颜色值。
2. 图形处理：图形处理是指对图像进行各种操作和改变，如缩放、旋转、平移和变形等。
这些操作可以通过矩阵变换和数学运算等方式来实现。
3. 渲染技术：渲染是指将图像模型转换为最终可视化结果的过程。
渲染技术包括光照模型、材质模型和纹理映射等。
二、基本步骤：1. 图像生成：图像生成是指利用计算机生成图像的过程。
这可以通过手绘、绘图软件或计算机辅助设计（CAD）等方式来实现。
例如，设计师可以使用CAD软件来绘制建筑设计图。
2. 图像处理：图像处理是指对已生成的图像进行各种操作和改变的过程。
这可以通过图像处理软件来实现。
例如，摄影师可以使用Photoshop软件对照片进行调色、修饰和滤镜等处理。
3. 图像编辑：图像编辑是指对图像进行各种修改和调整的过程。
这可以通过图像编辑软件来实现。
例如，图形设计师可以使用Illustrator软件对图形进行创作和编辑。
4. 图像合成：图像合成是指将多个图像或图像元素合并成一个新的图像的过程。
这可以通过图像编辑软件和合成技术来实现。
例如，电影制作人可以使用特效软件将虚拟人物合成到真实场景中。
5. 图像渲染：图像渲染是指将图像模型转换为最终可视化结果的过程。
这可以通过渲染软件和渲染技术来实现。
例如，动画制作人可以使用渲染引擎将3D模型渲染成逼真的动画。
三、应用领域：1. 建筑设计：计算机图形学在建筑设计中的应用广泛，可以用于绘制平面图、立体模型和渲染效果图等。
2. 游戏开发：计算机图形学在游戏开发中起到关键作用，可以用于生成虚拟场景、设计角色动画和实现物理效果等。
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
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。
计算机图形学与虚拟现实技术
计算机图形学与虚拟现实技术计算机图形学和虚拟现实技术是现代科技发展中关键的领域之一。
它们在各种领域，如游戏开发、建筑设计、医学仿真等方面都有广泛的应用。
本文将探讨计算机图形学和虚拟现实技术的基本概念、应用范围以及对未来的影响。
一、计算机图形学的基本概念计算机图形学是研究计算机生成和处理图像的学科。
它涉及到图像的表示、显示、变换和优化等方面。
计算机图形学的核心问题是如何用数字方式表示和处理现实世界中的图像，以及如何利用计算机来生成逼真的图像。
通过对图像的处理和优化，可以实现很多令人惊叹的效果，如模拟现实世界、创造虚拟世界等。
二、虚拟现实技术的基本概念虚拟现实技术是一种模拟和增强现实世界的技术。
它通过计算机生成的图像和声音，使用户感觉自己置身于一个虚拟环境中。
虚拟现实技术的核心工具是头戴式显示器和感知设备（如手柄、手套等），它们可以跟踪用户的头部和身体动作，并反馈给计算机系统，从而实现用户与虚拟环境的交互。
虚拟现实技术可以用于游戏、培训、医学仿真等领域，为用户提供身临其境的体验。
三、计算机图形学在虚拟现实技术中的应用计算机图形学是虚拟现实技术的基础和核心。
通过计算机图形学的技术，可以实现虚拟环境中的图像生成、变换和渲染等功能。
例如，通过计算机图形学的算法，可以生成逼真的虚拟景物，使用户感觉自己置身于一个真实的环境中。
同时，计算机图形学还可以实现虚拟环境的交互和动态效果，使用户能够与虚拟环境进行实时的互动，增强用户的沉浸感和参与感。
四、虚拟现实技术的应用领域虚拟现实技术已经在各个领域得到了广泛的应用。
在游戏开发领域，虚拟现实技术可以提供更真实、更身临其境的游戏体验，使玩家沉浸其中；在建筑设计领域，虚拟现实技术可以实现建筑模型的可视化，帮助设计师更好地理解和展示设计方案；在医学仿真领域，虚拟现实技术可以模拟手术操作和医学训练，提高医生和学生的实践能力等。
五、计算机图形学与虚拟现实技术的未来展望计算机图形学和虚拟现实技术在未来有着巨大的发展潜力。
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计算机图形学概念总结
1. 计算机图形学研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。
研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门的显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。
3. 计算机图形学的应用
计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）计算机辅助绘图计算机辅助教学（CAI）
办公自动化和电子出版技术（Electronic Publication）计算机艺术在工业控制及交通方面的应用在医疗卫生方面的应用图形用户界面
4.计算机图形系统：计算机硬件+图形输入输出设备+计算机系统软件+图形软件
5. 图形系统的基本功能和计算机图形系统的结构
图形系统的基本功能：
6：典型的图形输入设备：鼠标器、操纵杆、跟踪球、空间球、数字化仪的触笔或手动光标，图形扫描仪数据手套。
7：逻辑输入设备：定位、比划、数值、字符串、选择、拾取设备
8：输入模式：如何管理、控制多种输入设备进行工作。
常用的输入模式：请求（request）采样（sample）事件（event）组合形式
9：图形显示设备：显示器、显示控制器（卡）
10：阴极射线管CRT 从外形上看，CRT为：管颈部分、锥体部分、屏幕部分从结构上看，CRT为：电子枪、偏转系统、荧光屏
余辉时间：从电子束停止轰击到发光亮度下降到初始值的1%所经历时间。
CRT图形显示器包括：随机扫描的图形显示器直视存储管图形显示器光栅扫描的图形显示器
平板显示器包括：液晶显示器等离子体显示板薄片光电显示器发光二极管显示器平板CRT显示器激光显示器
. 分辨率
光点一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点。
象素点是指图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。
１)屏幕分辨率，也称为光栅分辨率，它决定了显示系统最大可能的分辨率，任何显示控制器所提供的分辨率也不能超过这个物理分辨率。
屏幕分辨率=水平方向上的光点数*垂直方向上的光点数
显示分辨率，是计算机显示控制器所能够提供的显示模式分辨率，实际应用中简称为显示模式
存储分辨率是指帧缓冲区的大小，一般用缓冲区的字节数表示。
存储分辨率不仅与显示分辨率有关，还与象素点的色彩有关。
帧缓存大小的计算：
(x 方向的象素点数*y 方向的象素点数*log2n)/8 (B)
（其中：n 为颜色数或灰度等级数）
颜色查找表
也称调色板，是由高速的随机存储器组成，用来储存表达象素色彩的代码。
此时帧缓冲存储器中每一象素对应单元的代码不再代表该象素的色彩值，而是作为查色表的地址索引。
12：造型技术：
图形对象：规则+不规则对象 （是否可以用欧式几何来描述）
➢ 基本图形元素与段：：{图素：是指可以用一定的几何参数和属性参数描述的最基本
的图形输出元素。
体素：是三维空间中可以用有限个尺寸参数定位和定形的体。
段是指具有逻辑意义的有限个图素（或体素）及其附加属性的集合。
段一般具有三个特性：可见性、醒目性、可选择性
图形信息又包括：
几何信息：形体在欧氏空间中的位置和大小。
拓扑信息：形体各分量（点、边、面）的数目及其相互间的连接关系。
用户坐标系建模坐标系
观察坐标系规格化的设备坐标系
设备坐标系
坐标系直角坐标系仿射坐标系圆柱坐标系
球坐标系
极坐标系
图4-4 坐标系的分类
1.空间位置枚举表示
2.八叉树（对空间进行自适应划分，采用具有层次结构的八
叉树来表示实体）（四叉树）3.BSP树
非规则对象的表示
基于分数维理论的随机模型基于文法的模型粒子系统模型
}
区域填充算法：
多边形的扫描转换
1:x扫描线填充算法求交排序配对填充
2：改进算法（Y连贯性算法）：求交点的时候利用增量的方法计算出下一个交点
在排序配对的时候只有在新加入边的时候才进行
为了防止走样：填充的原则左闭右开下闭上开
边表构造以及AET表两个不同的部分x，ymax，1/k、next
算法步骤：(1)初始化：构造边表，AET表置空；(2)将第一个不空的ET表中的边与AET 表合并；(3)由AET表中取出交点对进行填充。
填充之后删除y=y max的边；(4)y i+1=y i+1,根据x i+1=x i+1/m计算并修改AET表，同时合并ET表中y=y i+1桶中的边，按次序插入到AET 表中，形成新的AET表；(5)AET表不为空则转(3)，否则结束
4：区域填充把位于给定区域的边界上的象素一一列举出来的方法称为边界表示法。
边界填充算法（Boundary-fill Algorithm）
枚举出给定区域内所有象素的表示方法称为内点表示。
4连通区域8联通区域
改进：通过沿扫描线填充水平象素段，来代替处理4-邻接点和8-邻接点
内-外测试
奇-偶规则交点的奇偶数奇内偶外
非零环绕数规则任意位置p作一条射线。
当从p点沿射线方向移动时，对在每个方向上穿过射线的边计数，每当多边形的边从右到左穿过射线时，环绕数加1，从左到右时，环绕数减1。
处理完多边形的所有相关边之后，若环绕数为非零，则p为内部点，否则，p是外部点。
属性处理：线宽以及字符等
线宽线刷子与方刷子+线帽
走样及反走样
走样：用离散量表示连续量引起的失真
反走样：用于减少或消除这种效果的技术
处理方法：过取样（supersampling），或后滤波区域取样（area sampling），或前滤波
过取样：简单重叠加权
区域取样：简单重叠加权
二维变化及观察
齐次坐标
图形的几何变换是指对图形的几何信息经过平移、比例、旋转等变换后产生新的图形，是图形在方向、尺寸和形状方面的变换
二维裁剪及裁剪算法：
裁剪算法包括：编码裁剪算法 中点分割算法（与编码的区别是如何确定边界的交点 二分逼近法）
梁友栋算法 直线的参数方程
下边的三个点 上边的三个点 判断这三个点的位置来确定哪一个点为边界点来进行 最后填充 算法
区域裁剪算法 1. 边界线来切割 轮流 设置边界表及边表 2. 利用向量的方法判断入点及出点 若入点则话，出点的话，找边界上那个离它较近的那个点，画起来
三维观察以及变换和裁剪
三维图形的投影变化
平面几何投影主要指平行投影、透视投影以及通过这些投影变换而得到的三维立体的常用平面图形：三视图、轴测图。
观察投影是指在观察空间下进行的图形投影变换。
平面几何投影 平行投影 透视投影
三维的几何变换 与二维的不同之处在于多了一维的数字以及在旋转的时候需要注意 绕哪一个轴旋转的时候那一个轴的值对应为一 cos sin 但是对于绕y 轴的时候 要变
)()(121121y y u y y x x u x x -⋅+=-⋅+=平面几何投影平行投影
透视投影正投影斜投影三视图正轴测斜等测斜二测
正等测正二测
正三测主视图侧视图俯视图一点透视二点透视
三点透视图7-3 平面几何投影的分类
-sin cos 化，需要 另外对于三维的复合变化时候，需要多次旋转
二维三维观察流程的比较：
⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=100
00cos 0sin 00100sin 0cos θθθθRY T
在图形
设备上输出应用程序到图形的用户坐标
图6-19 两维观察流程
在图形设备上输出应用程序到图形的用户坐标图7-35 三维观察流程。