计算机图形学主要知识点归纳
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用计算机生成、处理和显示图像的学科。
它涉及到计算机科学、数学、物理学和艺术等多个领域的知识。
本文将介绍计算机图形学的基础知识，包括图像表示、图形渲染、几何变换等内容。
一、图像表示图像是由像素组成的二维数组，每个像素表示图像中的一个点。
在计算机中，通常使用位图和矢量图两种方式来表示图像。
1.1 位图位图是将图像划分为像素网格，每个像素使用一定的位数来表示其颜色信息。
位图的优点是能够准确地表示图像的每个像素，但缺点是图像放大会导致像素明显可见，不适用于放大和缩小操作。
1.2 矢量图矢量图使用数学公式来表示图像的形状和属性，与像素无关。
矢量图具有无损放大和缩小的特点，但对于复杂的图像和纹理表示不够准确。
二、图形渲染图形渲染是将图形模型转换为图像的过程，主要包括三维物体的投影、光照和阴影等处理。
2.1 三维物体的投影三维物体投影可以分为正交投影和透视投影两种方式。
正交投影保持物体的大小和形状不变，透视投影则模拟人眼的视觉效果，使得远处的物体变小。
2.2 光照模型光照模型是模拟光线照射物体后产生的亮度和颜色的过程。
常用的光照模型有环境光、漫反射光和镜面反射光等。
2.3 阴影生成阴影生成是根据光照模型计算物体表面的阴影效果。
常用的阴影生成方法有平面阴影和体积阴影等。
三、几何变换几何变换是改变物体在二维或三维空间中的位置、大小和方向的操作，包括平移、旋转和缩放等。
3.1 平移变换平移变换改变物体的位置，可以沿x、y、z轴方向进行平移。
3.2 旋转变换旋转变换改变物体的方向，可以绕x、y、z轴进行旋转。
3.3 缩放变换缩放变换改变物体的大小，可以沿x、y、z轴方向进行缩放。
四、图形学应用计算机图形学广泛应用于许多领域，如电影、游戏、虚拟现实等。
4.1 电影与动画计算机图形学在电影和动画中起到关键作用，能够生成逼真的视觉效果和特殊效果。
4.2 游戏开发计算机图形学在游戏开发中用于生成游戏场景、角色和特效等，提供给玩家沉浸式的游戏体验。
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。
计算机图形学基础知识重要资料汇总整编
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-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。
计算机图形学知识要点课件
Unity
一款跨平台的游戏开发引 擎，支持实时3D渲染和物 理模拟等功能。
图形硬件加速技术
DirectX
微软开发的图形应用程序编程接口，用于加速三维图形渲染和音 频处理等功能。
OpenGL
跨平台的图形应用程序编程接口，提供了一套标准的绘图函数接口 ，支持多种操作系统和硬件平台。
Vulkan
新一代的跨平台图形应用程序编程接口，旨在提供高性能的图形渲 染和并行计算能力。
06
案例分析
游戏中的计算机图形学应用
游戏画面渲染
计算机图形学技术用于实现游戏 中的画面渲染，包括光照计算、 纹理映射、阴影处理等，以提供
逼真的视觉效果。
角色与场景建模
利用三维建模技术，创建游戏中的 角色和场景，通过骨骼动画等技术 实现角色的动态效果。
游戏物理引擎
基于物理模拟的计算机图形学技术 ，用于实现游戏中的物理效果，如 碰撞检测、物体运动轨迹等。
03
高级技术
纹理映射
纹理映射是一种将图像或纹理贴图应用到三维模型表面的技术。通过纹理映射， 可以在不改变模型几何形状的情况下，为其添加更丰富的细节和质感，从而提高 模型的视觉效果。
纹理映射的关键技术包括纹理坐标、纹理采样、纹理过滤和纹理合成等。纹理坐 标用于确定纹理在模型表面的位置，纹理采样用于从纹理图像中获取颜色信息， 纹理过滤用于平滑颜色过渡和减少纹理细节的失真，而纹理合成则可以创建新的 纹理。
准确性。
04
图形硬件与软件
GPU的工作原理
渲染管线
GPU的渲染管线包括顶点着色器、几何着 色器、光栅化、片段着色器和输出合并等 阶段，用于将三维场景转换为二维图像。
纹理采样器
纹理采样器用于从纹理中采样像素颜色， 并将其应用到几何形状上，以实现纹理贴
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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)。
光栅的枕形失真是由于同样的偏转角增量所造成的偏转距离增量的最大。
荧光粉的余辉特性是指这样一种性质:电子束轰击荧光粉时,荧光粉的分子受激而发光,当电子束的轰击停止后,荧光粉的光亮并非立即消失,而是按指数规律衰减,这种特性叫余辉特性。
余辉时间定义为,从电子束停止轰击到发光亮度下降到初始值的1%所经历的时间。
CRT图形显示器分为: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。
目前常用的PC图形显示子系统主要由3个部件组成:帧缓冲存储器、显示控制器和一个ROM BIOS芯片。
分辨率分为屏幕分辨率、显示分辨率和图形存储分辨率。
3种分辨率的概念既有区别又有联系,对图形的显示都会产生一定的影响。
在三者之间,屏幕分辨率决定了所能显示的最高分辨率;但显示分辨率和存储分辨率对所能显示的图形分辨率也有控制作用。
如果存储分辨率小于屏幕分辨率,尽管显示分辨率可以提供最高的屏幕分辨率,屏幕上也不能显示出应有的显示模式。
存储分辨率还必须大于显示分辨率,否则不能够显示出应有的显示模式。
第三章图形输入设备的逻辑分类:定位设备、笔划设备、数值设备、选择设备、拾取设备、字符串设备。
引力域、橡皮筋技术、草拟技术第四章按所构造的图形对象可分为规则对象和不规则对象。
规则对象是指能用欧式几何进行描述的形体。
其造型又称为几何造型。
一个完整的几何模型应包括物体的各部分几何形状及其在空间的位置(即几何信息)和各部分之间的连接关系(即拓扑信息)。
不规则对象的造型系统,大多采用过程式模拟,即用一个简单的模型以及少量的易于调节的参数来表示一大类对象,不断改变参数,递归调用这一模型就能一步一步地产生数据量很大的对象,这一技术也被称为数据放大技术。
不规则对象造型方法主要有:基于分数维理论的随机模型、基于文法的模型、粒子系统模型和非刚性物体模型等等。
一般在二维图形系统将基本图形元素称为图素或图元,而在三维图形系统称为体素。
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,包括点、线、圆、圆弧、椭圆、二次曲线等。
体素是三维空间可以用有限个尺寸参数定位和定形的最基本的单元体。
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。
几何信息一般指形体在欧式空间的位置和大小;而拓扑信息则是形体各分量(点、线、面)的数目及其相互间的连接关系。
拓扑等价即一个图形作弹性运动可使之与另一个图形重合。
坐标系分为:建模坐标系(又称造型坐标系,用来定义基本图素或图段,对于定义的每一个形体和图素都有各自的子坐标原点和长度单位。
又可看做是局部坐标系)、用户坐标系(也称为世界坐标系,用于定义用户整图或最高层图形结构)、观察坐标系(主要用途,一是用于指定裁剪空间,确定形体的哪一部分要显示输出;二是通过定义观察(投影)平面,把三维形体的用户坐标变换成规格化的设备坐标。
)、规格化设备坐标系(用来定义视图区)、设备坐标系(是图形输入输出设备的坐标系)。
所谓二维流形指的是对于实体表面上的任意一点,都可以找到一个围绕着它的任意小的领域,该领域与平面上的一个圆盘式拓扑等价的。
实体的定义:对于一个占据有限空间的正则形体,如果其表面是二维流形,则该正则形体为实体。
实体模型的表示大致分为边界表示、构造实体几何表示、空间分割表示。
分形几何表示的物体具有无限的自相似性的基本特征。
形状语法通常将一组产生式规则应用到初始物体,从而增加与原形状协调的细节层次。
给定一组产生式规则,形状设计者可以在从给定初始物体到最终物体结构的每一次变换应用不同的规则。
第五章图形的扫描转换定义为在光栅显示器等数字设备上确定一个最佳逼近与图形的像素集的过程。
逼近过程的本质可以认为是连续量向离散量的转换。
数值微分算法点Bresenham算法改进的Bresenham算法点Bresenham画圆椭圆的点Bresenham算法从多边形顶点表示到点阵表示的转换,这种转换就成为扫描转换多边形或多边形的填充,即从多边形的顶点出发,求出位于其内部的各个像素,并将其颜色值写入帧缓存的相应单元。
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像素,即完成填充工作。
边缘填充算法的基本思想是按任意顺序处理多边形的每一条边。
在处理每一条边时,首先求出该边与扫描线得交点,然后将每一条扫描线上交点右方的所有像素取补。
多边形的所有处理完毕之后,填充即完成。
栅栏填充算法的基本思想同样是按照任意顺序处理多边形的每一条边,但是在处理每条边与扫描线的交点时,将交点与栅栏之间的像素取补。
区域填充是指从区域的一个点(种子)开始,由内向外将填充色扩展到整个区域内的过程。
对区域进行内—外测试通常用奇—偶规则和非零环绕数规则。
奇—偶规则的测试方法是:从任意位置,假定为P点,做一条射线,若与该射线相交的多边形边的数目为奇数,则P点是多边形内部点,否则是多边形的外部点。
另一个进行内-外测试的方法是非零环绕数规则。
首先按逆时针方向对多边形的顶点进行排序,使多边形的边变为矢量,然后将环绕数初始化为零,再从任意位置,假定为P点,作一条射线,该射线不与任何多边形顶点相交。
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,若环绕数为零,则P为内部点,否则,P为外部点。
用离散量表示连续量引起的失真就叫走样。
用于减少或消除这种效果的技术叫做反走样。
反走样方法:在高于显示分辨率的较高分辨率下用点取样方法计算,然后对几个像素的属性进行平均得到较低分辨率下的像素属性。
这种技术称为过取样,或后滤波。
反走样的另一种方法是根据图形对象在每个像素点上的覆盖率来确定像素点的亮度,这种计算覆盖率的反走样技术称为区域取样,或前滤波。
第六章规范化齐次坐标表示就是h=1的齐次坐标表示。
二维变换矩阵[x’ y’ 1]=[x y 1]*T(2D)=[x y 1]*可把T(2D)分为4个子矩阵:T1= 是对图形进行比例、转移、对称、错切等变换。
T2=[l m]是对图形进行平移变换。
T3= 是对图形作投影变换。
T4=[s]是对图形作整体比例变换。
平移变换比例变换旋转变换对称变换二维图形几何变换的计算相对任一参考点的二维几何变换相对任意方向的二维几何变换坐标系之间的变换直接对帧缓存的像素点进行操作的变换一般称为光栅变换。
变换的性质:(1)直线的点不变性,即原直线点变换后仍是直线的点。
(2)平行直线不变性,即平行直线作相同变换后仍平行。
(3)相交不变性,两条直线相交,交点变换后仍是交点。
(4)仅包含旋转、平移和反射的仿射变换维持角度和长度的不变性。
(5)比例变化可改变图形的大小和形状。
(6)错切变化引起图形角度关系的改变,甚至导致图形发生畸变。
在计算机图形学,将在用户坐标系需要进行观察和处理的一个坐标区称为窗口;将窗口映射到显示设备上的坐标区域称为视区。
因此,窗口是在用户坐标系定义的,而视区是在设备坐标系(屏幕坐标系)定义的。
窗口定义了要显示什么,而视区定义在何处显示。
将窗口到视区的变换称为观察变换。
所谓观察坐标系是依据窗口的方向和形状在用户坐标系定义的直角坐标系。
P161变焦距效果(窗口变、视区不变)P162整体放缩效果(窗口不变、视区变)编码裁剪算法梁友东-Barsky算法逐边裁剪算法,其基本思想是将多边形边界作为一个整体,每次用窗口的一条边界对要裁剪的多边形进行裁剪,体现分而治之的思想。
双边裁剪算法,不能裁剪凹多边形。
第七章三维齐次坐标变换矩阵正投影(投影线与投影面垂直)三维几何变换矩阵P’=[x’ y’ z’ 1]=P*T(3D)=[x y z 1]* 可将T(3D)分为4个子矩阵:T1= 作用是对点进行比例、对称、旋转、错切变换。
T2=[l m n]作用是对点进行平移变换。
T3= 作用是进行透视投影变换。
T4=[s]作用是产生整体比例变换。
平移变换比例变换旋转变换对称变换错切变换相对任一参考点的三维变换绕任意轴的三维旋转变换平行投影还变具有较好的性质:能精确地反映物体的实际尺寸,即不具有透视缩小性。
另外平行线经过平行投影变换后仍保持平行。
三视图主视图俯视图侧视图正轴测图的投影变换矩阵斜投影图,即斜轴测图,是将三维形体向一个单一的投影面做平行投影。
但投影方向不垂直于投影面所得到的平面图形。
透视投影的特性:透视缩小效应,即三维形体透视投影的大小与形体到投影心的距离成反比。
对于透视投影,一束平行于投影面的投影可保持平行。
而不平行于投影面的平行线的投影会聚集到一个点,这个点叫做灭点。
坐标轴方向的平行线在投影面上形成的灭点又称为主灭点。
主灭点最多有三个。