计算机图形学-三维观察
简述三维观察流程及各变换主要内容
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计算机图形学中的三维建模技术研究
计算机图形学中的三维建模技术研究随着科技的发展，计算机图形学中的三维建模技术越来越受到重视，成为数字媒体、游戏、影视等众多领域不可缺少的组成部分。
三维建模技术旨在将物理世界的实体对象精确地转化为数字化的三维模型，为后续的渲染、动画制作和虚拟现实等提供了坚实的基础。
本文将从常用的三维建模技术、三维建模工具以及三维建模应用等角度，分别进行分析和探讨。
一、常用的三维建模技术1.多边形建模多边形建模是目前应用最为广泛的三维建模技术之一，它主要基于多边形网格构建物体的表面。
多边形建模包括拓扑结构的建立和纹理映射的贴图等步骤。
由于多边形建模技术易于掌握和应用，因此在游戏、动画、建筑设计等众多领域得到了广泛的应用。
2.曲面建模曲面建模是比多边形建模更高级的三维建模技术，它可以更加精细地表现物体表面的曲率和光滑度，同时也能够提高模型的真实感。
曲面建模主要分为由参数方程描述的和由Bézier曲线和B样条曲面等数学方法描述的。
3.体素建模体素建模是一种基于三维图像的体素化方式，它将三维物体分成许多体素，并对每个体素进行着色，在显示器上合成出三维模型。
这种建模技术主要应用于医学影像、飞行模拟等需要真实体验的领域。
二、常用的三维建模工具1.MayaMaya是由Autodesk公司开发的三维建模软件之一，它可以创建高品质的动画特效、游戏以及影视作品等数字媒体制作。
Maya适用于从建模、纹理映射到灯光渲染等整个制作流程，是三维建模领域的重要工具。
2.3ds Max3ds Max是由Autodesk公司开发的三维建模软件，主要应用于游戏、可视化、建筑、工程等领域。
3ds Max具有强大的模型工具、渲染技术、动画特效等功能，可以满足建模师的需求。
3.BlenderBlender是一款由Blender Foundation开发的免费开源的三维建模软件，它支持物理引擎、节点编辑器、视觉效果仿真、渲染和动画等多种功能，拥有广泛的用户群体。
计算机图形学第五章图形变换
第五章图形变换重 点：掌握二维几何变换、二维观察变换、三维几何变换以及三维观察变换。
难 点：理解常用的平移、比例、旋转变换，特别是复合变换。
课时安排：授课4学时。
图形变换包括二维几何变换， 二维观察变换，三维几何变换和三维观察变换。
为了能使各种几何变换（平移、旋转、比例等）以相同的矩阵形式表示，从而统一使用矩阵乘法运算来实现变 换的组合，现都采用齐次坐标系来表示各种变换。
有齐次坐标系齐次坐标系：n 维空间中的物体可用 n+1维齐次坐标空间来表示。
例如二维空间直线 ax+by+c=O ，在齐次空间成为 aX+bY+cW=0 ，以X 、Y 和W 为三维变量，构成没有常数项的 三维平面（因此得名齐次空间）。
点P （x 、y ）在齐次坐标系中用P （wx,wy,w ）表示，其中 W 是不为零的比例系数。
所以从 n 维的通常空间到 n+1维的齐次空间变换是一到多的变换，而其反变换 是多到一的变换。
例如齐次空间点P （X 、Y 、W ）对应的笛卡尔坐标是 x=X/W 和y=Y/W 。
将通一地用矩阵乘法来实现变换的组合。
常笛卡尔坐标用齐次坐标表示时， W 的值取1。
采用齐次坐标系可以将平移、比例、旋转这三种基本变换都以相同的矩阵形式来表示,并统齐次坐标系在三维透视变换中有更重要的作用, 示形它使非线形变换也能采用线形变换的矩阵表式。
图形变换平移变换图示如图所示，它使图形移动位置。
新图 p'的每一图元点是原图形 p 中每个图元点在向分别移动Tx 和Ty 产生，所以对应点之间的坐标值满足关系式x'=x+Tx y'=y+Ty可利用矩阵形式表示成：[x' y' ] = : x y ] + : Tx Ty ]简记为：P'= P+T , T= : Tx Ty ］是平移变换矩阵（行向量）二堆几何变换1 1二维观察变換三维几诃变换平移变换 比例变换 陡转变换 对称变换 错切变换 仿肘变换 复合变换平移变换 比例变换 旋转变换 绕空间任意轴離转 对称变换 蜡切变换三维观察变5.1二维几何变换二维几何变换就是在平面上对二维点的坐标进行变换，从而形成新的坐标。
计算机图形学三维观察在生活的应用800字
计算机图形学三维观察在生活的应用800字三维技术给生活带来的便利：三维技术能够清楚生动地展现了工业产品的工作过程、设计原理、特殊性能等，使观看者更加自觉主动地接受，携带三维技术可以随时随地完美展示产品，而且是能够给详细、完善的展示产品，突破以前不能拍摄的产品内部，消除只能用文字照片说明的瓶颈。
三维技术具备更灵活的表达、更强的说服力、工业产品的外观、结构、功能、生产过程等的多方面演示。
尤其是眼睛看不到的原子、分子、电磁、化学反应等都能够用三维动画直观地表现。
成功申报或工程投标时，可以迅速向客户告知原理和特点，充分说明产品的特点和优点。
随着市场经济的发展，当今三维动画作为多媒体时代的重要组成部分被越来越广泛地使用，并逐渐取代PPT的阶段。
三维仿真动画使用MAYA、3Dmax等3D制作软件，准确模拟机器的形状、材料、零件等，售后时三维技术可以大大改善客户的运营和自我维护部分，也可以作为员工的内部教育。
在建筑领域，利用三维技术制造各种与楼盘相关的美景，结合鸟瞰，俯视，穿梭，长距离等任意游览让客户更直接的了解楼盘，增加购买欲望。
在规划领域，利用三维动画技术展示各种道路、桥梁、及各种市政规划、城市规划、城市形象展示、数字化城市等动画制作。
在动画制作，利用从简单的几何体模型到复杂的人物模型，单个的模型展示，到复杂的场景如道路、桥梁、隧道、市政、小区等线型工程和场地工程的景色表现的淋漓尽致。
在园林景观领域：园林景观动画将传统的规划方案，从纸上或沙盘上演变到了电脑中，真实还原了一个虚拟的园林景观。
使得用3D软件制作出的植物更加真实生动，动画在植物种类上也积累了大量的数据资料，使得园林景观植物动画如虎添翼。
计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学；图形图像处理泛指如何对各类图形或图像进行各种处理；人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学；模式识别是人类的一项基本智能，在日常生活中，人们经常在进行“模式识别”。
知识点归纳 计算机图形学中的图像处理与三维建模
知识点归纳计算机图形学中的图像处理与三维建模知识点归纳-计算机图形学中的图像处理与三维建模计算机图形学是计算机科学的一个重要领域，涉及到图像处理和三维建模等各种技术。
图像处理是指对数字图像进行各种操作和处理的过程，而三维建模则是构建虚拟三维对象的过程。
本文将就计算机图形学中的图像处理与三维建模进行归纳。
一、图像处理图像处理是图形学的重要分支，广泛应用于医学影像、数字媒体、电影特效等领域。
图像处理主要包括以下几个方面的内容：1.图像获取图像获取是指通过各种传感器或设备获取到的现实世界中的图像数据，比如从摄像头获取实时视频数据或从扫描仪中获取扫描图像。
图像获取的质量和方式对后续的图像处理有着重要影响。
2.图像增强图像增强是对采集到的图像进行增强和改进的过程，以使图像更加清晰、鲜艳或易于分析。
常见的图像增强方法包括直方图均衡化、对比度增强、锐化等。
3.图像滤波图像滤波涉及到对图像进行平滑或增强的操作。
常见的滤波器包括线性滤波器（如平均滤波器和高斯滤波器）和非线性滤波器（如中值滤波器和双边滤波器）等。
4.图像变换图像变换是指对图像进行几何变换或颜色变换的操作。
常见的图像变换包括旋转、缩放、镜像、灰度变换和色彩空间转换等。
5.图像分割与特征提取图像分割是将图像分成若干个不同的区域的过程，常见的图像分割方法有阈值分割、边缘检测和区域生长等。
特征提取则是对图像中的感兴趣的目标进行描述和提取，以用于图像识别或分类等任务。
二、三维建模三维建模是计算机图形学中重要的内容，用于构建虚拟的三维对象，如建筑、汽车、人物等。
三维建模主要包括以下几个方面的内容：1.几何建模几何建模是指通过控制点、线和面等基本几何元素来描述三维对象的形状和结构。
常见的几何建模方法有网格模型、贝塞尔曲线和NURBS曲面等。
2.纹理映射纹理映射是将二维图像（纹理）应用到三维对象上的过程，以增加对象的真实感和细节。
常见的纹理映射方法有UV映射、法线贴图和环境贴图等。
计算机图形学中的三维建模技术研究
计算机图形学中的三维建模技术研究计算机图形学是一个应用广泛且前景广阔的领域，尤其在三维建模技术方面，它的发展也日益迅速。
三维建模技术在虚拟现实、游戏开发、动画制作、影视制作、工业设计等多个领域都有重要的应用。
在本文中，我们将探讨一些目前计算机图形学中的三维建模技术的研究进展。
三维建模技术是指通过计算机软件将一个三维对象建立起来的过程。
三维建模技术是计算机图形学的一个重要分支，它能够帮助我们将虚拟世界中的物体可视化、可交互化，拓展了我们的视野。
在三维建模技术中，最基本的是通过三维坐标系来描述物体或场景的位置和形状，然后通过计算机算法将这些坐标系转化成图像显示在屏幕上。
在三维建模中，最常用的建模方法是基于网格的建模方法，其基本思路是将整个空间分成网格，然后在网格的交点处用控制点来描述空间中的物体轮廓，然后通过细分操作来进一步处理和优化空间网格，得到更加准确的模型。
基于网格的建模技术具有速度快、效果好的优点，广泛应用于计算机动画、游戏开发等领域。
而在近年来，基于机器学习的三维建模技术也逐渐成为新的研究热点，其主要思路是通过机器学习算法得到大量真实场景中的三维模型，并通过深度学习技术进行模型优化和变形，使得生成的模型更加真实且符合实际场景。
此外，还有一种比较新的三维建模技术，即基于点云的建模技术。
这种技术可以对真实环境中的点云进行处理，将点云中的信息转化为三维模型，其应用范围主要在于制造业和建筑业。
与此同时，随着现代计算机技术的发展，图形处理单元（GPU）以及GPU计算对于三维建模技术的研究也变得越来越重要。
GPU的并行处理能力非常强大，使得其在三维场景渲染和建模计算领域中占有非常重要的地位。
总结而言，计算机图形学中的三维建模技术在各个领域具有广泛应用，并且随着新的科技和算法的出现，其发展也呈现出越来越快的趋势。
未来的三维建模技术将不断地涌现出新的方法和应用，有望改变人们的生活方式，开创更加美好的未来。
计算机图形学中的三维重建与渲染技术
计算机图形学中的三维重建与渲染技术计算机图形学是现代计算机科学领域的一个重要分支，它研究如何利用计算机来处理和呈现图像和图形。
而在计算机图形学中，三维重建与渲染技术是一项十分关键的技术，它可以让我们在计算机上实现对三维物体的建模、可视化和呈现，是计算机图形学的核心技术之一。
一、三维重建技术三维重建技术是计算机图形学中研究三维模型建立的技术，它主要通过对物体的几何结构、纹理、色彩等特征进行探测、测量、分析和计算，从而重建出三维模型。
三维重建技术主要有以下几种：1.点云重建点云重建是三维重建中的一种常见技术，主要通过采用激光扫描技术等手段，将物体表面上的所有点云数据收集起来，然后利用点云数据预先定义的处理算法将其处理成三维模型。
点云重建技术可以重建出物体的真实几何形态，适用于自然风景模型、雕塑模型等。
2.多视图重建多视图重建是指基于多个视角下的图像，通过计算视点、视角、景深等参数建立三维模型。
多视图重建主要是通过利用相机、扫描仪等设备观察物体，并将获得的多张图像进行分析、处理和重建，最终得到完整、准确的三维模型。
多视图重建技术适用于建立物体表面细节特征丰富的模型。
3.立体视觉重建立体视觉重建技术是指基于人眼的两个视点，将不同的影像信息进行组合和重建，以建立真实、立体感强的三维模型。
立体视觉重建技术主要利用双目相机拍摄物体不同视点下的影像，通过计算两个影像之间的差异从而建立物体的三维模型。
立体视觉重建技术适用于建立真实、逼真的物体模型。
二、渲染技术渲染技术是指将三维模型转化为二维图像的过程，主要是通过光线追踪、阴影处理、纹理映射、透视变换等手段，将三维模型转化为视觉上真实、逼真的二维图像。
渲染技术主要包括下面几个方面：1.光线追踪光线追踪是渲染技术中的一种十分重要的技术，能够以真实方式呈现物体的阴影、反射和折射效果。
光线追踪的原理就是根据物体表面法线方向，从视点向各个方向发射光线，当光线与物体发生交叉时，计算光线的反射、折射、透明等信息，最终生成真实逼真的图像。
计算机图形学复习题及答案
第一章计算机图形学概论1.计算机图形学研究的主要内容有哪些？研究图形图像的计算机生成、处理和显示2 .图形学中的图形特点是什么？图形图像有什么区别？图形主要是用矢量表示，图像则是由点阵表示3.计算机图形学发展的主要阶段包括哪些？字符显示->矢量显示->2D光栅显示->3D显示->新的计算机形式4.计算机图形学主要应用哪些方面？你对哪些领域比较熟悉？计算机辅助设计、可视化技术、虚拟现实、地理信息系统、计算机动画与艺术5.颜色模型分为面向用户和__面向设备__两种类型，分别是什么含义？颜色模型是一种在某种特定的上下文中对颜色的特性和行为解释方法。
6.解释三基色原理。
三基色：任意互不相关（任意两种的组合不能产生三种的另一种颜色）的三种颜色构成颜色空间的一组基，三基色通过适当的混合能产生所有颜色。
7.解释加色模型和减色模型的概念。
加色模型：若颜色模型在颜色匹配时只需要将光谱光线直接组合而产生新的颜色类型这种颜色模型称为加色模型，形成的颜色空间称为加色空间减色模型：若颜色模型在匹配是某些可见光会被吸收而产生新的颜色类型，这种颜色模型称为减色模型，形成的颜色空间称为减色空间。
8.RGB表示模型中（1,0,0）（1,1,1）（0,0,0）（0.5,0.5,0.5）分别表示什么颜色？红白黑灰第二章计算机图形的显示与生成1.有哪两种主流的扫描显示方式？光栅扫描随机扫描2.解释屏幕分辩率的概念。
荧光屏在水平方向和垂直方向单位长度上能识别的最大光点数称为分辨率3.CRT产生色彩显示有哪两种技术？分别进行解释。
电子束穿透法：用红—绿两层荧光层涂覆在CRT荧光屏的内层，而不同速度的电子束能穿透不同的荧光粉层而发出不同颜色的光。
荫罩法：在荧光屏每个光点处呈三角形排列着红绿蓝三种颜色的荧光点，三支电子枪分别对应三个荧光点，调节各电子枪发出的电子束强度，即可控制各光点中三个荧光点所发出的红绿蓝三色光的强度。
计算机图形学中的三维动画设计
计算机图形学中的三维动画设计计算机图形学是一门关于利用计算机图像处理技术来构建、处理、显示和分析图像的学科。
它的应用范围包括计算机游戏、虚拟现实、数字艺术、动画电影、医学图像处理、CAD/CAM等领域。
在计算机图形学的应用中，三维动画设计是其中的一个非常重要的方向。
它可用于创建电影、电视、广告、游戏、科普教育、展示、模拟演练、可视化、工业设计等多种应用场景。
下面我们将介绍三维动画设计的基本原理，并探讨如何使用计算机技术来实现这种设计。
一、三维动画设计的基本原理三维动画是指在三维空间中创建、编辑和处理动画效果。
用户可以自由设置场景、物体、灯光、摄像机等参数，以实现所需的效果。
其主要原理包括以下几个方面：1. 三维建模：在三维场景中创建可视模型。
这个过程可以通过手工或者计算机辅助设计软件来实现。
2. 纹理映射：根据需要将图片或其他纹理贴到模型表面。
3. 动画制作：通过对模型的各种属性进行编辑，比如位移、旋转、缩放、动作等来实现动画效果。
4. 光照和渲染：利用计算机技术模拟各种光照场景，如点光源、平行光、环境光、阴影等，以提高动画的真实感。
5. 视角设置：根据所要表达的效果，调整视角以实现特定的镜头效果，如远景、中景、近景等。
二、三维动画设计的实现流程基于上述原理，我们可以使用以下流程来设计三维动画：1. 收集素材：包括场景、物体、纹理、声音、动作等素材。
2. 建模：使用相应的建模软件创建三维模型，并添加相关材质、纹理等。
3. 动画制作：根据需求设置动画效果，比如平移、旋转、缩放、动作等。
4. 光照和渲染：考虑光照角度，选择合适的光源和渲染技术进行渲染。
5. 导出和后期剪辑：将设计好的三维模型导出，用视频后期剪辑软件编辑成完整的动画。
三、常用的三维建模和动画软件对于三维动画设计，常用的建模软件包括：1. 3D Studio Max：功能强大，支持多种建模、渲染、动画、粒子等效果。
2. Maya：易学易用，可快速创建复杂的模型和动画效果。
计算机图形学题目及答案
第一章概述1、计算机图形学研究的是什么？计算机图形学研究的是通过计算机将数据转换为图形，并在专门的设备上输出的原理、方法和技术。
2、计算机图形学处理的图形有哪些？计算机图形学处理的图形有：专题图件、类似于照片的三维逼真图形、实体的视图、抽象图等。
3、二维图形的基本操作和图形处理算法包含哪些内容？对图形的平移、缩放、旋转、镜像、错切等操作，此外还包括二维图形的裁剪、多边形填充以及二维图形的布尔运算（并、交、差）等。
4、什么叫科学计算可视化技术？这是20世纪90年代计算机图形学领域的前沿课题。
研究的是，将科学计算中大量难以理解的数据通过计算机图形显示出来，从而加深人们对科学过程的理解。
例如，有限元分析的结果，应力场、磁场的分布，各种复杂的运动学和动力学问题的图形仿真等。
5、计算机图形学的应用领域有哪些？计算机图形学处理图形的领域越来越广泛，主要的应用领域有：计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、科学计算可视化、地理信息系统与制图、事务管理和办公自动化、虚拟现实系统、过程控制和指挥系统、计算机动画。
6、计算机图形系统的硬件设备有哪些？硬件设备包括主机、输入设备和输出设备。
输入设备通常为键盘、鼠标、数字化仪、扫描仪和光笔等。
输出设备则为图形显示器、绘图仪和打印机。
7、在彩色CRT的荫罩法技术中，说说每个象素的组成结构？谈谈彩色是如何产生的？彩色CRT显示器中，每个象素位置上分布着呈三角形排列的三个荧光彩色点，三个荧光点分别发射红光、绿光和蓝光。
这样的彩色CRT有三支电子枪，分别与三个荧光点相对应，即每支电子枪发出的电子束专门用于轰击某一个荧光点。
屏幕上的荧光点、荫罩板上的小孔和电子枪被精确地安排处于一条直线上，使得由某一电子枪发出的电子束只能轰击到它所对应的荧光点上。
这样，只要调节各电子枪发出电子束的强弱，即可控制各象素中三个荧光点所发出的红、绿、蓝三色光的亮度。
于是我们可以根据彩色中所含红、绿、蓝三色的数量，以不同的强度激励三个荧光点，从而可以产生范围很广的彩色。
计算机图形学中的三维立体视觉处理原理
计算机图形学中的三维立体视觉处理原理随着现代科技的不断进步，计算机图形学已经成为了一个具有相当繁荣发展前景的领域。
其中，三维立体视觉处理技术更是成为了人们关注的焦点之一。
本文将从三维立体视觉处理的概念出发，探究其原理、应用以及未来展望。
一、概念三维立体视觉处理技术是一种将图像或视频转换为以人眼为模型的三维场景的技术。
具体来说，它是通过对左右两个视角之间的差异进行计算，来构建一种立体景象。
这种技术应用广泛，包括3D动画、虚拟现实、立体电影等等。
二、原理三维立体视觉处理的原理是基于人眼的视觉原理。
人眼的两个视觉通道分别对应左右眼，这两个通道可以观察同一物体，但是因为角度和距离的原因，所看到的图像会有一定的差异。
三维立体视觉处理技术基于这个原理来模拟人眼观察三维世界的过程，从而构建出一种类似于真实世界的场景。
具体来说，这个技术通过计算左右视角的差异，得到一个深度映射（Depth Map）。
该深度映射可以反映出物体表面与相机之间的距离差异，从而生成一个三维场景的模型。
三、应用三维立体视觉处理技术应用广泛，包括3D动画、虚拟现实、立体电影等等。
其中，虚拟现实技术更是随着VR设备的普及而变得越来越流行。
虚拟现实技术利用三维立体视觉处理技术来构建虚拟的三维世界，让用户感觉自己仿佛置身其中，可以和虚拟世界进行互动。
例如，在虚拟现实游戏中，玩家可以通过游戏手柄来控制自己的角色行动。
在一个展示馆中，观众可以通过带着VR头盔进入一个虚拟博物馆，浏览真实版无法取得、无法展示的物品。
此外，三维立体视觉处理技术还可以帮助医学界进行疾病诊断，如利用该技术来进行医学图像分析，帮助医生进行手术规划和仿真。
四、未来展望随着技术不断进步，三维立体视觉处理技术的应用也将进入到更多领域。
例如，在电影制作领域，该技术可以更好地表现电影的特效效果，增强观影体验。
而在工业设计和建筑领域，三维立体视觉处理技术则可以用来进行建筑设计和仿真。
同时，人们对三维立体视觉处理技术的要求也日益提高。
计算机图形学中的三维建模方法和理论
计算机图形学中的三维建模方法和理论计算机图形学是一门涉及多个学科的交叉领域，其中三维建模是图形学中的重要研究方向之一。
三维建模即指将虚拟的三维物体通过计算机进行建模，使之具有逼真的外观和动态效果。
三维建模技术可以用于工业设计、影视特效、游戏开发等多个领域，因此在计算机图形学中占据着重要地位。
三维建模技术最基础的概念是“模型”，模型是一个虚拟的、数字化的三维物体。
在计算机图形学中，有很多种不同的模型表示方法。
其中，最常见的表示方法是基于网格的多边形模型。
该模型以三角形、四边形等形状的网格为基础，将物体表面分割成数以千计的小面片，然后组成完整的物体形状。
同时，还有基于曲面的模型表示方法，例如贝塞尔曲面、NURBS曲线等。
这种表示方法相比于基于网格的多边形模型，可以更好地表达出物体的曲面特征。
在三维建模中，最基础的操作是点、线、面。
点即是空间中的一个坐标，线即连接两个点的直线，面即是由三个或以上点以及它们所连接的线构成的平面图形。
这些基础操作是构建三维模型的基石。
在建模过程中，需要不断地在三维空间中添加和移动点，以及连接和调整点之间的线和面，从而逐步构建出更加复杂的三维形状。
除了基础操作之外，三维建模中还有很多高级操作，例如布尔运算、变形、抽象等。
布尔运算是指将两个或多个物体进行比较、合并或分割。
变形则是通过对物体的各种部位进行拉伸、扭曲等操作，使之具有更逼真的外观和动态效果。
抽象则是指将一个复杂的物体分解成多个简单的子部分进行建模，从而更合理地表达出物体的各种特征。
在三维建模中，还有一些常用的建模软件和工具。
其中，最常见的软件包括3DS Max、Maya、Blender等。
这些软件都是面向三维建模的专业软件，具有强大的建模功能和各种特效插件，可以帮助建模人员轻松创建高质量的三维模型。
除了传统的三维建模方法之外，还有一些新兴的三维建模技术，例如体素（voxels）建模技术、光线跟踪技术等。
体素建模技术是一种基于三维像素表示的建模方法，它能够让建模人员更精确地控制物体内部的细节。
计算机图形学第二版(陆枫)课后习题答案部分
计算机图形学第二版（陆枫）课后习题集第一章绪论概念：计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、图形的几何要素、非几何要素、数字图像处理；计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系；计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。
第二章图形设备图形输入设备：有哪些。
图形显示设备：CRT的结构、原理和工作方式。
彩色CRT：结构、原理。
随机扫描和光栅扫描的图形显示器的结构和工作原理。
图形显示子系统：分辨率、像素与帧缓存、颜色查找表等基本概念，分辨率的计算第三章交互式技术什么是输入模式的问题，有哪几种输入模式。
第四章图形的表示与数据结构自学，建议至少阅读一遍第五章基本图形生成算法概念：点阵字符和矢量字符；直线和圆的扫描转换算法；多边形的扫描转换：有效边表算法；区域填充：4／8连通的边界／泛填充算法；内外测试：奇偶规则，非零环绕数规则；反走样：反走样和走样的概念，过取样和区域取样。
5.1.2 中点 Bresenham 算法（P109）5.1.2 改进 Bresenham 算法（P112）习题解答习题5（P144）5.3 试用中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且大于1的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。
（P111）解： k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最大位移方向故有构造判别式：推导d各种情况的方法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q)：所以有： y Q-kx Q-b=0 且y M=y Qd=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M)所以，当k<0，d>0时，M点在Q点右侧（Q在M左），取左点 P l(x i-1,y i+1)。
d<0时，M点在Q点左侧（Q在M右），取右点 Pr(x i,y i+1)。
d=0时，M点与Q点重合（Q在M点），约定取右点 Pr(x i,y i+1) 。
所以有递推公式的推导：d2=f(x i-1.5,y i+2)当d>0时,d2=y i+2-k(x i-1.5)-b 增量为1+k=d1+1+k当d<0时,d2=y i+2-k(x i-0.5)-b 增量为1=d1+1当d=0时,5.7 利用中点 Bresenham 画圆算法的原理，推导第一象限y＝0到y＝x圆弧段的扫描转换算法（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。
计算机图形学中的三维变换与投影算法
计算机图形学中的三维变换与投影算法计算机图形学是研究计算机中图形的表示、生成、处理和显示的学科。
在计算机图形学中，三维变换和投影算法是非常重要的技术，它们可以用来对三维物体进行位置、姿态和尺寸的调整，并将其投影到二维画面上。
三维变换是指通过对三维物体的顶点进行一系列变换操作，来改变物体的位置、形状和方向。
常用的三维变换操作包括平移、旋转和缩放。
平移操作改变物体的位置，旋转操作改变物体的方向，而缩放操作改变物体的尺寸。
通过组合不同的变换操作，可以实现复杂的三维物体的变换。
平移是通过将物体的每个顶点按照指定的距离移动来改变物体的位置。
旋转是通过将物体的每个顶点绕着旋转中心按照指定的角度旋转来改变物体的方向。
缩放是通过将物体的每个顶点按照指定的比例因子进行缩放来改变物体的尺寸。
这些变换操作可以通过矩阵运算来进行计算，从而实现对三维物体的变换。
投影是将三维物体投影到二维画面上的操作。
在计算机图形学中，常用的投影算法有平行投影和透视投影。
平行投影是将物体的每个顶点沿着平行于视线的方向进行投影，得到二维画面上的对应点。
透视投影则考虑到物体离视点的距离，并根据投影面和视点的位置关系而调整投影结果。
通过投影操作，可以将三维物体在计算机屏幕上展示出来，从而实现真实感的图形显示。
在实际应用中，三维变换和投影算法被广泛应用于计算机游戏、虚拟现实、计算机辅助设计等领域。
通过三维变换，可以实现物体的动画效果，使得游戏或虚拟现实场景更加逼真。
而通过投影算法，可以实现对物体的观察和测量，帮助设计师更好地进行产品设计和展示。
总结来说，计算机图形学中的三维变换和投影算法是实现三维物体在计算机中显示和操作的关键技术。
通过对物体进行平移、旋转和缩放等变换操作，可以改变物体的位置、方向和尺寸；而通过投影操作，可以将三维物体投影到二维画面上展示出来。
这些技术在计算机游戏、虚拟现实和计算机辅助设计等领域发挥着重要的作用，推动了计算机图形学的发展。
计算机图形学教学大纲文档经典
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1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1Visual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1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。
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三维观察流水线
三维场景视图的计算机生成步骤类似于拍 一张照片的过程 确定观察位置 确定照相机的方向 修剪场景
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三维观察流水线
MC
建模变换
WC
观察变换
VC
投影变换
PC
规范化变换 和裁剪
NC
视口变换
DC
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OpenGL通用透视投影函数
透视投影
glFrustum(xwmin，xwmax，ywmin，ywmax， dnear，dfar);
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OpenGl视口和显示窗口
在规范化坐标系中使用裁剪子程序后，规 范化裁剪窗口中的内容及其深度信息变换 到三维屏幕。视口中每一xy位置的颜色值 存储到刷新缓存（颜色缓存）中，而每一 xy位置的深度信息则存储到深度缓存中。
glViewport(xvmin，yvmin，vpWidth，vpHeight);
25
16
透视投影
投影参考点
观察平面
17
透视投影变换坐标系
P ( x, y , z )
y view
( x prp , y prp , z prp )
( x p , y p , z vp )
xview
z view
观察平面
18
透视投影观察体
通过在观察平面上指定一个矩形裁剪窗口 可得到一个观察体 但在透视投影中，观察体边界面不再平行 观察体的底面、顶面和侧面是通过窗口边 线相交于投影参考点的平面 形成一个顶点在投影中心的无限矩形棱锥 在该棱锥体之外的所有对象都被裁剪子程 序消除
9
面绘制
通过使用场景中的光照条件和赋予的表面 特征绘制对象表面，可以增加显示的真实 感。通过指定光源的颜色和位置来设定光 照条件，也可以设定背景光照效果。对象 的表面特征包括表面是否透明及是否光滑。 可设定不同的参数直来模拟玻璃、塑料、 木纹图案及橘子的皱皮。
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面绘制－－真实感光照效果
11
三维观察流水线
7
深度提示
不包含深度提示及观察方向
在顶点上方向下看
在底面之下往上看
8
可见线和可见面的判定
可以在线框图中用不同于深度提示的技术 来说明深度关系。 一种方法是简单地醒目显示可见线或用不 同颜色显示它们 一种方法是用虚线显示不可见线条 在生成真实感图形时，对象背后部分全部 消除而仅显示可见面。此时，使用面绘制 过程使屏幕像素仅包含前向面的颜色图案
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透视投影观察体
矩形棱台观察体
裁剪窗口
远裁剪平面
近裁剪平面
投影参考点
20
OpenGL三维ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ察函数
OpenGL观察变换函数 OpenGL正交投影函数 OpenGL通用透视投影函数 OpenGL视口和显示窗口
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OpenGL观察变换函数
建模观察模式
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
1
第5章 三维观察
三维观察概念综述 三维观察流水线 世界坐标系到观察坐标系 投影变换 OpenGL三维观察函数 三维裁剪算法
2
三维观察概念综述
三维场景观察 投影 深度提示 可见线和可见面的判定 面绘制
3
三维场景观察
要获得三维世界坐标系场景的实现，必须 先建立观察用的坐标系，或“照相机”参 数。 该坐标系定义与照相机胶片平面对应的观 察平面或投影平面的方向 然后将对象描述转换到观察坐标系并投影 到观察平面上。
观察函数
gluLookAt(x0，y0，z0，xref，yref，zref， Vx，Vy，Vz)
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OpenGL正交投影函数
建立一个投影变换矩阵
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
正交投影函数
glOrtho(xwmin，xwmax，ywmin，ywmax， dnear，dfar);
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世界坐标系到观察坐标系的变换
平移观察坐标原点到世界坐标系原点 进行旋转，分别让xview、yview和zview轴对应 到世界坐标的xw、yw、zw轴
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投影变换
对象描述变换到观察坐标后，下一阶段是 将其投影到观察平面上。 图形软件一般都支持平行投影和透视投影 两种方式 平行投影：坐标位置沿平行线变换到观察 平面上 透视投影：对象位置沿汇聚到观察平面后 一点的直线变换到投影坐标系
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投影
可以选择多种不同方法将场景投影到 观察平面上。 平行投影
沿平行方向将实体描述中的每一个点 投影到观察平面上
透视投影
沿会聚路径投影每一点
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平行投影
顶视图
侧视图
前视图
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透视投影
沿汇聚路径投影每一点来观察三维场景 造成离视点远的对象比同样大小但离视点 较近的对象显得小 利用透视投影方法生成的图形看起来更真 实，因为它遵循了人眼和照相机镜头获得 图像的原理。