计算机图形学基本知识
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。
计算机图形学教案
计算机图形学教案【引言】计算机图形学是研究计算机如何生成、处理和显示图像的一门学科。
随着计算机技术的迅猛发展，图形学在多个领域都有着广泛的应用，比如游戏开发、动画制作、虚拟现实等。
本教案旨在介绍计算机图形学的基础知识和应用，帮助学生全面了解图形学的概念、原理和技术。
【一、基础知识】1. 图形学概念图形学是指通过计算机生成、处理和显示图像的学科领域。
它不仅包括了对形状、颜色和纹理的描述方法，还包括了图像的渲染、动画和交互等技术。
2. 图像表示方法介绍了图像的表示方法，包括位图（bitmap）和矢量图（vector）。
位图是将图像划分成像素点，每个像素点可以用颜色值表示；矢量图是通过描述图形的几何属性和参数来表示图像。
3. 基本几何图形讲解了常见的基本几何图形，比如点、线段、多边形等，并介绍了它们在计算机图形学中的表示方法和应用。
【二、图形生成】1. 二维图形生成介绍了二维图形的生成算法，包括直线生成算法、圆生成算法和多边形生成算法等。
通过这些算法，可以实现在计算机屏幕上绘制各种几何图形。
2. 三维图形生成讲解了三维图形的生成方法，包括线框模型生成、曲面生成和立体图形生成等。
通过这些方法，可以构建出逼真的三维图像，并进行灯光渲染和纹理映射。
【三、图形处理】1. 图像变换介绍了图像的平移、旋转、缩放和翻转等基本变换操作。
通过这些变换，可以改变图像在屏幕上的位置、大小和方向。
2. 图像剪裁讲解了图像剪裁算法，包括直线裁剪、多边形裁剪和曲线裁剪等。
通过这些算法，可以实现对图像进行裁剪，去除不需要显示的部分。
3. 图像填充介绍了图像填充算法，包括扫描线填充和种子填充等。
通过这些算法，可以实现对闭合图形的填充，使其显示出实心的效果。
【四、图形显示】1. 数字化显示讲解了如何将图像数字化，通过将图像分成像素点，并使用颜色值来表示每个像素点的方法，实现在计算机屏幕上显示图像。
2. 图像渲染介绍了图像渲染算法，包括光栅化渲染和线框渲染等。
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
计算机图形学基础知识计算机图形学，听起来是不是有点高深莫测？但其实，它就在我们的日常生活中，从我们玩的游戏、看的电影，到日常使用的各种软件界面，都离不开计算机图形学的身影。
那什么是计算机图形学呢？简单来说，它是研究如何利用计算机来生成、处理和显示图形的一门学科。
计算机图形学的发展历程可以追溯到上世纪 50 年代。
早期的计算机图形主要是用于简单的线条图和图表。
随着计算机技术的不断进步，图形的质量和复杂度也在逐步提高。
如今，我们已经能够在屏幕上看到逼真的三维场景和栩栩如生的动画效果。
在计算机图形学中，有几个重要的概念需要了解。
首先是图形的表示方式。
常见的有位图和矢量图。
位图就像是由一个个小像素组成的拼图，每个像素都有自己的颜色和亮度信息。
而矢量图则是通过数学公式来描述图形，比如一个圆可以用圆心坐标和半径来表示。
位图的优点是能够显示丰富的细节，但放大时会出现锯齿；矢量图则无论放大缩小都不会失真，但对于复杂的图像可能表现力不足。
接下来是图形的变换。
这包括平移、旋转、缩放等操作。
想象一下，我们在屏幕上移动一个图形，这背后就是通过数学计算来实现图形的位置和形状的改变。
还有投影变换，它能把三维的物体投影到二维的屏幕上，让我们看到立体的效果。
渲染也是计算机图形学中的关键环节。
渲染就是把三维的场景转化为二维的图像。
这涉及到光照模型、材质属性、纹理映射等技术。
光照模型决定了物体表面如何反射光线，从而呈现出不同的亮度和颜色。
材质属性描述了物体的表面特性，比如光滑还是粗糙。
纹理映射则是给物体表面贴上图片，增加真实感。
在计算机图形学中，还有一个重要的部分是图形的交互技术。
比如，我们通过鼠标、键盘等输入设备来控制图形的操作，或者通过触摸屏幕来与图形进行互动。
这让我们能够更加方便和直观地使用图形应用程序。
另外，计算机图形学在很多领域都有着广泛的应用。
在游戏开发中，精美的游戏画面离不开图形学技术的支持。
电影特效也是如此，那些令人惊叹的科幻场景和奇幻生物都是通过图形学创造出来的。
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。
考研计算机图形学知识点浓缩
考研计算机图形学知识点浓缩计算机图形学是计算机科学和数学的一个重要分支，研究如何使用计算机生成、处理和显示图像。
在考研中，计算机图形学是一个重要的考点，涉及到的知识点非常丰富。
本文将对考研计算机图形学的知识点进行浓缩整理，以帮助考生更好地备考。
一、图形学基础知识图形学基础知识是考研计算机图形学的基础，主要包括图形的表示方法、颜色模型、坐标变换和曲线与曲面等内容。
1. 图形的表示方法图形的表示方法主要包括点、线段和多边形。
点是图形的基本单元，线段由两个点组成，多边形由多个线段组成。
这些基本图形的表示方法是计算机图形学中的基础。
2. 颜色模型颜色模型是图形的另一个重要特征，常用的颜色模型有RGB模型和CMYK模型。
RGB模型是通过红、绿、蓝三个颜色通道的组合来表示颜色，CMYK模型则是通过青、洋红、黄和黑色四个颜色通道的组合来表示颜色。
3. 坐标变换坐标变换是将一个图形从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程，常见的坐标变换包括平移、旋转和缩放。
这些坐标变换操作可以改变图形的位置、方向和大小。
4. 曲线与曲面曲线与曲面是计算机图形学中的重要概念，常见的曲线有直线、二次曲线和三次贝塞尔曲线等。
曲面则是曲线在三维空间中的推广，常见的曲面有球面、圆柱体和圆锥体等。
二、图形学渲染技术图形学渲染技术是计算机图形学中的核心内容，主要包括光栅化、着色和阴影等技术。
1. 光栅化光栅化是将图形从矢量形式转换为像素形式的过程，也是计算机图形学中最基本的操作。
光栅化的过程包括扫描转换、裁剪和填充等操作。
2. 着色着色是给图形添加颜色的过程，常见的着色方法有平直着色、Gouraud着色和Phong着色等。
这些着色方法根据光照模型对图形进行颜色计算，使得图形看起来更加逼真。
3. 阴影阴影是图形学中模拟光照效果的一个重要技术，常见的阴影类型有平行光阴影和透视阴影。
通过阴影技术，可以增强图形的立体感和真实感。
三、三维图形学三维图形学是计算机图形学的一个重要分支，主要研究三维空间中的图形处理和显示技术。
计算机图形学编程的基础知识与技术
计算机图形学编程的基础知识与技术计算机图形学编程是一门涉及计算机图像处理和图形显示的学科，它在现代科技领域中扮演着重要的角色。
通过计算机图形学编程，我们可以实现各种各样的图像处理和图形显示效果，使得计算机界面更加美观、直观，提升用户体验。
本文将介绍计算机图形学编程的基础知识与技术，帮助读者了解这一领域的重要性和应用。
一、图形学编程的基础知识1. 坐标系统计算机图形学编程中，我们需要了解坐标系统的概念和使用。
常见的坐标系统有笛卡尔坐标系和极坐标系。
在笛卡尔坐标系中，我们使用x、y轴表示平面上的点，而在极坐标系中，我们使用极径和极角来表示点的位置。
理解坐标系统对于进行图形绘制和变换操作非常重要。
2. 图形基元图形基元是计算机图形学编程中的基本图形元素，如点、线段、多边形等。
了解图形基元的特性和使用方法，可以帮助我们进行图形的绘制和操作。
例如，我们可以使用线段连接两个点来绘制直线，使用多边形填充算法来填充多边形区域等。
3. 图像处理算法图像处理算法是计算机图形学编程中的核心内容之一。
常见的图像处理算法包括图像滤波、边缘检测、图像增强等。
这些算法可以帮助我们对图像进行各种处理，如去噪、锐化、色彩调整等，从而改善图像的质量和效果。
二、图形学编程的技术1. 图形库图形库是计算机图形学编程中常用的工具之一。
图形库提供了一系列的函数和方法，用于绘制图形、处理图像等操作。
常见的图形库有OpenGL、DirectX等。
通过学习和使用图形库，我们可以更加方便地进行图形编程，实现各种图像效果。
2. 三维图形渲染三维图形渲染是计算机图形学编程中的重要技术之一。
通过三维图形渲染，我们可以实现逼真的三维图像显示效果。
三维图形渲染涉及到光照、纹理映射、投影等技术，需要深入理解和掌握相关知识才能实现高质量的渲染效果。
3. 图形用户界面图形用户界面（GUI）是计算机图形学编程中的重要应用之一。
通过GUI，我们可以实现直观、友好的用户界面，提升用户体验。
计算机图形学第一章基本知识
课程内容
• 第二篇 实用图形编程技术 第八章 基于MFC的图形编程基础 第九章 基于MFC的交互绘图 第十章 OpenGL基础知识和实验框架的建立 第十一章 OpenGL的基本图形 第十二章 OpenGL的组合图形及光照和贴图 第十三章 摄像漫游与OpenGL的坐标变换
1.2 计算机图形学的发展历史
时间 五十年代 特 征 MIT 旋风一号，计算机驱动CRT+照相机， SAGE(交互式图形技术诞生)
六十年代
随机扫描显示器，图形学之父
六十年代至七十年代 存储管显示器，应用的软件包 初 七十年代至八十年代 光栅扫描显示器，新型的图形输入设备，图 初 形语言标准 八十年代至九十年代 图形工作站(Apollo,Sun,Hp) 初 九十年代至今 微机，交叉学科（多媒体等）
计算机图形学 郑州大学信息工程学院
•按工作原理分为：1、阴极射线管(CRT)
1.4.3 显 示 器
控制栅
聚焦系统
荧 光 粉 涂 层
灯丝
阴极 加速系统 偏转系统
计算机图形学 郑州大学信息工程学院
2、 等离子屏幕显示器
• 由一个细小氖泡矩阵组成，由于氖泡有两种状态：开 启(点燃)、关闭(熄灭)，且状态可保持。分为 1）前层：垂直导线 2）中层：细小氖泡 3）后层：水平导线
真实图形生成技术的发展
• 逼真地显示出该物体在现实世界中所观察到的 形象，就需要采用适当的光照模型，尽可能准 确地模拟物体在现实世界中受到各种光源照射 时的效果 • 局部光照模型模拟漫反射和镜面反射，而将许 多没有考虑到的因素用一个环境光来表示。 • 光线跟踪方法和辐射度方法为代表的全局光照 模型，使得图像的逼真程度大为提高
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。
计算机图形学的基础知识和应用
计算机图形学的基础知识和应用计算机图形学是一门研究如何利用计算机生成、显示和操纵图像的学科。
它涉及到很多数学、物理和算法等领域的知识。
在如今信息技术飞速发展的时代，计算机图形学的应用越来越广泛，不仅成为了数字娱乐、虚拟现实等领域的基石，也在医学、工业设计等领域发挥着重要作用。
一、计算机图形学的基础知识1.1 像素和分辨率像素是计算机图像的最基本单元，它是图像中最小的可操作元素。
而分辨率则是指图像的横纵向像素数目，决定了图像的精细程度。
较高的分辨率可以呈现更多的细节，但同时也会增加存储和处理图像所需要的资源。
1.2 图像编码和压缩图像编码是一种将图像转换为数字数据的过程，常用的编码方式有JPEG、PNG等。
编码后的图像可以在计算机中进行存储和传输。
而图像压缩则是指通过一些算法减少图像文件的大小，以节省存储空间和提高传输效率。
1.3 二维图形和矢量图形二维图形是由像素组成的，它表示了一个平面上的各种形状，如线段、多边形等。
二维图形的操作包括平移、旋转、缩放等。
而矢量图形则是通过数学公式描述的图形，它可以无损地进行放大和缩小，不会失真。
1.4 三维图形和渲染三维图形是由点、线和面构成的，它模拟了真实世界中的物体。
渲染则是指对三维图形进行光照、阴影等处理，以获取逼真的效果。
常用的渲染算法有光线追踪和光栅化等。
二、计算机图形学的应用2.1 数字娱乐计算机图形学在电影、电视剧等影视制作中发挥了重要作用。
通过计算机生成的特效和动画，可以实现很多现实世界中无法实现的场景。
例如，在好莱坞大片《阿凡达》中，计算机图形学技术创造了一个逼真的虚拟世界，并以此展示了华丽的视觉效果。
2.2 三维建模与工业设计计算机图形学在工业设计领域的应用越来越广泛。
通过三维建模软件，设计师可以将自己的创意快速转化为物体的虚拟模型，并通过渲染算法生成真实感十足的效果图。
这不仅减少了传统手工建模的时间和成本，还提高了设计的效率。
2.3 虚拟现实虚拟现实技术是计算机图形学应用的重要领域之一。
计算机图形学的基础知识与应用场景
计算机图形学的基础知识与应用场景计算机图形学是研究计算机如何生成和处理图像的学科。
它涵盖了许多基础知识和应用场景，如渲染技术、人机交互、虚拟现实等。
在本文中，我将详细介绍计算机图形学的基础知识和几个常见的应用场景。
1. 基础知识：a. 图像表示：计算机图形学中的图像通常使用栅格图像表示，即将图像分为像素网格，并为每个像素分配颜色值。
一般而言，颜色值由RGB（红、绿、蓝）三个分量组成。
b. 几何变换：通过对图像的几何变换，可以实现图像的旋转、缩放、平移等操作。
常用的变换包括仿射变换和透视变换。
c. 光照模型：光照模型描述了光线如何作用于物体表面，并决定了物体的颜色和明暗程度。
常用的光照模型有Lambert模型和Phong模型。
d. 着色技术：着色技术用于为3D模型的表面上色。
常用的着色技术包括平面着色、高光着色、纹理映射等。
2. 应用场景：a. 渲染技术：计算机图形学的重要应用之一是图像渲染。
通过光线追踪、辐射传输算法等技术，可以生成真实感觉的图像。
渲染技术广泛应用于电影、动画、游戏等领域。
b. 虚拟现实：虚拟现实技术利用计算机图形学实现人机交互的虚拟环境。
通过利用头戴显示器、手柄等设备，用户可以身临其境地体验虚拟世界。
虚拟现实广泛应用于游戏、教育、培训等领域。
c. 可视化技术：可视化技术利用计算机图形学将数据转换为可视化的图像或动画，以帮助用户更好地理解和分析数据。
可视化技术广泛应用于科学研究、医学、城市规划等领域。
d. 人机交互：计算机图形学在人机交互领域的应用越来越广泛。
通过手势识别、人脸识别等技术，可以实现自然而然的人机交互方式，提高用户体验。
3. 应用实例：a. 电影特效：计算机图形学在电影特技中的应用非常广泛。
通过渲染技术和模拟物理效果，可以生成逼真的特效，如爆炸、碎片、流体等，让电影更具视觉冲击力。
b. 游戏开发：计算机图形学在游戏开发中起到了至关重要的作用。
通过建模、贴图、渲染等技术，可以创建出各种真实或虚构的3D场景和角色，提高游戏的逼真度和沉浸感。
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。
计算机图形学基本知识PPT课件
通过仿射变换矩阵对图像进行变换，可以处理更复杂的几何变换。
04 计算机图形学高级技术
光照模型与材质贴图
光照模型
描述物体表面如何反射光线的数 学模型，包括漫反射、镜面反射 和环境光等。
材质贴图
通过贴图技术将纹理映射到物体 表面，增强物体的真实感和细节 表现。
纹理映射
纹理映射技术
将图像或纹理图案映射到三维物体表 面，增强物体的表面细节和质感。
总结
计算机图形学在游戏设计、电影与动 画制作、虚拟现实与仿真等领域有着 广泛的应用。
计算机图形学的发展历程
起步阶段
20世纪50年代，计算机图形 学开始起步，主要应用于几 何形状的生成和简单图形的 处理。
发展阶段
20世纪80年代，随着计算机 性能的提高，计算机图形学 开始广泛应用于电影、游戏 等领域。
总结
计算机图形学利用计算机 技术生成、处理和显示图 形，实现真实世界的模拟 和再现。
计算机图形学的应用领域
游戏设计
游戏中的角色、场景和特效都需要用 到计算机图形学技术。
电影与动画制作
电影特效、角色建模和动画制作都离 不开计算机图形学。
虚拟现实与仿真
虚拟现实技术、军事仿真、工业设计 等领域都广泛应用计算机图形学。
向量图
向量图是矢量图的一种，通常用于描 述二维图形，如几何图形和图表。
图像的分辨率与质量
分辨率
分辨率是指图像中像素的数量， 通常以像素每英寸（PPI）或像素
每厘米（PPC）为单位。
质量
图像质量取决于分辨率、颜色深度 和压缩等因素。
压缩
图像压缩是一种减少图像文件大小 的方法，常见的图像压缩格式有 JPEG和PNG等。
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first CAD system (IBM 1959)
Spacewars: first computer graphics game (MIT 1961) SketchPad: first interactive graphics (1961)
随着计算机图形学的不断发展，它的应用范围也日趋 广泛。目前，计算机图形学应用领域主要有以下几种:
2. 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，如 CT扫描、X射线探伤等
3. 模式识别 ：对所输入的图像进行分析和识 4. 别，找出其中蕴涵的内在联系或抽象模型， 5. 如邮政分拣、地形地貌识别等 4. 计算几何 ：研究几何• 模•型和数据处理的学 5. 科，探讨几何形体的计算机表示、分析和 6. 综合
⒈ 用户接口
••
⒉ 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)
⒊ 地形地貌和自然资源图
⒋ 计算机动画和艺术 ⒌ 分析计算及视图中的应用 6. 游戏
⒈ 用户接口 Macintosh微机首先在商品化产品上用形象的图形表
示操作命令，使得普通用户也会用计算机画图、作日常 计算，打破了人们对操作计•算机• 所持的神秘感。图文形 式相结合大大改善了计算机交互操作的用户界面，开辟 了计算机应用的很多新领域。
• 在图形显示技术发展的历程中，需要强调两家公司的产品，
这就是Evans & Sutherland公司的PS 300型和Silicon
Graphics公司的IRIS型显示设备。
1. PS 300采用数据驱动式原• 理• ；图形处理中的矩阵运算
2. 和其他基本算法使用3个位片处理机组成的流水线。
3. 三维物体轮廓线的显示亮度可以随距离远近而变化，离
计算机图形
数
计算几何
据
模
型
数 字 图 像
模型识别
图像处理
• 计算机图形学的研究起源于美国麻省理工学院,从20世 纪50年代初期到60年代中期，美国麻省理工学院积极 从事现代计算机辅助设计/制造技术的开拓性研究。 1. 1952年，在该校诞生了• 世•界上第一台数控铣床的原型。 2. 随后，麻省理工学院发展了APT，这演变成国际上最 3. 通用的加工编程工具。 3. 1964年，孔斯(Steve Coons)在麻省理工学院提出了用 4. 小块曲面片组合表示自由型曲面时使曲面片边界达到 5. 任意高次连续阶的理论，此方法得到工业界和学术界 6. 的极大推崇，称之为孔斯曲面。 4. 1962年第一台光笔交互式图形显示器在美国麻省理工 5. 学院林肯实验室研制成功，
Toy Story 成为第一 部全三维计算机动画 特点的电影
⒌ 分析计算及视图中的应用 既可用二维曲线图表和三维模型，也有彩色高维几何表示
••
⒌ 分析计算及视图中的应用(续)
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• 常用的图形输入设备分为两种： 1. 向量型图形输入设备 2. 它采取跟踪轨迹、记录坐标点的方法输入图形。 3. 常用的有数字化仪• 、•鼠标器、光笔等。 2. 光栅扫描型图形输入设备 3. 它采取逐行扫描、按一定密度采样的方式输入图 形。
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• 计算机图形学：是研究怎样用计算机表示、生成、 处理和显示图形的一门学科。
图形按基本的处理技• 术•划分只有两类：
1. 线条，如工程图、地图、曲线图表等 2. 明暗图，与照片相似 • 几个计算机图形学的相关概念 ： 1. 计算机图形 ：用计算机表示、生成、处理和 显示的对象。由几何数据和几何模型利用计算 机进行存储、显示，并修改、完善后形成。
Fastest browser on the Mac
⒉ 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) 交互图形工作站在机械、电子、建筑等行业中迅速取
代绘图板加丁字尺的传统设计方法，担负起繁重的日常绘 图任务、总体方案的优化、•细节• 设计等工作。
机械CAD系统所生成 的零件、装配件
⒉ 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) (续)
4. 眼睛越远的部分线条越淡，这样可更好地体现出立体图
5. 的真实感。
2. Silicon Graphics公司的IRIS工作站采用数字成像工作原
3.
理。此后，其他公司纷纷效仿。这种持续不断的提高显
4.
示画面质量、加快交互速度的努力会继续进行，必将进
5.
一步推动计算机图形学技术的飞y graphics using VectorScope (1951)
• 4图.形输常入用设的备有的扫功描能仪可和分摄为像6类机：。 1. 确定点坐标即定位 2. 确定一系列点的坐标即笔划 3. 确定数值 4. 进行选择 5. 进行图形识别 6. 识别字符串
• 几种主要图形输入设备
1. 键盘
2. 鼠标 :
1)光电式鼠标
• • 2)机械式鼠标
3. 坐标数字化仪:
1) 机械式坐标数字化仪 2)超声波式坐标数字化仪
• 在美国工业界，研制交互式图形显示器的工作也同时 开展，其中所起作用最重要的是IBM公司 1. 在1964年秋， IBM公司推出了IBM 2250显示器。 2. 洛克希德飞机公司• 利•用IBM 2250施行开发的 3. CADAM绘图加工系统，成为目前IBM主机上应 4. 用最广的CAD/CAM软件。 2. IBM 2250在1978年前后改型为IBM 3250，1984年 3. 又改型为IBM 5080，采用光栅扫描技术 。 3. 20世纪60年代末和70年代初，美国Tektronix公司 4. 发展了存储管技术。 4. 由于大规模集成电路技术的发展和专用图形处理 5. 芯片的出现，光栅扫描型显示器的质量越来越好， 6. 价格越来越低，已成为图形显示器的常规形式。
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boeing777
⒊ 地形地貌和自然资源图 我国正在筹建国土基础信息系统，此系统是国家 经济信息系统的组成部分。
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成三维的地形地貌图
⒋ 计算机动画和艺术 计算机动画已经成为计算机图形学的一个分支，并逐 步进入实用阶段。
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1996 Independence Day 因起可视效果获
oscar.
2) 3)全电子式坐标数字化仪 4)三维数字化仪
4. 光笔
5. 触摸屏:
1) 电阻式和电容式 2)红外线式