计算机图形学复习资料
计算机图形学复习题集及答案
计算机图形学复习题集及答案1. 2D图形的表示与处理a) 什么是坐标系？请解释笛卡尔坐标系和极坐标系。
b) 如何表示直线和曲线？请解释Bresenham算法和Bezier曲线。
c) 请解释图形的填充算法，包括扫描线填充和边界填充。
2. 3D图形的表示与处理a) 什么是三维坐标系？请简要解释右手法则和投影矩阵。
b) 如何表示三维物体的表面？请解释多边形网格和三角形剖分。
c) 请解释3D图形的光照模型，包括环境光、漫反射光和镜面反射光。
3. 图形变换和投影a) 请解释平移、旋转和缩放变换。
如何使用矩阵表示这些变换？b) 请解释正射投影和透视投影。
如何将三维图形投影到二维平面上？c) 请解释坐标变换和视角变换在图形渲染中的应用。
4. 可视化技术与实际应用a) 请解释光栅化和纹理映射的概念。
它们在实时图形渲染中的应用是什么？b) 请解释反走样技术和深度缓冲技术。
如何解决图形渲染中的锯齿和隐藏面问题？c) 请简要介绍计算机图形学在游戏开发、电影制作和工程设计中的应用案例。
答案：1.a) 坐标系是用于描述点或图形位置的一种系统。
笛卡尔坐标系使用水平的x轴和竖直的y轴，原点为(0, 0)。
极坐标系使用半径和角度来表示点的位置，其中半径表示点到原点的距离，角度表示点与参考轴的夹角。
b) Bresenham算法是一种用于在显示器上绘制直线的算法，它通过迭代计算像素点的位置来实现。
Bezier曲线是一种常用的曲线表示方法，通过控制点来确定曲线的形状。
c) 图形的填充算法用于填充封闭图形的内部区域。
扫描线填充算法按行扫描图形区域，使用奇偶规则确定像素填充。
边界填充算法通过判断像素是否在图形边界内部来进行填充。
2.a) 三维坐标系由x轴、y轴和z轴组成，用于表示三维空间中的点。
右手法则可以确定三维坐标系的方向，其中大拇指指向z轴的正方向，食指指向x轴的正方向，中指指向y轴的正方向。
投影矩阵用于将三维物体投影到二维平面上。
计算机图形学复习资料
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。
2、计算机图形标准：计算机图形标准是指图形系统及其相关应用程序中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准。
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。
5、计算几何：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。
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。
11、窗口：世界坐标的范围是无限大的。
为了使规格化设备坐标上所显示的世界坐标系中的物体有一个合适的范围与大小，必须首先对世界坐标系指定显示范围，它通常是一个矩形，这个矩形被称为窗口。
12、视区：在规格化设备坐标系上也要指定一个矩形区域与窗口对应，显示窗口里的内容，这个矩形被称为视区。
13、坐标系统：为了描述、分析、度量几何物体的大小、形状、位置、方向以及相互之间的各种关系使用的参考框架叫做坐标系统。
14、刷新：荧光的亮度随着时间按指数衰减，整个画面必须在每一秒内重复显示许多次，人们才能看到一个稳定而不闪烁的图形，这叫屏幕的刷新。
计算机图形学复习题答案
计算机图形学复习题答案1. 什么是计算机图形学？计算机图形学是研究如何使用计算机技术来创建、处理和渲染图像和动画的科学。
它包括二维图形和三维图形的生成，以及图像处理和动画制作。
2. 计算机图形学的主要应用领域有哪些？计算机图形学的主要应用领域包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、游戏开发、电影特效、虚拟现实、增强现实和科学可视化。
3. 什么是矢量图形和位图图形？矢量图形是由基于数学方程的路径组成的图形，可以无限放大而不失真。
位图图形则是由像素点组成的图形，放大时会出现像素化。
4. 描述光栅化的过程。
光栅化是将矢量图形转换为位图图形的过程。
它涉及将矢量图形的路径分解成一系列的像素点，并将这些点在屏幕上绘制出来。
5. 什么是纹理映射？纹理映射是一种在三维图形表面上应用二维图像的技术，用于增加图形的真实感和细节。
6. 什么是着色器？着色器是一段程序，用于在图形渲染过程中计算像素的颜色和属性。
它可以分为顶点着色器和片元着色器。
7. 简述Z缓冲区算法的作用。
Z缓冲区算法用于解决三维图形中的隐藏面消除问题。
它通过比较每个像素点的深度值来确定哪些像素应该被显示，哪些应该被隐藏。
8. 什么是光线追踪？光线追踪是一种渲染技术，通过模拟光线与物体表面的交互来生成逼真的图像。
它能够产生真实的阴影、反射和折射效果。
9. 描述双线性插值和三线性插值的区别。
双线性插值是在二维空间中对图像进行插值的技术，而三线性插值则是在三维空间中进行的。
三线性插值在双线性插值的基础上增加了一个维度，用于处理体积数据。
10. 什么是图形硬件加速？图形硬件加速是指利用专门的图形处理单元（GPU）来加速图形渲染过程，以提高图形性能和减少CPU的负担。
计算机图形学复习题有答案
计算机图形学复习题有答案计算机图形学复习题有答案计算机图形学是一门研究计算机如何生成、处理和显示图像的学科。
它涉及到许多重要的概念和算法，对于计算机科学和相关领域的学生来说，掌握图形学知识是非常重要的。
在学习过程中，做一些复习题是很有帮助的，下面我将为大家提供一些计算机图形学的复习题，并附上答案。
1. 什么是光栅化？答案：光栅化是将连续的几何图形转化为离散的像素点的过程。
在计算机图形学中，光栅化是将3D模型转化为2D图像的关键步骤。
2. 什么是图形管线？答案：图形管线是计算机图形学中的一个概念，它描述了图形渲染的整个过程。
图形管线包括几何处理、光栅化、着色和显示等多个阶段。
3. 什么是三角形剪裁？答案：三角形剪裁是图形管线中的一个重要步骤，用于确定哪些三角形在屏幕上可见，哪些三角形需要被裁剪掉。
它通过与屏幕边界进行比较，判断三角形是否与屏幕相交。
4. 什么是光照模型？答案：光照模型是用于模拟光照效果的数学模型。
它描述了光在物体表面的反射和折射过程，从而确定物体在不同光照条件下的颜色和明暗程度。
5. 什么是纹理映射？答案：纹理映射是将一张图像映射到三维模型表面的过程。
通过纹理映射，可以给模型表面添加细节和真实感，例如给一个球体添加地球的纹理。
6. 什么是反走样？答案：反走样是消除图像锯齿边缘的技术。
在光栅化过程中，由于像素点离散化的特性，会产生锯齿边缘。
反走样通过对像素进行插值和平滑处理，使得边缘更加平滑。
7. 什么是阴影算法？答案：阴影算法是用于计算和渲染物体阴影的算法。
常见的阴影算法包括平面投影阴影、体积阴影和阴影贴图等。
8. 什么是Bezier曲线？答案：Bezier曲线是一种数学曲线，由法国数学家Pierre Bézier发明。
它通过控制点来定义曲线的形状，具有平滑和灵活的特性，在计算机图形学中被广泛应用。
9. 什么是光线追踪？答案：光线追踪是一种逆向的渲染技术，它通过模拟光线从相机出发，与场景中的物体相交，计算出光线与物体的交点和颜色，从而生成逼真的图像。
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1、计算机图形学：使用计算机建立、存储、处理某个具体的或抽象的对象的模型，并根据该模型产生该对象的图形输出的有关理论、方法和技术，它是计算机科学中最为活跃、得到广泛应用的分支之一。
2、图象：纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息。
图形：含有几何属性，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。
3、图形分类：1、基于线条信息表示。
如工程图、等高线地图、曲面的线框图等。
2、明暗图。
即是通常所说的真实感图形。
4、图形软件分类：专用图形（应用）软件包和通用图形程序设计软件包。
专用软件包的接口通常是一组菜单，用户通过菜单与程序进行通信。
例如，3DMAX、PHOTOSHOP、各种CAD系统等等。
通用软件包提供了一个可用于C、C++、JA V A等高级语言的图形函数库。
图形显示器分为：CRT显示器和平板显示器。
CRT显示器包括随机扫描显示器、光栅扫描显示器。
随机扫描显示器是画线式显示器，或矢量式显示器。
光栅扫描显示器是画点设备。
在光栅扫描显示器中，一幅图像是由像素（pixel）阵列组成，而像素的阵列称为光栅（raster）。
一幅图像的像素全部存放在一个称为帧缓存器的内存里。
帧缓存的深度（位面数），即每个像素的位数决定了某一个显示系统能显示的颜色数。
5、绘图仪分为笔式绘图仪（画线设备）和静电绘图仪（画点设备）6、打印机（画点设备）7、常见的两种颜色模型：RGB颜色模型：由黑色开始，接着加入合适的基色得到希望的颜色。
即RGB颜色系统是一个加色系统。
CMY颜色模型：由白色开始，接着减去合适的基色元素得到希望的颜色。
CMY颜色系统是一个减色系统。
公式：RGB+CMY=18、一个计算机图形系统应包括计算机图形硬件系统和计算机图形软件系统。
9、初始化图形系统函数：void far initgraph(gdrive,gmode,gpath)int far *gdrive, *gmode, *gpath;gdrive:图形驱动器代号，gmode:图形模式代号，gpath: 图形驱动程序路径。
计算机图形学复习资料
计算机图形学复习资料第一章计算机图形系统计算机图形产生方法：(1).矢量法(短折线法) 任何形状的曲线都用许多首尾相连的短直线（矢量）逼近。
(2).描点法(像素点串接法) 每一曲线都是由一定大小的像素点组成第二章计算机图形系统工作原理：1电子枪2灯丝加热阴极，阴极表面向外发射自由电子，控制栅控制自由电子是否向荧光屏发出3电子流在到达屏幕的途中，被加速、聚焦成很窄的电子束4由偏转系统产生电子束的偏转电场（或磁场），使电子束左右、上下偏转5在指定时刻在屏幕指定位置上产生亮点功能：CRT显示器其分辨率好，可靠性高，速度快。
为了不影响主机的数据处理能力，CRT显示器作为计算机的外围设备而独立存在，它有自己的控制电路，专门负责屏幕编辑功能，并有标准的串行接口与主机连接。
组成部分：图像生成器，显示存储器，彩色表，CRT控制器，读/写余辉时间：电子束离开光点后光点保持的时间。
屏幕刷新：荧光亮度随着时间按指数衰减，整个画面必须在每一秒钟内重复显示许多次，人们才能看到一个稳定而不闪烁的图形，因此必须重复地使荧光质发光，即使电子束迅速回到同一点余辉时间越短，所需屏幕输刷新率越高，荧光粉的质量直接影响到CRT成像效果。
第三章基本图形的生成生成圆弧的正负法原理：设圆的方程为F(x,y)=X2 + Y2 - R2=0;假设求得Pi的坐标为(xi,yi)；则当Pi在圆内时-> F(xi,yi)<0 -> 向右-> 向圆外Pi在圆外时-> F(xi,yi)>0 -> 向下-> 向圆内即求得Pi点后选择下一个象素点Pi+1的规则为：当F(xi,yi) ≤0 取xi+1 = xi+1，yi+1 = yi;当F(xi,yi) ＞0 取xi+1 = xi，yi+1 = yi - 1;这样用于表示圆弧的点均在圆弧附近，且使F(xi,yi) 时正时负，故称正负法。
快速计算的关键是F(xi,yi) 的计算，能否采用增量算法？若F(xi,yi) 已知，计算F(xi+1,yi+1) 可分两种情况：1、F(xi,yi)≤0-> xi+1 = xi+1，yi+1 = yi;-> F(xi+1,yi+1)= (xi+1 )2 +(yi+1 )2 -R2 -> = (xi+1)2+ yi2 -R2 = F(xi,yi) +2xi +12、F(xi,yi)＞0-> xi+1 = xi，yi+1 = yi -1;-> F(xi+1,yi+1)= (xi+1 )2 +(yi+1 )2 -R2-> = xi2+(yi –1)2-R2 = F(xi,yi) - 2yi +13、初始值：略光栅图形的扫描转换与区域填充逐点判断法Typedef struct { int PolygonNum; // 多边形顶点个数Point vertexces[MAX] //多边形顶点数组} Polygon // 多边形结构void FillPolygonPbyP(Polygon *P,int polygonColor){ int x,y;for(y = ymin;y <= ymax;y++)for(x = xmin;x <= xmax;x++)if(IsInside(P,x,y))PutPixel(x,y,polygonColor);elsePutPixel(x,y,backgroundColor);}/*end of FillPolygonPbyP() */逐个判断绘图窗口内的像素： 如何判断点在多边形的内外关系？ 1）射线法： 2）累计角度法 3）编码法；1）射线法 步骤：从待判别点v 发出射线；2 求交点个数k ；3 K 的奇偶性决定了点与多边形的内外关系累计角度法 步骤：1从v 点向多边形P 顶点发出射线，形成有向角；2 计算有相交的和，得出结论逐点判断的算法虽然程序简单，但不可取。
《计算机图形学》复习资料
课程名称：计算机图形学(复习资料)一、单项选择1、不是“视图”菜单中提供的图像显示效果的控制命令的是( )。
A、放大B、缩小C、满画布显示D、清除切片2、选择工具箱中的移动工具，按住( )键不放，用鼠标拖动要复制的图像，可以在水平、垂直和450角方向上复制图像。
A、ShiftB、AltC、Shift + AltD、Ctrl3、下面选项中不是“液化”对话框中的工具的是( )。
A、顺时针工具B、翻转工具C、膨胀工具D、湍流工具4、修复画笔工具不能清除图像中的( )。
A、人工痕迹B、包括划痕C、颜色D、蒙尘及褶皱5、下面选项中不是Photoshop橡皮擦工具组中的工具的是( )。
A、橡皮擦工具B、图像橡皮擦工具C、背景色橡皮擦工具D、魔术橡皮擦工具6、加深工具是通过降低图像的( )来降低图像的亮度。
A、曝光度B、亮度C、对比度D、阈值7、按( )键，可以打开“图层”面板。
A、F1B、F3C、F5D、F78、使用( )可以沿鼠标移动的轨迹自动生成路径，或沿图像的边缘自动产生路径。
A、钢笔工具B、自由钢笔工具C、画笔工具D、贝赛尔工具10、“滤镜”子菜单中提供了( )组滤镜样式。
A、12B、13C、14D、1511、下列选项中不是锐化滤镜组中的滤镜是( )。
A、USM锐化B、进一步锐化C、锐化D、锐化图形12、“挤压”对话框“数量”文本框用于调整挤压程度，其取值范围为( )。
A、-50% ~ +50%B、-70% ~ +70%C、-50% ~ +100%D、-100% ~ +100%13、使用( )滤镜可产生旋转风轮效果，旋转中心为物体的中心，常用制作漩涡效果。
A、旋转扭曲B、扭曲C、极坐标D、切变14、通过“Web照片画廊”命令可以将多幅图像在( )上进行播放。
A、网页浏览器B、图像查看器C、PhotoshopD、视频播放器16、下列选项中不是印前准备工作的是( )。
A、图像的颜色模式B、图像的分辨率C、图像的存储格式D、图像的尺寸大小17、在输入段落文字时，当输入的文字达到文字框的边缘时，文字会自动换到下一行，如在还没到边缘时需要分段，方法是按( )键。
计算机图形学部分复习重点及答案
a.计算采样点（x，y）的深度z（x，y）。
b.如果z（x，y）大于Z缓存区中在（x，y）处的值，则把z（x，y）存入Z缓存区中的（x，y）处，再把多边形在z（x，y）处的颜色值存入帧缓存的（x，y）的地址中。
用于直线段矩形窗口裁剪的Cohen-Sutherland算法。
首先对被裁剪线段两个端点进行编码。然后进行如下测试：
（1） 将两端点的区域码进行逻辑或运算，如果结果为0000，说明线段完全在窗口内，可以完全保留。
（2） 将两端点的区域码进行逻辑与运算，如果结果为真（不是0000），说明线段完全在窗口外，可以完全舍弃。
（3） 将窗口的四个顶点代入直线方程，如果符号相同，说明线段完全在窗口外，可以完全舍弃。 对于上述情况均不满足的线段，需要进行求交运算，这些线段必穿过窗口内部。通过添加这样一个判断条件将算法的求交次数大大减少，从而提高了算法的效率。
4、计算机图形学中有哪些算法可以应用在地理信息系统中。
基本图形生成算法，消隐算法，光线跟踪算法等
若b条件成立，说明多边形（x，y）处的点比帧缓存中（x，y）处现在具有颜色的点更靠近观察者，因此要重新记录新的深度和颜色。
3、三维投影变换都包括哪些种类？
分为透视投影和平行投影。
平行投影：平行投影根据投影方向与投影面的夹角分为两类，即正平行投影与斜平行投影，当投影方向垂直于投影面时称为正平行投影，否则为斜平行投影；
透视投影： 透视投影的视线（投影线）是从视点（观察点）出发，视线是不平行的。不平行于投影平面的视线汇聚的一点称为灭点，在坐标轴上的灭点叫做主灭点。主灭点数和投影平面切割坐标轴的数量相对应。按照主灭点的个数，透视投影可分为一点透视、二点透视和三点透视。
计算机图形学复习题
计算机图形学复习题关键信息项：1、复习题涵盖的主要知识点：＿___________________________2、复习题的题型及数量：＿___________________________3、复习题的难度级别：＿___________________________4、复习题的来源及参考资料：＿___________________________5、完成复习题的时间限制：＿___________________________6、复习题的评分标准：＿___________________________7、复习题的使用目的：＿___________________________8、对复习效果的预期：＿___________________________11 复习题涵盖的主要知识点111 图形的表示与生成包括二维图形和三维图形的表示方法，如点、线、多边形、曲线和曲面等的数学模型和算法。
112 图形变换涉及平移、旋转、缩放、投影等变换的矩阵表示和计算方法。
113 图形裁剪与消隐研究图形在窗口内的裁剪算法以及隐藏线和隐藏面的消除方法。
114 光照与材质涵盖光照模型、材质属性的定义和计算，以及如何实现真实感图形效果。
115 纹理映射包括纹理的生成、映射方式和在图形中的应用。
116 图形的交互技术如鼠标、键盘等输入设备与图形的交互操作方法。
12 复习题的题型及数量121 选择题共X道，主要考查对基本概念、原理和算法的理解。
122 填空题共X道，侧重于对重要公式、参数和知识点的记忆。
123 简答题共X道，要求对复杂问题进行简要分析和阐述。
124 计算题共X道，需要运用所学知识进行具体的计算和推导。
125 综合应用题共X道，综合多个知识点解决实际的图形学问题。
13 复习题的难度级别131 基础级别占总题量的X%，主要涉及基础知识和简单应用。
132 中等级别占总题量的X%，需要一定的分析和推理能力。
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。
图形学复习资料 (含部分答案)
计算机图形学复习指导一、考试大纲要求掌握计算机图形学和图形系统所必须的基本原理，其主要内容包括：（一）计算机图形学和图形系统基本知识计算机图形学研究对象及应用领域；图形系统的硬软件及图形标推接口。
(二)二维基本图形生成算法直线和二次曲线生成的常用算法；字符和区域填充的实现方法。
(三)图形的剪裁和几何变换窗口视图变换；二维图形的裁剪的原理与方法；二维和三维图形的各种几何变换及其表示。
(四)三维物体的表示方法与输出显示处理各种不同类型曲面的参数表示；实体的定义、性质及各种几何表示方法；投影变换原理与实现；观察空间的定义和转换；三维裁剪。
(五)常用的光学模型及其算法实现(六)消隐显示和阴影生成等实现真实感图形的常用技术二、复习指南2(一)计算机图形学和图形系统基本知识1．计算机图形学研究对象及应用领域2．图形硬件设备3．图形软件系统4．图形标准接口(二)二维图形生成1．直线的生成算法(1)生成直线的常用算法---逐点比较法、数字微分(DDA)法和Bresenham 算法。
(2)直线属性——线型、线宽和线色。
2．曲线的生成算法(1)二次曲线的生成算法---圆弧的逐点比较插补法、圆/椭圆弧的角度数字微分(DDA)法、Bresenham 画圆算法和参数拟合法。
(2)自由曲线的设计---抛物线参数样条曲线、Hermite 曲线、三次参数样条曲线、Bezier 曲线和B 样条曲线。
3．字符(1)字符编码---ASCII 码和汉字国标码。
(2)矢量字符的存储与显示。
(3)点阵字符的存储与显示。
4．区域填充(1)种子填充算法。
(2)扫描转换填充算法。
(3)区域填充属性---式样、颜色和图案。
(三)图形的剪裁和几何变换1．窗口视图变换窗口区与视图区及其变换。
2．二维图形的裁剪(1)二维图形的裁剪的策略及原理。
(2)二维线段的裁剪方法---矢量裁剪法、编码裁剪法和中点分割裁剪法。
(3)字符的裁剪---矢量裁剪、字符裁剪和字符串裁剪法。
计算机图形学综合复习题
01
02
03
04
纹理采样是计算机图形学中从 纹理图像中获取像素值的过程 ，用于在渲染过程中实现纹理 效果。
纹理采样是计算机图形学中从 纹理图像中获取像素值的过程 ，用于在渲染过程中实现纹理 效果。
纹理采样是计算机图形学中从 纹理图像中获取像素值的过程 ，用于在渲染过程中实现纹理 效果。
纹理采样是计算机图形学中从 纹理图像中获取像素值的过程 ，用于在渲染过程中实现纹理 效果。
06
高级技术
阴影生成
阴影算法
包括平面阴影、阴影贴图、光线追踪阴影等算法，用于在计算机 图形中生成逼真的阴影效果。
阴影的质量和效率
讨论如何平衡阴影的质量和渲染效率，以及如何处理动态光源和 复杂场景下的阴影生成。
环境贴图
环境贴图技术
介绍环境贴图技术的原理和应用，包 括如何使用环境贴图来模拟物体表面 的反射和折射效果。
和观赏性。
角色动画
通过计算机图形学技术，制作电 影中角色的动画效果，如表情、 动作等，使角色更加生动和逼真。
场景设计
利用计算机图形学技术，设计电 影中的场景模型和布局，为电影
提供逼真的背景和环境。
THANK YOU
感谢聆听
射线算法
通过发射射线穿过物体，判断射线与物体的 交点数，判断两个物体是否相交。
相交测试算法
通过计算两个物体的交点数和交点位置，判 断两个物体是否相交。
08
图形学应用案例
游戏开发中的图形学应用
游戏画面渲染
利用计算机图形学技术，将游戏 中的场景、角色、道具等元素进 行渲染，生成逼真的画面效果，
提升游戏体验。
由微软开发的用于DirectX的着色语言。
Cg (C for Graphics)
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。
计算机图形学复习资料
计算机图形学复习资料一、 选择题（10）1，P23圆的特征；2，P37多边形裁剪；3，一般打印机使用的颜色模型：CMY ；4，P40反走样；5，P29区域填充递归算法 二、 填空题（10）1， P25扫描线算法；2，P48，射线法；3，P57曲面三种表示；4，P66Bizier 曲线 5，P133Phone 光照明模型通过什么系数来改变颜色。
三、 判断题（10) 四、 名词解释（20）1，反走样：用离散量表示连续量引起的失真现象称之为走样,用于减少或消除这种效果的技术称为反走样 2， 光栅化：确定最佳接近图形的像素集合，并用指定属性写像素的过程3， 消隐：要消除二义性，就必须在绘制时消除被遮挡的不可见的线或面，习惯上称作消除隐藏线和隐藏面，简称为消隐。
4， 区域填充：指先将区域的一点赋予指定的颜色，然后将该颜色扩展到整个区域的过程5，几何纹理：是指在物体表面形成具有凸凹不平的粗糙感的一种纹理，它是由扰动物体表面的法线方向而生成的。
五、 简答题（20） 1，计算机图形学的六个应用领域：计算机辅助设计与制造；可视化；真实感图形实时绘制与自然景物仿真；计算机动画；用户接口；计算机艺术；2，局部光照模型与整体光照明模型的区别：局部光照明模型：仅处理光源直接照射物体表面的光照明模型。
整体光照明模型：可以处理物体之间光照的相互作用的模型。
3，P58曲线用参数方程表示的优势；4，P37 Sutherland —Hodgman 多边形裁剪算法思想：该算法的基本思想是每次用窗口的一条边界及其延长线来裁剪多边形的各边。
多边形通常由它的顶点序列来表示，经过裁剪规则针对某条边界裁剪后，结果形成新的顶点序列，又留待下条边界进行裁剪，…，直到窗口的所有边界都裁剪完毕，算法形成最后的顶点序列，才是结果多边形（它可能构成一个或多个多边形）。
六、 综合题（30）二次Bizier 曲线计算题，P69二次曲线公式：；例题1：若将二次参数曲线{Q(t)=[1,0]+[-2,0]t+[2,1]t 2,t ∈[0,1]}转换成Bezier 曲线形式，则该Bezier 曲线控制顶点P0、P1、P2的坐标应该为多少？并画出曲线的形状解：Q(t)=(1-t)2P0+2(1-t)tP1+t 2P2=P0+2(P1-P0)t+(P0-2P1+P2)t 2例题2：给定xoy 平面上特征多边形顶点P0(0,0)，P1(16,48)，P2(64,64)，P3(80,32)，定义一条Bezier 曲线，用递推算法求点P(1/4)，并用几何作图表示。
计算机图形学考试复习资料
计算机图形学1. OpenGL中定义三维点使用glVertex3f()函数。
2. OpenGL中，glRotatef函数用于旋转。
3. 全景图不属于非真实感绘制。
4. 以下点、线、面、体属于几何属性。
5. 显示上的RGB中，R指的是红颜色。
6. 分辨率为640*480的图像是307200像素。
7. 非几何属性不包括面。
8.在下列叙述语句中，错误的论述为在光栅扫描图形显示器中，所有图形都按矢量直接描绘显示，不存在任何处理。
9. 边塌陷(Edge Collapse)通过将两个点变为一个点来删除一条边，对体模型来说，一次操作将删除2个三角形、3条边和1个顶点。
10. 三维图形绘制流水线一般分为五个阶段，第1阶段是场景描述。
11. 类似于三角形带或三角形扇这样的复合结构，将把处理与传输m个三角形的代价从3m个顶点降到m+2个顶点。
12. 在三维变换流程图中，视点坐标系到图像坐标系的变换是投影变换，13. 世界上第一部完全用计算机动画制作的电影是玩具总动员。
14.在三维变换流程图中，图像坐标系到规格化设备坐标系的变换是设备变换。
15. Whitted不是曲线表示方法。
16. 脸部表情动画主要方法不包括轴变形。
17. 当帧频达到72或以上时，显示速度上的差异人眼已难以区分了。
18. 1000万像素的相机拍摄的图像最大可能是3648X2736分辨率。
19. (4,8,2)是坐标 (2,4)的齐次坐标。
20. Phong镜面反射光照模型用I=KaIa+KdIecosα+KsIecosnγ表示。
21. OpenGL使用glClearColor()函数设置当前的背景色。
22. GUI是图形用户界面。
23.景物空间消隐的时间复杂度为O(N)。
（n为物体个数，N为像素个数）24. 显示上的RGB中，G指的是绿颜色。
25. Phong Shading明暗处理是：多边形内部各点处的法向量则通过对多边形顶点处法向量的双线性插值得到，再计算每一点的光亮度。
《计算机图形学教学资料》期终复习提纲yx
目
CONTENCT
录
• 计算机图形学概述 • 基本概念与原理 • 图形绘制算法 • 三维计算机图形学 • 图形学中的计算机图形软件 • 期终复习题及答案解析
01
计算机图形学概述
计算机图形学定义
计算机图形学是研究计算机生成和操作图形的科学 。
它涵盖了从简单的几何图形到复杂的图像和动画的 所有内容。
详细描述
了解光照模型的基本概念和算法，包括漫反射、镜面反射、阴影等，掌握材质的基本属性和纹理映射 技术，理解光照和材质对三维图形渲染的影响。
动画与渲染
总结词
掌握三维动画和渲染技术。
VS
详细描述
了解三维动画的基本原理和技术，包括关 键帧动画、骨骼动画、动力学模拟等，掌 握常见的渲染引擎和渲染技术，理解实时 渲染和离线渲染的区别和应用场景。
图形软件
介绍常见的图形软件及其功能，如Adobe Photoshop、Blender等。
渲染流程
简要描述图形渲染的基本流程，如光栅化、纹理映射等。
第三章 图形变换与投影
01
02
03
二维图形变换
介绍平移、旋转、缩放等 基本变换及其矩阵表示。
三维图形变换
引入三维变换的概念，如 旋转矩阵、齐次坐标等。
投影变换
粒子系统
粒子系统是一种模拟自然现象或抽象效果的算法。
粒子系统由大量粒子组成，每个粒子具有位置、速度、颜色等属性，通过物理定律 和随机因素影响粒子的运动和变化。
粒子系统可以模拟烟雾、火焰、水流等自然现象，也可以用于制作抽象艺术和动画 效果。
04
三维计算机图形学
基础知识
总结词
掌握三维计算机图形学的基本概念、 原理和算法。
计算机图形学复习题
人机交互（HCI）是研究人与计算机之 间交互方式的科学，旨在提高交互的 效率和用户体验。
HCI设计应遵循明确性、反馈、顺序、可控 性等原则。
HCI设计方法包括任务分析、流程 图、线框图、原型等。
UI设计与用户体验优化
UI即用户界面(User Interface)，是计算机系统中与用户交互的图形界面。 UI设计应考虑用户需求、操作习惯、文化背景等因素，以提高用户体验。 用户体验优化可以从易用性、美观度、个性化等方面入手。
计算机动画
关键帧动画
利用计算机技术生成连续的、平滑的图像序 列，以实现动态视觉效果。
通过手动创建一系列关键帧，描述对象的位 置、形状、颜色等属性的变化，然后通过插 值技术生成中间帧。
实时动画
3D建模
利用计算机图形学技术实时生成图像序列， 以达到交互式的动态效果。
使用三维几何模型描述物体形状、位置和光 照等属性，然后通过渲染技术生成二维图像 。
3
计算机图形学旨在为人们提供真实、生动、高 效的视觉效果，提升人们对事物的认识和理解 。
计算机图形学发展历程
1950年代，计算机图形学开始萌芽，主要应用于 科学可视化领域。
1990年代，计算机图形学在影视制作、游戏开发 、虚拟现实等领域得到广泛应用。
1980年代，随着个人电脑和图形用户界面的普及 ，计算机图形学进入快速发展阶段。
近年来，随着深度学习和人工智能的发展，计算 机图形学在图像识别、风格迁移、生成模型等方 面取得了重大突破。
计算机图形学应用领域
影视制作
计算机图形学为影视制作提供了强 大的视觉效果，包括场景设计、角 色造型、特效制作等。
游戏开发
游戏中的场景、角色、道具等都需 要计算机图形学的支持，以提供逼 真的视觉体验。
计算机图形学应用复习资料
计算机图形学应用复习资料计算机图形学作为一门研究如何利用计算机生成、处理和显示图形的学科，在众多领域都有着广泛而重要的应用。
以下是对计算机图形学应用的详细复习资料。
一、计算机辅助设计（CAD）在工业设计领域，CAD 系统是计算机图形学应用的重要体现。
设计师可以使用 CAD 软件创建精确的二维和三维模型，对产品进行设计、分析和优化。
例如，汽车制造商可以利用 CAD 设计汽车的外观和内部结构，在计算机中模拟零部件的装配，提前发现潜在的问题，并进行改进。
CAD 软件提供了丰富的绘图工具和参数化设计功能，使得设计师能够快速生成复杂的几何形状，并对其进行尺寸标注、公差分析等操作。
此外，还可以进行渲染，以获得逼真的视觉效果，帮助决策者更好地评估设计方案。
二、影视与动画制作计算机图形学在影视和动画行业中发挥着关键作用。
通过3D 建模、动画制作和特效合成等技术，为观众带来了震撼的视觉体验。
在 3D 建模方面，艺术家可以创建各种角色、场景和道具的模型。
这些模型具有高度的细节和真实感，可以根据需要进行材质、纹理和光照的设置。
动画制作则涉及到角色的动作设计和关键帧的设定。
利用计算机图形学的算法，可以实现自然流畅的动画效果，如人物的行走、奔跑、表情变化等。
特效合成更是让影视作品充满奇幻色彩。
爆炸、火焰、水流等特效都可以通过计算机图形学技术逼真地呈现出来，增强了影片的观赏性和吸引力。
三、游戏开发游戏行业是计算机图形学应用的热门领域之一。
精美的游戏画面能够吸引玩家，提升游戏的沉浸感。
游戏中的场景、角色和道具都需要通过图形学技术进行建模和渲染。
实时渲染技术使得玩家在游戏过程中能够快速看到逼真的画面效果，而离线渲染则常用于制作高质量的游戏宣传视频和过场动画。
此外，物理模拟也是游戏中的重要组成部分。
例如，物体的碰撞、重力效果、布料的飘动等，都需要通过图形学中的物理引擎来实现，增加游戏的真实感和趣味性。
四、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）VR 和 AR 技术为用户带来了全新的交互体验，而计算机图形学是实现这些技术的核心。
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《计算机图形学》复习提纲
第一章绪论
1、计算机图形学的概念。
计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。
计算机图形学计算机科学中，最为活跃、得到广泛应用的分支之一。
2、计算机图形学的主要研究内容。
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，构成了计算机图形学的主要研究内容。
具体包括图形硬件、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，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。
3、图形与图像的概念，以及它们的区别。
图象纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息。
图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图。
图形含有几何属性，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。
图形：用一组指令集合来描述图形的内容，如描述构成该图的各种图元位置维数、形状等。
描述对象可任意缩放不会失真。
图像：用数字任意描述像素点、强度和颜色。
描述信息文件存储量较大，所描述对象在缩放过程中会损失细节或产生锯齿。
4、计算机图形学的主要应用领域。
计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）
网络环境下进行异地异构系统的协同设计
基于工程图纸的三维形体重建
数据可视化，包括医学领域的可视化
真实感图形实时绘制与自然景物仿真
真实感图形实时绘制
野外自然景物的模拟
非真实感绘制
真实物体的三维信息的输入
第二章C语言的图形功能1、掌握常见C语言中图形函数的功能和基本用法。
第三章基本图形的生成算法
1、直线的生成算法：数值微分算法和中点画线法。
能够利用该算法实现任意斜率直线的生成（重点是斜率绝对值大于1的情况）。
总P131
2、区域填充的基本概念，区域填充的两大算法：
区域填充的扫描线算法：活性边表，新边表，交点的取舍，填充扩大化问题的处理等。
种子填充算法：四向算法和八向算法，填充的顺序，算法的缺陷和改进。
3、走样和反走样的概念，常见的反走样技术。
走样与反走样的关系，走样是绝对的，反走样是相对的，反走样只能是减小或者是减弱走样带来的影响，而不是彻底消除走样（类似于误差）。
走样（Aliasing）：光栅系统在理论上只能用光栅网格上的象素近似地描绘平滑的直线、多边形和诸如圆与椭圆那样的曲线图元的边界。
它引起了锯齿或阶梯状，这种视觉人工痕迹是信号处理理论中被称为走样的错误采样的表现。
反走样（Antialiasing）：用于减少或消除走样（Aliasing）效果的技术，就称为反走样(antialiasing)。
反走样的主要方法：①提高分辨率②简单区域取样③加权区域取样
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，但此方法代价太大。
②简单区域采样：将直线段看作具有一定宽度的狭长矩形；当直线段与某象素有交时，求出两者相交区域的面积；根据相交区域的面积，确定该象素的亮度值。
求相交区域的近似面积的离散计算方法：将屏幕象素分割成n个更小的子象素；计算中心点落在直线段内的子象素的个数k；k/n为线段与象素相交区域面积的近似值。
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，特别是当直线是一条接近水平或接近垂直的直线时，这种现象就会比较突出。
③加权区域采样：采用圆锥形滤波器，圆锥的底圆中心在当前像素，底圆半径为一个像素，锥高为1。
当直线条经过该像素时，该像素的灰度值是在二者相交区域上对滤波器（函数w）进行积分的积分值。
4、图形裁剪的概念，直线的裁剪算法，重点掌握多边形的裁剪。
直线裁剪的位置编码问题，直线与裁剪边交点的求解。
多边形裁剪的具体实现和处理过程。
裁剪：求出图形在窗口内的部分进行显示，或者说显示图形时把窗口外的部分裁剪掉
第四章图形变换的矩阵方法
1、图形变换的基本概念。
图形变换是指对计算机生成的图形进行变换的技术,它是计算机图形学中较为基础的内容之一。
通过图形变换可以从简单图形生成复杂图形;可以从某一个图形得到多个其它图形;可用二维图形表示三维形体;可对静态图形经过快速变换而获得图形的动态显示效果;当图形具有一定的规律性时,还可以使绘图程序简单化。
2、图形变换的数学基础，齐次坐标的概念，引入齐次坐标的目的。
齐次坐标与规范化的齐次坐标。
齐次坐标：将一个原本是n维的向量用一个n+1维向量来表示。
目的：齐次坐标提供了用矩阵运算把二维、三维甚至高维空间中的一个点集(图形)从一个坐标空间变换到另一个坐标空间的有效而统一的方法。
用齐次坐标可以表示无穷远点
齐次坐标在图形几何变换中的另一个应用是:如某点S(60000,50000)在16位计算机上表示则大于32767的最大坐标值,需要进行复杂的操作。
3、二维图形变换，各种基本变换的矩阵，重点是组合变换。
4、掌握基本的三维图形变换矩阵。
5、投影的分类，重点掌握三面投影图。
分类：根据投影中心与投影平面之间距离的不同, 投影可分为平行投影和透视投影。
平行投影的投影中心与投影平面之间的距离为无穷大, 而对透视投影, 这个距离是有限的。
6、窗口和视区的概念，以及二者间的变换。
窗口是指在Windows操作系统中,由应用软件设置的一个虚拟区域,它可以被激活、变为无效、在屏幕上移动和改变大小等。
在计算机图形学中,把在用户坐标系中需要进行观察和处理的一个坐标区域称为窗口。
视区：窗口映射到显示设备上的区域。
窗口-视区变换（）的要求在保持一定比例关系的前提下, 把窗口中的点(x W,y W)变换为视区中的点(x V,y V)。
更确切地说, 在窗口中点(x W,y W)到左边线的距离和窗口在x方向的长度之比, 与在视区中相应点(x V,y V)到左边线的距离和视区在x 方向的长度之比, 应该是相等的。
同样, 在y方向也保持这种比例关系。
第五章 工程上常用的曲线曲面
1、曲线和曲面的分类。
曲线分为规则曲线和拟合曲线(不规则曲线)两大类。
所谓规则曲线就是具有确定描述函数的曲线, 如直线、 圆锥曲线等。
曲面分为规则曲面和拟合曲面(不规则曲面)两大类。
规则曲面就是具有确定描述函数的曲面, 如圆柱、 圆锥、 圆球等回转曲面、 螺旋面等。
由离散特征点构造函数来描述的曲面称为拟合曲面, 也称自由曲面。
如Coons 曲面、 Bézier 曲面、 B 样条曲面等。
2、曲线和曲面的表示方式。
三维空间上连续的单值参数曲线可定义为
10)()
()(≤≤⎪⎩⎪⎨⎧===t t z z t y y t x x
它是三维空间上的一个有界点集, t =0和t =1分别为参数曲线的两个端点参数。
曲面有显式、 隐式和参数表示, 但是在计算机图形学上,参数曲面更便于用计算机表示和构造。
一张矩形域上的由曲线边界包围具有一定连续性的、 单值的曲面片的参数方程为
[]1,0,),()
,(),(∈⎪⎩⎪⎨⎧===ωωωωu u z z u y y u x x
3、参数曲线和曲面的常用术语：切线、法线、曲率、插值、逼近和拟合。
4、Bezier曲线的数学表达，性质。
重点是二次Bezier曲线。
总345
Bezier曲线定义：给定n+1个控制顶点Pi(i=0~n) ,则Bezier曲线定义为：P(t)=∑Bi,n(t)Pi u∈[0,1]
其中：Bi,n(t)称为基函数.
Bi,n(t)=Ci nti (1-t)n-i
Ci n=n!/(i!*(n-i)!)
二、Bezier曲线性质
1、端点性质：
a）P(0)=P0, P(1)=Pn, 即：曲线过二端点.
b）P’(0)=n(P1-P0), P’(1)=n(Pn-Pn-1)
即：在二端点与控制多边形相切.
2、凸包性：Bezier曲线完成落在控制多边形的凸包内.
3、对称性：由Pi与Pn-i组成的曲线,位置一致,方向相反.
4、包络性：Pn (t)=(1-t)Pn-1 (t)+tPn-1 (t)。