武漢大學計算機圖形學復習知識點

1、第一章狹義圖形：計算機繪制的畫面。狹義圖像：輸入設備捕捉的實際場景畫面或以數(shù)字化形式存儲的任意畫面。計算機圖形：用計算機加以表示，處理，存儲，顯示，并作用于人視覺系統(tǒng)的客觀對象。構(gòu)成圖形的要素：形狀控制要素和屬性控制要素 形狀控制要素：用歐氏幾何或者過程式方法表示的有關圖形對象的輪廓形狀，如點線面、多面體等。 屬性控制要素：對圖形對象的顯示方式有控制作用的屬性信息，如寬度，線形，填充模式，顏色，材質(zhì)。圖形表示方法：點陣表示法和參數(shù)表示法 點陣表示法：通過枚舉圖形中所有的點來表示圖形，叫做點陣圖或位圖。 參數(shù)表示法：分為圖形的形狀參數(shù)和屬性參數(shù)。 形狀參數(shù)：描述圖形的方程，分析表達式的系數(shù)，線段

2、，多邊形的端點。 屬性參數(shù)：顏色，線形。 叫做參數(shù)圖或圖形。 參數(shù)表示法(32B)存儲空間遠小于點陣表示法(1024*1024*3=3M).計算機圖形按繪制方式分:線框圖和真實感圖形。 線框圖：用點線描繪圖形的外部框架。 真實感圖形：在線框圖基礎上填色，紋理貼圖，光照處理后與真是圖形外觀接近的圖形。計算機圖形學定義：研究利用計算機進行數(shù)據(jù)和圖形之間相互轉(zhuǎn)換的方法技術(shù)。 研究硬件（顯示器、顯卡）軟件（圖形生成，處理，顯示）。計算機圖形系統(tǒng)概念：完成圖形設計設計的計算機，輸入硬件，軟件有機系統(tǒng)。 功能：圖形計算 圖形存儲 人機交互 輸入功能 輸出功能:軟拷貝輸出、硬拷貝輸出 結(jié)構(gòu)：圖形硬件（輸入，

3、顯示，硬拷貝輸出）+軟件第二章OpenGL:開放圖形庫 功能：繪制 變換 光照處理和材質(zhì)設置 著色 反走樣（鋸齒） 融合(透明) 霧化 位圖和圖像 紋理映射 動畫 庫函數(shù)：opengl核心庫（gl） opengl實用庫（glu） opengl工具庫（glut） opengl輔助庫（aux） windows專用庫（wgl） win32 api函數(shù)庫(無專用前綴)Opengl開發(fā)框架：opengl控制臺應用程序框架 mfc環(huán)境下opengl單文檔應用程序框架。Opengl和windows繪圖方式的差別：1、windows采用GDI繪圖； 2、opengl采用渲染上下文RC繪圖； 3、opengl采

4、用特殊的像素格式。像素格式設置基本圖元繪制：設置視口區(qū)和裁剪區(qū)，點繪制、線繪制、多邊形繪制第三章線段的生成：DDA畫線算法 中點畫線算法 bresenham畫線算法 并行畫線算法園的生成：中點畫圓算法 bersenham畫圓算法 多邊形： 凹多邊形：識別：相鄰兩向量乘積符號相同，則為凸多邊形 相鄰兩向量乘積符號有不同，則為凹多邊形 分割：向量法：延長大于180度的角的一條遍 旋轉(zhuǎn)法：旋轉(zhuǎn)使凹角一條邊與坐標軸重合 區(qū)域填充：掃描線填色算法 種子填色算法掃描線算法：頂點處理 水平線處理 種子填色算法：堆棧式種子填充算法 四鄰法種子填充算法字符：點陣字符 矢量字符圖元屬性控制：顏色:opengl使用

5、rgb顏色模式 點屬性：大小和顏色 線的屬性：線寬：標準線寬為1個像素 線型：實線 虛線 點線反走樣：繪制非水平垂直直線，多邊形，圓弧，橢圓產(chǎn)生鋸齒狀圖形的現(xiàn)象，成為走樣。 直線過取樣：高分辨率繪制，低分辨率顯示 區(qū)域取樣，根據(jù)一個像素被直線覆蓋的百分比確定亮度，90%面積覆蓋，最大亮度的90%。 像素移相:硬件實現(xiàn)，具有根據(jù)像素的小數(shù)部分移動電子束的能力。第四章曲線曲面表示方法：非參數(shù)表示法（顯式、隱式） 參數(shù)表示法Bezier曲線公式：一直幾個控制點 直線兩個 拋物線3個 第五章圖形的幾何變換齊次坐標表示二維幾何變換：二維平移變換 二維旋轉(zhuǎn)變換 二維縮放變換 反射變換錯切變換復合變換：復合

6、二維平移 復合二維選準 復合二維縮放 相對任一參考點的二維幾何變換 相對任一參考線的復合二維變換 第六章二維觀察二維觀察變換：概念：窗口 視區(qū) 觀察坐標系 規(guī)范化設備坐標系 變焦效果 整體縮放效果觀察坐標系變換：窗口到視區(qū)的變換：先縮放后平移裁剪算法：二維點裁剪 二維直線裁剪:參數(shù)公式裁剪法 Cohen_sutherland線段裁剪算法Sutherland_hodgman算法多邊形裁剪算法：僅適合凸多邊形文字裁剪：字符串裁剪分為3個精度:串精度 字符精度 像素精度第七章三維觀察三維觀察坐標系 世界坐標系向三維觀察坐標系變換投影變換: 平行投影：正投影:三視圖：正視圖 側(cè)視圖 俯視圖正軸測圖斜投

7、影 透視投影：遠大近小第八章交互式輸入技術(shù)與圖形用戶界面用戶接口模型：用戶 表示部分 對話控制 應用接口 轉(zhuǎn)換輸入控制方式： 請求方式 取樣方式 事件方式第九章三維圖像的表示圖像表示方法分類：規(guī)則圖像 非規(guī)則圖像三維基本圖像元素：點線環(huán)面體 環(huán)：外環(huán)正方向為逆時針 內(nèi)環(huán)正方向為順時針 沿環(huán)方向左側(cè)在面內(nèi) 右側(cè)在面外 面：一個面的法向量向外，稱為正向面 一個面的法向量向內(nèi) 稱為反向面幾何信息與拓撲關系：被描述形體在歐式空間內(nèi)位置，大小，方向 形體各分量的數(shù)目以及連接關系。規(guī)則歐式幾何對象表示： 邊界表示法： 幾何信息 拓撲關系：翼邊結(jié)構(gòu)表示 掃描表示法 構(gòu)造實體幾何法 八叉樹 BSP樹：對實體進

8、行不均等分割非規(guī)則對象表示：分形幾何：無限的自相似性：物體的整體和局部之間的細節(jié)無限重現(xiàn)。第十章真實感圖像繪制隱藏線面消隱：對象空間方法：判斷對象間的遮擋關系 圖像空間方法：投影到平面，比較z值大小 凸多邊形隱藏線消除：視線向量和平面法向量的家夾角（朝向體外）1、 夾角在0-90度之間，不可見面，成為后向面2、 夾角=90度 表面與視線平行 只能看見一條線3、 夾角在90-180度之間 可見面 成為前向面 凹多面體隱藏線消除：三種面：完全可見 部分可見 完全不可見 區(qū)域排序面消隱算法 深度緩存算法：把投影面分成若干個像素兩個緩存（幀緩存存顏色 z緩存存深度0-1） 深度大的顏色覆蓋深度小的 光

9、線投射算法 掃描線z緩沖區(qū)算法光照模型：簡單光照模型和整體光照模型 生成三維真實感圖形步驟：場景建模 投影變換、裁剪 消隱處理 光照處理 簡單光照模型：(環(huán)境光反射)P點反射強度： (直射光源漫反射)P點反射強度： (直射光源鏡面反射)： 物體表面光強計算： 光強衰減：基于簡單光照模型的多邊形繪制：恒定光強多邊形繪制（算一點光強代表一面相同） gouraud明暗處理 phong明暗處理陰影生成：生成物體的陰影，從而更真實景物表面細節(jié)模擬：常規(guī)紋理映射（貼圖） 凹凸紋理映射（表面法向量添加擾動函數(shù)）整體光照模型：整體環(huán)境光的漫反射替換為周圍環(huán)境光的鏡面反射光和環(huán)境規(guī)則透射光IC:直射光源反射光+漫反射光 IS:周圍環(huán)境光的鏡面反射光 IT:周圍環(huán)境光的透射光光線跟蹤：光線傳播的逆過程 步驟：1. 構(gòu)建初始光線路徑（視線）2. 構(gòu)建二叉光線跟蹤樹3. 遞歸計算根結(jié)點光強 遞歸結(jié)束條件：1. 光線射出場景2. 光線不與場景中的任何物體相交3. 被跟蹤的光線達到給定的層次4. 被跟蹤光線對像素亮度的貢獻小于預設閾值5. 光線與一個直射光源相交 包圍球包圍盒（減少對象求