計算機圖形學知識點

1、1、計算機圖形系統(tǒng)硬件：圖形輸入、處理、顯示、存儲、輸出等設備軟件：圖形生成、顯示、處理算法以及圖形數(shù)據(jù)存儲、交換格式等2、硬件設備的發(fā)展：圖形顯示器是計算機圖形學中的關鍵設備新線顯示器一一存儲管式顯示器一一刷新式光柵掃描顯示器一一液晶顯示器和等離子顯示器3、隨機掃描顯示器：（由電子束的隨機運動產生光點）隨機掃描方式指屏幕上的圖形是按矢量線段一筆一筆畫出的，其順序完全按用戶的繪圖指令來決定。又稱為畫線式顯示器、矢量式顯示器存儲管式顯示器：【特點】不需刷新，價格較低，缺點是不具有動態(tài)修改圖形功能，不適合交互式液晶顯示器：體積小,輻射弱等離子顯示器：平板式、透明。顯示圖形無鋸齒現(xiàn)象；不需要刷新緩沖

2、存儲器。4、輸入設備：將各種形式的信息轉換成適宜計算機處理的形式圖形輸入設備從邏輯上分為6種：定位（Locator）、筆劃（Stroke）、數(shù)值（Valuator）、選擇（Choice）、拾?。≒ick）、字符串（String）5、計算機圖形學算法研究的發(fā)展：1）光柵掃描圖形生成；2）圖形變換；3）真實感圖形生成；4）幾何建模；5）曲線與曲面生成算法；6）圖形學應用算法計算機圖形學的應用領域：圖形用戶界面、計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）、科學計算可視化、地理信息系統(tǒng)、娛樂、計算機藝術、虛擬現(xiàn)實、逆向工程6、計算機圖形：計算機圖形是通過計算機利用算法在專用顯示設備上設計和構造出來的。7、

3、計算機視覺與模式識別：圖形學的逆過程，分析和識別輸入的圖像并從中提取二維或三維的數(shù)據(jù)模型（特征）。手寫體識別、機器視覺。8、逆向工程：也稱反求工程、反向工程）是一種現(xiàn)代化新產品開發(fā)技術，解決了由產品實物模型到產品數(shù)字模型，進而作修改和詳細設計，快速開發(fā)出新產品的過程，為現(xiàn)代設計方法和快速原型制造等提供了技術支持。9、計算機圖形學研究的內容：圖形的輸入、表示（存儲）、處理、顯示與輸出。1、圖形顯示設備：是一個畫點設備?？梢园压鈻艌D形顯示器看成許多離散點組成的矩陣，每個點都可以發(fā)光2、幀緩沖存儲器：是一大塊連續(xù)存儲空間作用：存放畫面的數(shù)字信息。說明：幀緩沖存儲器即通常所說的顯存。幀緩沖存儲器中單元

4、的數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同，單元與像素一一對應，各單元的數(shù)值決定了其對應的像素的顏色。通常的顯示卡所包含的主要部件即為視頻控制器與幀緩沖存儲器。視頻控制器是負責刷新的部件，它建立了幀緩沖存儲器單元與屏幕像素之間的一一對應。3、位平面：光柵中的每個像素在幀緩沖存儲器中至少要有1位（bit）,每個像素一位的存儲容量稱為位平面（bitplane）。說明：畫面就是由幀緩沖器中的這些位信息組成的。由于一個二進制位只有兩個狀態(tài)，所以單獨一個位平面只能產生黑白（單色）顯示。由于幀緩沖器是數(shù)字設備，而光柵顯示器是模擬設備，所以將幀緩沖器中的信息讀出并在光柵CRT顯示器上顯示時需要將數(shù)字量轉換成模擬量。這個

5、工作由數(shù)模轉換器（DAC笳成。幀緩沖存儲器中的每一個像素，只有在讀出并轉換為模擬量以后才能顯示在熒光屏上。如果增加幀緩沖存儲器的位平面數(shù)，光柵顯示器就可以表示彩色或不同的灰度級。4、光柵化：把物體的數(shù)學描述以及與物體相關的顏色信息轉換為屏幕上的像素的過程。5、計算機圖形軟件的分類：通用編程軟件包和專業(yè)應用圖形軟件包幾何造型平臺：ACIS和Parasolid通用編程軟件包：常常是圖形庫,提供了生成各種圖形、實現(xiàn)圖形的處理和輸入輸出操作、控制和處理各種圖形設備以及交互過程中的各種事件，如GLGLOpenGLOpenGL專業(yè)應用圖形軟件包：專業(yè)應用圖形軟件包是具有圖形處理能力的交互式圖形軟件系統(tǒng)，為

6、非程序員提供的而且往往應用于某個或某些領域，如AutoCADAutoCAD、3DSMAX3DSMAX等。6、產生彩色的常用方法：射線穿透法、影孔板法7、影孔板類型：點狀、柵格式、溝槽式8、與光柵掃描顯示器有關的幾個概念掃描線與掃描順序、一幀（Frame）、水平回掃期、垂直回掃期、逐行掃描、隔行掃描9、可視角度：視線與屏幕中心法向成一定角度時，人們就不能清晰地看到屏幕圖象，而那個能看到清晰圖象的最大角度被我們稱為可視角度。一般所說的可視角度是指左右兩邊的最大角度相加。10、液晶顯示器分辨率：指其真實分辨率，表示水平方向的像素點數(shù)與垂直方向的像素點數(shù)的乘積。11、計算機圖形軟件的分類：通用編程軟件

7、包和專業(yè)應用圖形軟件包幾何造型平臺：ACIS和Parasolid12、圖形標準:圖形系統(tǒng)及其相關應用系統(tǒng)中各界面之間進行數(shù)據(jù)傳送和通信的接口標準，以及供圖形應用程序調用的子程序功能及其格式標準，前者稱為數(shù)據(jù)及文件格式標準，后者稱為子程序界面標準。制定目的:為了在不同的計算機系統(tǒng)和外設之間進行圖形應用軟件的移植移植性包括：應用程序在不同系統(tǒng)之間的可移植性、應用程序與圖形設備的無關性、圖形數(shù)據(jù)的可移植性、程序員層次的可移植性13、應用接口：應用程序與圖形軟件的接口,隔離了應用程序與處理圖形的實際物理設備的聯(lián)系保證了應用程序在不同系統(tǒng)之間的可移植性虛擬圖形設備接口：圖形軟件及其外部設備之間的接口，保

8、證了圖形軟件與圖形外部設備的無關性。數(shù)據(jù)接口:規(guī)定了記錄圖形信息的數(shù)據(jù)文件的格式，使得軟件與軟件之間可以交換圖形數(shù)據(jù)。14、GL（GraphicLibrary）圖形程序庫，UNIX下運行，OpenGL微機，分類：基本圖素；坐標變換；設置屬性和顯示方式；I/O處理；真實圖形顯示。15、Windows程序設計是針對事件或消息的處理進行。Windows程序的執(zhí)行順序取決于事件發(fā)生的順序，程序的執(zhí)行順序是由順序產生的消息驅動的，但是消息的產生往往并不要求有次序之分。16、應用程序框架：指的是用于生成一般的應用程序所必須的各種面向對象的軟件組件的集成集合。17、類庫：一個可以在應用程序中使用的相互關聯(lián)的

9、C+的集合。來源：隨編譯器一起提供的（MFC）、由其他軟件公司銷售的、由用戶自己開發(fā)的18、VisualC+程序設計框架：以My為工程名，VC+自動生成的類：CMyApp類、CMyFrame類、CMyDoc類、CMyView類（“文檔一視圖”結構）19、OpenGL：圖形硬件的一個軟件接口（是一種應用程序編程接口，而不是一種編程語言）。20、OpenGL的背景情況：OpenGL（opengraphicslibrary,開放性圖形庫）是以SGI的GL三維圖形庫為基礎制定的一個開放式三維圖形標準。22、OpenGL的主要功能：繪制模型、各種變換、著色模、光照處理、紋理映射、位圖和圖像、制作動畫、選

10、擇和反饋、點線和多邊形的反走樣技術、特殊效果（深度暗示、運動模糊、霧化）。23、OpenGL提供了描述點、線、多邊形的繪制機制。它們通過glBegin（）函數(shù)和glEnd（）函數(shù)配對來完成。glBegin（）函數(shù)有一個類型為Glenum的參數(shù)，gLEnd（）函數(shù)標志著形狀的結束，該函數(shù)沒有參數(shù)。24、OpenGl函數(shù)及結構：1）核心庫，函數(shù)以gl開頭；2）實用庫，函數(shù)以glu開頭；3）輔助庫，函數(shù)以aux開頭4）Windows專用函數(shù)，用于連接OpenGL和Windows窗口系統(tǒng)，以wgl開頭5）實用函數(shù)工具包（GLUT提供了與任意屏幕窗口系統(tǒng)進行交互的函數(shù)庫，函數(shù)以glut開頭。1、為什么要

11、研究真實感圖形學？真實感圖形繪制是計算機圖形學研究的重要內容之一，簡單地講，真實感圖形繪制就是借助數(shù)學、物理、計算機等學科的知識在計算機二維顯示屏上產生三維場景的真實逼真圖像、圖形的過程。真實感圖形繪制在人們日常的工作、學習和生活中已經(jīng)有了非常廣泛的應用，如計算機輔助設計、多媒體教育、科學計算可視化、動畫制作、電影特技模擬、計算機游戲等許多方面，都可以看到真實感圖形在其中發(fā)揮了重要的作用，而且人們對于計算機在視覺感受方面的要求越來越嚴格，這就需要研究更多更逼真的真實感圖像生成算法。2、真實感圖形的生成技術：消隱技術、光照技術、物體表面細節(jié)的模擬、陰影的生成、圖形反走樣技術、用OpenGL生成真

12、實感圖形3、消隱技術：消除隱藏線、隱藏面（消除不可見的線和面，從而消除圖像二義性）真實圖形：經(jīng)過消隱得到的投影圖稱為物體的4、判別可見面算法的分類：按照實現(xiàn)時所基于的坐標系一一物空間算法和像空間算法物空間算法：在定義、描述物體的世界坐標系中實現(xiàn)的。優(yōu)點：精度高，與機器精度相同在工程應用方面特別有用像空間算法:在觀看物體的屏幕坐標系下實現(xiàn)的。（局限于屏幕的分辨率）5、物空間算法和像空間算法顯著區(qū)別：在于算法所需要的計算量不同。6、為什么判別可見面算法并非在物空間實現(xiàn)？1）判別可見面的算法離不開排序2）排序一般是基于體、面、邊或點到視點的距離3）判別可見面的算法的效率很大程度上取決于排序的效率4）

13、掃描線的方式實現(xiàn)像空間算法時容易利用連貫性質，使得像空間算法更具效率連貫性：是物體特征變化趨勢具有局部不變性。8、提高消隱算法效率的方法：利用連貫性、包圍盒技術、背面剔除、區(qū)域分割技術、物體分層表示9、消隱的基本（核心）問題：排序10、整體排序：畫家算法算法思想：1）按多邊形離觀察者的遠近來建立一張表-距觀察者遠的優(yōu)先級低，近的優(yōu)先級高。2）如果這張表能正確地建立好，那么只要從優(yōu)先級低的多邊形開始，依次把多邊形的顏色填入幀緩沖存儲器中以形成該多邊形的圖形3）直到優(yōu)先級最高的多邊形的圖形送入幀緩沖器后，整幅圖就顯示好了。11、點排序：Z緩沖器算法優(yōu)點:算法簡單、穩(wěn)定，便于硬件加速，不需要整個場景

14、的幾何數(shù)據(jù)缺點:需要Z緩沖器，計算復雜度大需要計算的像素深度值次數(shù)=多邊形個數(shù)*多邊形平均占據(jù)的像素個數(shù)12、消除隱藏面主要算法包括：畫家算法、Z緩沖區(qū)（Z-Buffer）算法、掃描線Z-buffer算法、區(qū)間掃描線算法、區(qū)域子分割算法光線投射算法1 、Bresenham算法基本思想助于一個誤差量（直線與當前實際繪制像素點的距離），來確定下一個像素點的位置。算法的巧妙之處在于采用增量計算，使得對于每一列，只要檢查誤差量的符號，就可以確定該下一列的像素位置。是應用最廣泛的直線掃描轉換算法！2、掃描線算法目標利用相鄰像素之間的連貫性，提高算法效率處理對象非自交多邊形（邊與邊之間除了頂點外無其它交點）基本思想按掃描線順序，計算掃描線與多邊形的相交區(qū)間，再用要求的顏色顯示這些區(qū)間的像素，即完成填充工作。步驟（1）求交（2）排序（3）配對（4）填色3、活性邊表（AET）:把與當前掃描線相交的邊稱為活性邊，并把它們按與掃描線交點x坐標遞增的順序存放在一個鏈表中4、區(qū)域填充算法區(qū)域指已經(jīng)表示成點陣形式的填充圖形，它是像素的集合。區(qū)域可采用內點表示和邊界表示兩種表示形式。區(qū)域可分為4向連通區(qū)域和8向連通區(qū)域。區(qū)域填充