武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)

1、第一章狹義圖形：計(jì)算機(jī)繪制的畫(huà)面。狹義圖像：輸入設(shè)備捕捉的實(shí)際場(chǎng)景畫(huà)面或以數(shù)字化形式存儲(chǔ)的任意畫(huà)面。計(jì)算機(jī)圖形：用計(jì)算機(jī)加以表示，處理，存儲(chǔ)，顯示，并作用于人視覺(jué)系統(tǒng)的客觀對(duì)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(guò)程式方法表示的有關(guān)圖形對(duì)象的輪廓形狀，如點(diǎn)線面、多面體等。 屬性控制要素：對(duì)圖形對(duì)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(diǎn)陣表示法和參數(shù)表示法 點(diǎn)陣表示法：通過(guò)枚舉圖形中所有的點(diǎn)來(lái)表示圖形，叫做點(diǎn)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(dá)式的系數(shù)，線段

2、，多邊形的端點(diǎn)。 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(chǔ)空間遠(yuǎn)小于點(diǎn)陣表示法(1024*1024*3=3M).計(jì)算機(jī)圖形按繪制方式分:線框圖和真實(shí)感圖形。 線框圖：用點(diǎn)線描繪圖形的外部框架。 真實(shí)感圖形：在線框圖基礎(chǔ)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)定義：研究利用計(jì)算機(jī)進(jìn)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(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概念：完成圖形設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，輸入硬件，軟件有機(jī)系統(tǒng)。 功能：圖形計(jì)算 圖形存儲(chǔ) 人機(jī)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(kāi)放圖形庫(kù) 功能：繪制 變換 光照處理和材質(zhì)設(shè)置 著色 反走樣（鋸齒） 融合(透明) 霧化 位圖和圖像 紋理映射 動(dòng)畫(huà) 庫(kù)函數(shù)：opengl核心庫(kù)（gl） opengl實(shí)用庫(kù)（glu） opengl工具庫(kù)（glut） opengl輔助庫(kù)（aux） windows專(zhuān)用庫(kù)（wgl） win32 api函數(shù)庫(kù)(無(wú)專(zhuān)用前綴)Opengl開(kāi)發(fā)框架：opengl控制臺(tái)應(yīng)用程序框架 mfc環(huán)境下opengl單文檔應(yīng)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(shè)置基本圖元繪制：設(shè)置視口區(qū)和裁剪區(qū)，點(diǎn)繪制、線繪制、多邊形繪制第三章線段的生成：DDA畫(huà)線算法 中點(diǎn)畫(huà)線算法 bresenham畫(huà)線算法 并行畫(huà)線算法園的生成：中點(diǎn)畫(huà)圓算法 bersenham畫(huà)圓算法 多邊形： 凹多邊形：識(shí)別：相鄰兩向量乘積符號(hào)相同，則為凸多邊形 相鄰兩向量乘積符號(hào)有不同，則為凹多邊形 分割：向量法：延長(zhǎng)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(biāo)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)屬性：大小和顏色 線的屬性：線寬：標(biāo)準(zhǔn)線寬為1個(gè)像素 線型：實(shí)線 虛線 點(diǎn)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(guò)取樣：高分辨率繪制，低分辨率顯示 區(qū)域取樣，根據(jù)一個(gè)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(shí)現(xiàn)，具有根據(jù)像素的小數(shù)部分移動(dòng)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(gè)控制點(diǎn) 直線兩個(gè) 拋物線3個(gè) 第五章圖形的幾何變換齊次坐標(biāo)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(cuò)切變換復(fù)合變換：復(fù)合

6、二維平移 復(fù)合二維選準(zhǔn) 復(fù)合二維縮放 相對(duì)任一參考點(diǎn)的二維幾何變換 相對(duì)任一參考線的復(fù)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(biāo)系 規(guī)范化設(shè)備坐標(biāo)系 變焦效果 整體縮放效果觀察坐標(biāo)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(diǎn)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(gè)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(biāo)系 世界坐標(biāo)系向三維觀察坐標(biāo)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(cè)圖斜投

7、影 透視投影：遠(yuǎn)大近小第八章交互式輸入技術(shù)與圖形用戶(hù)界面用戶(hù)接口模型：用戶(hù) 表示部分 對(duì)話控制 應(yīng)用接口 轉(zhuǎn)換輸入控制方式： 請(qǐng)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(lèi)：規(guī)則圖像 非規(guī)則圖像三維基本圖像元素：點(diǎn)線環(huán)面體 環(huán)：外環(huán)正方向?yàn)槟鏁r(shí)針 內(nèi)環(huán)正方向?yàn)轫槙r(shí)針 沿環(huán)方向左側(cè)在面內(nèi) 右側(cè)在面外 面：一個(gè)面的法向量向外，稱(chēng)為正向面 一個(gè)面的法向量向內(nèi) 稱(chēng)為反向面幾何信息與拓?fù)潢P(guān)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(guān)系。規(guī)則歐式幾何對(duì)象表示： 邊界表示法： 幾何信息 拓?fù)潢P(guān)系：翼邊結(jié)構(gòu)表示 掃描表示法 構(gòu)造實(shí)體幾何法 八叉樹(shù) BSP樹(shù)：對(duì)實(shí)體進(jìn)

8、行不均等分割非規(guī)則對(duì)象表示：分形幾何：無(wú)限的自相似性：物體的整體和局部之間的細(xì)節(jié)無(wú)限重現(xiàn)。第十章真實(shí)感圖像繪制隱藏線面消隱：對(duì)象空間方法：判斷對(duì)象間的遮擋關(guān)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?jiàn)A角（朝向體外）1、 夾角在0-90度之間，不可見(jiàn)面，成為后向面2、 夾角=90度 表面與視線平行 只能看見(jiàn)一條線3、 夾角在90-180度之間 可見(jiàn)面 成為前向面 凹多面體隱藏線消除：三種面：完全可見(jiàn) 部分可見(jiàn) 完全不可見(jiàn) 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(gè)像素兩個(gè)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(jiǎn)單光照模型和整體光照模型 生成三維真實(shí)感圖形步驟：場(chǎng)景建模 投影變換、裁剪 消隱處理 光照處理 簡(jiǎn)單光照模型：(環(huán)境光反射)P點(diǎn)反射強(qiáng)度： (直射光源漫反射)P點(diǎn)反射強(qiáng)度： (直射光源鏡面反射)： 物體表面光強(qiáng)計(jì)算： 光強(qiáng)衰減：基于簡(jiǎn)單光照模型的多邊形繪制：恒定光強(qiáng)多邊形繪制（算一點(diǎn)光強(qiáng)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(shí)景物表面細(xì)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(dòng)函數(shù)）整體光照模型：整體環(huán)境光的漫反射替換為周?chē)h(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?chē)h(huán)境光的鏡面反射光 IT:周?chē)h(huán)境光的透射光光線跟蹤：光線傳播的逆過(guò)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(shù)3. 遞歸計(jì)算根結(jié)點(diǎn)光強(qiáng) 遞歸結(jié)束條件：1. 光線射出場(chǎng)景2. 光線不與場(chǎng)景中的任何物體相交3. 被跟蹤的光線達(dá)到給定的層次4. 被跟蹤光線對(duì)像素亮度的貢獻(xiàn)小于預(yù)設(shè)閾值5. 光線與一個(gè)直射光源相交 包圍球包圍盒（減少對(duì)象求