概述
计算机图形学基础知识重点整理
计算机图形学复习资料
第一章
1 图形学定义
ISO的定义:计算机图形学是研究怎样利用计算机表示、生成、处理和显示图形的原理、算法、方法和技术的一门学科。
通俗定义:计算机图形学以表达现实世界中的对象及景物为主要目标,其核心是解决如何用图形方式作为人和计算机之间传递信息的手段,即人机界面问题。
计算机图形学的研究对象——图形。图形是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。
图形的构成要素:几何要素:点、线、面、体等描述对象的轮廓、形状。非几何要素:描述对象的颜色、材质等。
图形的表示方法:点阵法:枚举出图形中所有点(简称图像)。参数法:由图形的形状参数(简称图形)。
2 图形与图像
图像:狭义上又称为点阵图或位图图像。图像是指整个显示平面以二维矩阵表示,矩阵的每一点称为一个像素,由像素点所取亮度或颜色值不同所构成的二维画面。
特点:
A文件所占的空间大。
B位图放大到一定的倍数后会产生锯齿。
C位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越。
图形:狭义上又称为矢量图形或参数图形。按照数学方法定义的线条和曲线组成,含有几何属性。或者说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。
特点:
A文件小。
B可采取高分辨印刷。
C图形可以无限缩放。
3 图形学过程
3D几何建模、3D动画设置、绘制(光照和纹理)、生成图像的存储和显示
4 与图像处理
计算机图形学:研究模型及数据的建立和由模型生成图像的过程和方法。(模型到图像)
图像处理:将客观景物数字化成图像,研究数字化图像的采集、去噪、压缩、增强、锐化、复原及重建等。(图像到特征)
对立统一的关系。
5 计算机图形信息的特点
图形信息表达直观,易于理解。
图形信息表达精确、精炼。
图形信息能“实时”的反映事物的分布和变化规律
6 计算机图形学的应用
计算机辅助设计及计算机辅助制造
科学计算可视化
地图制图与地理信息系统
计算机动画、游戏
用户接口
计算机艺术
7 计算机图形系统
作为一个图形系统,至少应具有计算、存储、输入、输出、对话等五个方面的基本功能。
计算机图形系统主要有三部分构成:人、图形软件包、图形硬件设备。
图像硬件设备通常由图形处理器、图形输入设备和输出设备构成。
第二章
1图形的扫描转换
确定一个像素集合及其颜色,用于显示一个图形的过程,称为图形的扫描转换。从本质上讲,图形的扫描转换是由参数表示形式到点阵表示形式的转换过程。
PS1:在输出设备上输出一个点,首先需要计算出最逼近该点的像素位置,其次需要把应用程序中的坐标信息转换成所用输出设备的相应指令
PS2:在显示器有限个像素中,确定最佳逼近该直线的一组像素,并且按扫描线顺序,对这些像素进行写操作,这个过程称为直线的扫描转换。
2 DDA算法
最基本思想:
从x的左端点x0开始,向x右端点步进,步长=1(个像素)。X步进后,用y=kx+b计算相应的y坐标。最后取像素点(x, 取整round(y))作为当前点的坐标。即当x每递增1,y递增k。
PS:实际代码时用Y+0.5替代取整。
PS2:当 |k|>1时,必须把x,y地位互换。按照从(x1, y1)到(x2, y2)方向不同,分8个象限。例如对于方向在第1a象限内的直线而言,取增量值Dx=1,Dy=k。对于方向在第1b象限内的直线而言,取增量值Dy=1,Dx=1/k。其余同理。
优点:
最简单,最直接的画线算法。采用增量的思想,每计算一个像素,只需计算一个加法。
缺点:
由于斜率很可能是小数(浮点数),因此每个加法都意味着是浮点运算,浮点运算不利于硬件实现;每次加法后还必须进行一次四舍五入后的取整运算。
3 中点画线法
假设当前像素点为P(xp, yp) ,则下一个像素点为P1(右) 或P2(右上) 。
设M=(xp+1, yp+0.5),为p1与p2之中点,Q为理想直线与x=xp+1垂线的交点。将Q与M的y坐标进行比较。
当M在Q的下方,则P2应为下一个像素点;M在Q的上方,应取P1为下一点。
具体算式:
d=F(M)=F(xp+1,yp+0.5) =a(xp+1)+b(yp+0.5)+c
(a=y0-y1, b=x1-x0,c=x0y1-x1y0)
当d<0,M在Q点下方,取右上方P2为下一个像素;
当d>0,M在Q点上方,取右方P1为下一个像素;
当d=0,选P1或P2均可,约定取P1为下一个像素;
改进1:根据前一点的判别式值d和整数增量即可得到后一点的判别式值d’。 因此可采用增量计算,只有加法,提高运算效率。若当前像素处于d>0情况,则取正右方像素P1 (xp+1, yp ), 要判下一个像素位置,应计算d’=d+a;若d<0时,则取右上方像素P2 (xp+1, yp+1)。要判断再下一像素,则要计算 d
最后
以上就是冷傲大树为你收集整理的计算机图形学最基本知识,计算机图形学基础知识重点整理.doc的全部内容,希望文章能够帮你解决计算机图形学最基本知识,计算机图形学基础知识重点整理.doc所遇到的程序开发问题。
如果觉得靠谱客网站的内容还不错,欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。
发表评论 取消回复