我是靠谱客的博主 冷傲大树,最近开发中收集的这篇文章主要介绍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,觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

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

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