计算机图形学概念总结-2

计算机图形学概念总结1.计算机图形学研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门的显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。2.图形从客观世界中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。一般指用计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、任意曲线和图表等，图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特点，也称矢量图（参数法）图像则是指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。图像是由一些排列的像素组成的。（点阵法）3.计算机图形学的应用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）计算机辅助绘图计算机辅助教学（CAI）办公自动化和电子出版技术（ElectronicPublication）计算机艺术在工业控制及交通方面的应用在医疗卫生方面的应用图形用户界面4.计算机图形系统：计算机硬件+图形输入输出设备+计算机系统软件+图形软件5.图形系统的基本功能和计算机图形系统的结构图形系统的基本功能：图形输出设备输出图形输出设备输出计算输入图形输入设备交互存贮显示器数据库6：典型的图形输入设备：鼠标器、操纵杆、跟踪球、空间球、数字化仪的触笔或手动光标，图形扫描仪数据手套。7：逻辑输入设备：定位、比划、数值、字符串、选择、拾取设备8：输入模式：如何管理、控制多种输入设备进行工作。常用的输入模式： 请求（request） 采样（sample） 事件（event） 组合形式9：图形显示设备：显示器、显示控制器（卡）10：阴极射线管CRT从外形上看，CRT为：管颈部分、锥体部分、屏幕部分从结构上看，CRT为：电子枪、偏转系统、荧光屏余辉时间：从电子束停止轰击到发光亮度下降到初始值的1%所经历时间。CRT图形显示器包括：随机扫描的图形显示器直视存储管图形显示器光栅扫描的图形显示器平板显示器包括：液晶显示器等离子体显示板薄片光电显示器发光二极管显示器平板CRT显示器激光显示器11：图形显示子系统简单的光栅图形显示子系统.分辨率光点一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点。象素点是指图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。１)屏幕分辨率，也称为光栅分辨率，它决定了显示系统最大可能的分辨率，任何显示控制器所提供的分辨率也不能超过这个物理分辨率。 屏幕分辨率=水平方向上的光点数*垂直方向上的光点数显示分辨率，是计算机显示控制器所能够提供的显示模式分辨率，实际应用中简称为显示模式存储分辨率是指帧缓冲区的大小，一般用缓冲区的字节数表示。存储分辨率不仅与显示分辨率有关，还与象素点的色彩有关。帧缓存大小的计算：(x方向的象素点数*y方向的象素点数*log2n)/8(B) （其中：n为颜色数或灰度等级数）颜色查找表 也称调色板，是由高速的随机存储器组成，用来储存表达象素色彩的代码。此时帧缓冲存储器中每一象素对应单元的代码不再代表该象素的色彩值，而是作为查色表的地址索引。12：造型技术：图形对象：规则+不规则对象（是否可以用欧式几何来描述）基本图形元素与段：：{图素：是指可以用一定的几何参数和属性参数描述的最基本的图形输出元素。体素：是三维空间中可以用有限个尺寸参数定位和定形的体。段是指具有逻辑意义的有限个图素（或体素）及其附加属性的集合。段一般具有三个特性：可见性、醒目性、可选择性图形信息又包括：几何信息：形体在欧氏空间中的位置和大小。拓扑信息：形体各分量（点、边、面）的数目及其相互间的连接关系。实体模型（实体造型技术）可以将实体模型的表示大致分为三类：边界表示（Boundaryrepresentation,B-reps）构造实体几何表示（ConstructiveSolidGeometry,CSG）空间分割表示（Space-partitioning）三维形体的表示1.空间位置枚举表示2.八叉树（对空间进行自适应划分，采用具有层次结构的八叉树来表示实体）（四叉树）3.BSP树非规则对象的表示基于分数维理论的随机模型基于文法的模型粒子系统模型}区域填充算法：多边形的扫描转换1:x扫描线填充算法求交排序配对填充2：改进算法（Y连贯性算法）：求交点的时候利用增量的方法计算出下一个交点在排序配对的时候只有在新加入边的时候才进行为了防止走样：填充的原则左闭右开下闭上开边表构造以及AET表两个不同的部分x，ymax，1/k、next算法步骤：(1)初始化：构造边表，AET表置空；(2)将第一个不空的ET表中的边与AET表合并；(3)由AET表中取出交点对进行填充。填充之后删除y=ymax的边；(4)yi+1=yi+1,根据xi+1=xi+1/m计算并修改AET表，同时合并ET表中y=yi+1桶中的边，按次序插入到AET表中，形成新的AET表；(5)AET表不为空则转(3)，否则结束3：边缘填充算法栅栏填充算法边标志算法（多变形的边上的点全都标识出来，出示为假，遇到变为真，下次再假，真则填充假则不）4：区域填充把位于给定区域的边界上的象素一一列举出来的方法称为边界表示法。边界填充算法（Boundary-fillAlgorithm）枚举出给定区域内所有象素的表示方法称为内点表示。4连通区域8联通区域改进：通过沿扫描线填充水平象素段，来代替处理4-邻接点和8-邻接点泛填充算法（Flood-fillAlgorithm）（边界VS泛一个是全部的边的标志出现一个是内部的点全部出现当以边界表示时，4-连通边界填充算法只能填充4-连通区域，8-连通边界填充算法也只能填充8-连通区域。当以内点表示时，8-连通泛填充算法可以填充8-连通区域也可以填充4-连通区域，当然4-连通泛填充算法还是只能填充4-连通区域。）内-外测试奇-偶规则交点的奇偶数奇内偶外非零环绕数规则任意位置p作一条射线。当从p点沿射线方向移动时，对在每个方向上穿过射线的边计数，每当多边形的边从右到左穿过射线时，环绕数加1，从左到右时，环绕数减1。处理完多边形的所有相关边之后，若环绕数为非零，则p为内部点，否则，p是外部点。属性处理：线宽以及字符等线宽线刷子与方刷子+线帽走样及反走样走样：用离散量表示连续量引起的失真反走样：用于减少或消除这种效果的技术处理方法：过取样（supersampling），或后滤波区域取样（areasampling），或前滤波过取样：简单重叠加权区域取样：简单重叠加权二维变化及观察齐次坐标图形的几何变换是指对图形的几何信息经过平移、比例、旋转等变换后产生新的图形，是图形在方向、尺寸和形状方面的变换二维裁剪及裁剪算法：裁剪算法包括：编码裁剪算法中点分割算法（与编码的区别是如何确定边界的交点二分逼近法）梁友栋算法直线的参数方程下边的三个点上边的三个点判断这三个点的位置来确定哪一个点为边界点来进行最后填充算法区域裁剪算法1.边界线来切割轮流设置边界表及边表2.利用向量的方法判断入点及出点若入点则话，出点的话，找边界上那个离它较近的那个点，画起来三维观察以及变换和裁剪三维图形的投影变化平面几何投影主要指平行投影、透视投影以及通过这些投影变换而得到的三维立体的常用平面图形：三视图、轴测图。观察投影是指在观察空间下进行的图形投影变换。平面几何投影平行投影透视投影三维的几何变换与二维的不同之处在于多了一维的数字以及在旋转的时候需要注意绕哪一个轴旋转的时候那一个轴的值对应为一cossin但是对于绕y轴的时候要变-sincos化，需要另外对于三维的复合变化时候，需要多次旋转灭点：不平行于投影面的平行线的投影会汇聚到一个点，这个点称为灭点(VanishingPoint)。坐标轴方向的平行线在投影面上形成的灭点称作主灭点。一点透视有一个主灭点，即投影面与一个坐标轴正交，与另外两个坐标轴平行。两点透视有两个主灭点，即投影面与两个坐标轴相交，与另一个坐标轴平行。三点透视有三个主灭点，即投影面与三个坐标轴都相交。一点透视两点透视三点透视等的步骤二维三维观察流程的比较：真实感消影技术提高空间感消影算法的分类：以每个像素为处理单元或以场景中的每个物体为处理单元算法复杂度假设场景中有k个物体，平均每个物体表面由h个多边形构成，显示区域中有mxn个像素，则：第一种算法的复杂度为：O(mnkh)第二种算法的复杂度为：O((kh)*(kh))效率的提高方法利用连贯性将透视投影转换成平行投影包围盒技术背面剔除空间分割技术物体分层表示消影算法画家算法z轴缓冲器算法扫描线z轴缓冲器算法区域子分算法真实感绘图之颜色模型简单光照明模型反射光漫反射镜面反射光的衰减多边形绘制方法光滑着色与均匀着色（又叫插值着色包括 Gouraud着色方法Phong着色方法）整体光照明模型简单光照明模型亦称局部光照明模型，其假定物体是不透明的，只考虑光源的直接照射，而将光再物体之间的传播效果笼统地模拟为环境光。而整体光照明模型则不然，它考虑了物体之间的相互影响以产生整体照明效果光线