武汉大学计算机图形学复习知识点.pdf

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1、百度文库-让每个人平等地提升自我 1 第一章 狭义图形：计算机绘制的画面。狭义图像：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。计算机图形：用计算机加以表示，处理，存储，显示，并作用于人视觉系统的客观对象。构成图形的要素：形状控制要素和属性控制要素 形状控制要素：用欧氏几何或者过程式方法表示的有关图形对象的轮廓形状，如点线面、多面体等。属性控制要素：对图形对象的显示方式有控制作用的属性信息，如宽度，线形，填充模式，颜色，材质。图形表示方法：点阵表示法和参数表示法 点阵表示法：通过枚举图形中所有的点来表示图形，叫做点阵图或位图。参数表示法：分为图形的形状参数和属性参数。形状参数：描述

2、图形的方程，分析表达式的系数，线段，多边形的端点。属性参数：颜色，线形。叫做参数图或图形。参数表示法(32B)存储空间远小于点阵表示法(1024*1024*3=3M).计算机图形按绘制方式分:线框图和真实感图形。线框图：用点线描绘图形的外部框架。真实感图形：在线框图基础上填色，纹理贴图，光照处理后与真是图形外观接近的图形。计算机图形学定义：研究利用计算机进行数据和图形之间相互转换的方法技术。研究硬件（显示器、显卡）软件（图形生成，处理，显示）。计算机图形系统概念：完成图形设计设计的计算机，输入硬件，软件有机系统。功能：图形计算 图形存储 人机交互 输入功能 输出功能:软拷贝输出、硬拷贝输出 结

3、构：图形硬件（输入，显示，硬拷贝输出）+软件 第二章 OpenGL:开放图形库 功能：绘制 变换 光照处理和材质设置 着色 反走样（锯齿）融合(透明)雾化 位图和图像 纹理映射 动画 库函数：opengl 核心库（gl）opengl 实用库（glu）opengl 工具库（glut）opengl辅 助 库（aux）windows 专用库（wgl）win32 api函数库(无专用前缀)Opengl 开发框架：opengl 控制台应用程序框架 mfc 环境下 opengl 单文档应用程序框架。Opengl 和 windows 绘图方式的差别：1、windows 采用 GDI 绘图；2、opengl

4、采用渲染上下文 RC 绘图；3、opengl 采用特殊的像素格式。像素格式设置 百度文库-让每个人平等地提升自我 2 基本图元绘制：设置视口区和裁剪区，点绘制、线绘制、多边形绘制 第三章 线段的生成：DDA 画线算法 中点画线算法 bresenham 画线算法 并行画线算法 园的生成：中点画圆算法 bersenham 画圆算法 多边形：凹多边形：识别：相邻两向量乘积符号相同，则为凸多边形 相邻两向量乘积符号有不同，则为凹多边形 分割：向量法：延长大于 180 度的角的一条遍 旋转法：旋转使凹角一条边与坐标轴重合 区域填充：扫描线填色算法 种子填色算法 扫描线算法：顶点处理 水平线处理 种子填色

5、算法：堆栈式种子填充算法 四邻法种子填充算法 字符：点阵字符 矢量字符 图元属性控制：颜色:opengl 使用 rgb 颜色模式 点属性：大小和颜色 线的属性：线宽：标准线宽为 1 个像素 线型：实线 虚线 点线 反走样：绘制非水平垂直直线，多边形，圆弧，椭圆产生锯齿状图形的现象，成为走样。直线过取样：高分辨率绘制，低分辨率显示 区域取样，根据一个像素被直线覆盖的百分比确定亮度，90%面积覆盖，最大亮度的 90%。像素移相:硬件实现，具有根据像素的小数部分移动电子束的能力。第四章 曲线曲面表示方法：非参数表示法（显式、隐式）参数表示法 Bezier 曲线公式：一直几个控制点 直线两个 抛物线

6、3 个 第五章 图形的几何变换 齐次坐标表示 二维几何变换：二维平移变换 二维旋转变换 二维缩放变换 反射变换 错切变换 复合变换：复合二维平移 复合二维选准 复合二维缩放 相对任一参考点的二维几何变换 相对任一参考线的复合二维变换 百度文库-让每个人平等地提升自我 3 第六章 二维观察 二维观察变换：概念：窗口 视区 观察坐标系 规范化设备坐标系 变焦效果 整体缩放效果 观察坐标系变换：窗口到视区的变换：先缩放后平移 裁剪算法：二维点裁剪 二维直线裁剪:参数公式裁剪法 Cohen_sutherland 线段裁剪算法 Sutherland_hodgman 算法多边形裁剪算法：仅适合凸多边形 文

7、字裁剪：字符串裁剪分为 3 个精度:串精度 字符精度 像素精度 第七章 三维观察 三维观察坐标系 世界坐标系向三维观察坐标系变换 投影变换:平行投影：正投影:三视图：正视图 侧视图 俯视图 正轴测图 斜投影 透视投影：远大近小 百度文库-让每个人平等地提升自我 4 第八章 交互式输入技术与图形用户界面 用户接口模型：用户 表示部分 对话控制 应用接口 转换 输入控制方式：请求方式 取样方式 事件方式 第九章 三维图像的表示 图像表示方法分类：规则图像 非规则图像 三维基本图像元素：点线环面体 环：外环正方向为逆时针 内环正方向为顺时针 沿环方向左侧在面内 右侧在面外 面：一个面的法向量向外，称

8、为正向面 一个面的法向量向内 称为反向面 几何信息与拓扑关系：被描述形体在欧式空间内位置，大小，方向 形体各分量的数目以及连接关系。规则欧式几何对象表示：边界表示法：几何信息 拓扑关系：翼边结构表示 扫描表示法 构造实体几何法 八叉树 BSP 树：对实体进行不均等分割 非规则对象表示：分形几何：无限的自相似性：物体的整体和局部之间的细节无限重现。第十章 真实感图像绘制 隐藏线面消隐：对象空间方法：判断对象间的遮挡关系 图像空间方法：投影到平面，比较 z 值大小 凸多边形隐藏线消除：视线向量和平面法向量的家夹角（朝向体外）1、夹角在 0-90 度之间，不可见面，成为后向面 2、夹角=90 度 表

9、面与视线平行 只能看见一条线 3、夹角在 90-180 度之间 可见面 成为前向面 凹多面体隐藏线消除：三种面：完全可见 部分可见 完全不可见 区域排序面消隐算法 深度缓存算法：把投影面分成若干个像素 两个缓存（帧缓存存颜色 z 缓存存深度 0-1）深度大的颜色覆盖深度小的 光线投射算法 百度文库-让每个人平等地提升自我 5 扫描线 z 缓冲区算法 光照模型：简单光照模型和整体光照模型 生成三维真实感图形步骤：场景建模 投影变换、裁剪 消隐处理 光照处理 简单光照模型：(环境光反射)P 点反射强度：(直射光源漫反射)P 点反射强度：(直射光源镜面反射)：物体表面光强计算：光强衰减：基于简单光照

10、模型的多边形绘制：恒定光强多边形绘制（算一点光强代表一面相同）gouraud 明暗处理 phong 明暗处理 阴影生成：生成物体的阴影，从而更真实 景物表面细节模拟：常规纹理映射（贴图）凹凸纹理映射（表面法向量添加扰动函数）整体光照模型：整体环境光的漫反射替换为周围环境光的镜面反射光和环境规则透射光 IC:直射光源反射光+漫反射光 IS:周围环境光的镜面反射光 IT:周围环境光的透射光 光线跟踪：光线传播的逆过程 步骤：1.构建初始光线路径（视线）2.构建二叉光线跟踪树 3.递归计算根结点光强 递归结束条件：1.光线射出场景 2.光线不与场景中的任何物体相交 3.被跟踪的光线达到给定的层次 4

11、.被跟踪光线对像素亮度的贡献小于预设阈值 5.光线与一个直射光源相交 cos()dpdpdII KI KN Lcos()nspsnpsII KI K R V()()edsnaapdpsIIIII KI KN LI K R V20121()min 1,f dCC dC d()()edsIIf dIIcssttIIK IK I百度文库-让每个人平等地提升自我 6 包围球包围盒（减少对象求交的计算量）：在求交计算之前，常用包围球或包围盒的方法对物体进行是否与光线相交的检测。如果检测到有可能相交，再执行具体的线、面求交算法。（算强度）简单光照模型：周围环境光漫反射+直射光源镜面反射+直射光源漫反射（算强度）整体光照模型：周围环境光镜面反射+周围环境光透射+直射光源镜面反射+直射光源漫反射