计算机图形学全部知识点.doc

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1、第一讲1. 计算机图形学的争辩内容什么是计算机图形学? (1/2) 什么是计算机图形学? (2/2)什么是交互式计算机图形学? (1/3) 什么是交互式计算机图形学? (2/3) 什么是交互式计算机图形学? (3/3) 根本概念图形图形表示方法相关学科图像处理图像分析2. 图形学进展历史计算机图形学的进展历史现代计算机图形学的进展硬件的比照现代计算机图形学的进展模型与渲染交互式图形学的概念框架图形库3. 图形学应用领域图形学的应用设计信息显示仿真Virtual Reality 用户界面超媒体用户界面4.相关学问软件兼容性和图形标准官方标准APIs 的嵌入标准典型的图形系统好的图形需要什么 ?

2、1/2 好的图形需要什么 ? (2/2)ACM SIGGRAPH 会议资料查询作业其次讲 数字图像根底1.根底概念计算机图形系统例子： 一个简洁程序P23 code 图形系统的概念框架图形处理器Render farms 光栅&像素像素Pixel着色顶点顶点Vertex着色扫描线刷频率区分率 例子纵横比2. 图形输入设备输入设备3D 输入设备图形输入设备3. 图形输出设备图形输出设备 硬拷贝设备3D 图形设备CRT 显示器彩色 CRTs 局限性液晶显示器(Liquid Crystal Displays)LCDs光栅显示 光栅显示器内存映射显存帧缓冲存储器 显存大小的计算Avatar 引发的 3D

3、 浪潮前沿) 三维电视问题提出3D 显示技术原理技术手段？立体显示技术分类问题？MIT “第六感” 涉及的技术4. 图形文件图形文件点阵图形及其表示参数图形及其表示作业第三讲(第四章) 扫描转换3.1 扫描转换直线直线的扫描转换 查找下一个像素数字微分法DDAP35 DDA 算法DDA 算法实例DDA 算法Bresenham 画线算法竖直距离 Bresenham 画线算法Bresenham 算法实例Bresenham 画线算法3.2 圆的扫描转换圆的扫描转换圆的扫描转换正负法 圆的扫描转换中点法 圆的扫描转换中点画圆实例圆的扫描转换圆的扫描转换 Bresenham 算法 3.3 椭圆的扫描转换

4、椭圆的扫描转换作业第四讲(第四章) 1.根本概念光栅图形的根本概念多边形的顶点表示 多边形的点阵表示 多边形的扫描转换 2.区域填充四连通区域和八连通区域连通区域的种子填充算法点阵表示的区域填充区域的类型内部表示区域种子填充算法边界表示区域种子填充算法边界表示种子填充算法演示3.多边形的扫描转换逐点推断算法扫描线算法连贯性概念：区域、扫描线、边奇异点的处理算法的数据构造与实现逐点推断算法逐点推断算法中的奇异状况逐点推断算法的缺乏相邻像素之间的连贯性区域连贯性扫描线连贯性边的连贯性 奇异点奇异点的分类奇异点的处理多边形扫描转换算法边的数据构造边的数据构造实例分类的边表 (ET) 分类的边表实例

5、活性边表(AEL)活性边表实例多边形扫描转换算法多边形扫描转换实例多边形扫描转换矩形填充4. 多边形的扫描转换与区域填充的比较多边形扫描转换与区域填充比较5. 字符的扫描转换字符的扫描转换 位图字体BitBlt/RasterOp (1/3) BitBlt/RasterOp (2/3) BitBlt/RasterOp (3/3) 轮廓字体6. 反走样走样走样现象举例采样和重构 点的采样反走样提高区分率区域取样 像素移位GeForce3 - Multisampling ATI Smoothvision作业第五讲 三维根底1.物体的几何表示线框模型物体的几何表示线框模型2. 面模型多边形表示面模型物

6、体的多边形表示实例物体的多边形表示多边形表示物体的主要来源 扫描重建与等值面多边形物体多边形表示物体的主要来源多边形表示方法：OBJ 格式多边形表示的OBJ 格式数据构造三角形网格三角形网格表示的数据构造半边构造(Half-Edge Structure) 半边构造的实例关于半边构造多边形表示的优势多边形表示的缺乏面模型多边形表示的大规模场景：草地多边形表示的简单物体：油轮 大规模网格模型：雕塑3. 体模型实体 CSG 表示实体建模技术 物体的CSG 树表示CSG 树表示的实例物体 CSG 树表示的分析实体模型实体建模技术体素造型布尔运算Sweep 操作面操作基于模型特征参数建模4. 自然景物表

7、示方法(分形理论 自然景物表示方法分形举例：Koch 雪花曲线海岸线问题分形基于分形方法生成山基于分形方法生成山：一维实例基于分形方法生成山基于分形方法生成山的实例L-系统：植物建模L-系统实例L-系统实例的图示基于 L-系统的植物建模实例L-系统：植物建模基于 L-系统生成的花与树木粒子系统粒子系统一般性描述基于粒子系统的火焰与瀑布自然景物造型在计算机中生成的简单场景第六讲 几何与坐标变换图形变换1. 二维变换根本变换(平移、旋转、缩放齐次坐标表示其它变换剪切、反射、复合 理解 2D 图形变换顶点Vertex 平移Translation旋转Rotation，关于原点) 缩放Scale ，关于

8、原点)T,R,S 的组合变换齐次坐标P78 二维平移二维旋转二维放缩剪切变换(Shear) 对称(反射)变换复合变换实例 P102三维模型变换：平移三维模型变换：放缩三维模型变换：旋转三维模型变换x 方向上 3D 错切变换课堂练习2. 三维变换场景坐标系和造型变换根本变换视点坐标系和取景变换投影坐标系和投影变换屏幕坐标系和设备变换三维变换的根本概念三维变换流程图三维变换中的各种坐标系场景坐标系和模型变换 三维模型变换：平移三维模型变换：放缩三维模型变换：旋转三维模型变换x 方向上 3D 错切变换视点坐标系和取景变换视点坐标系的交互建立投影坐标系和投影变换投影变换的根本概念 投影分类平行投影 正

9、平行投影斜投影透视投影关于透视投影点的透视变换(P77) 透视变换变换矩阵的统一表例如题视域四棱锥裁剪规格化设备坐标和设备变换屏幕坐标系和视窗变换第七讲 颜色与着色模型1.光和颜色颜色颜色视觉常见的颜色模型CIE XYZ 颜色模型CIE 色度图色度图中纯色波长CIE 颜色空间CIE 颜色空间例题CIE 颜色模型的特点CIE Lab 颜色模型CIE Lab 颜色模型的特点Photoshop 中的CIELab RGB 颜色模型RGB 颜色模型的特点CMY 颜色模型RGB 模型和CMY 模型转换关系HSV 颜色模型HSV 颜色模型的特点NTSC YIQ 颜色模型YIQ 颜色模型2.光照明模型光照明模

10、型 泛光模型Lambert 漫反射模型Phong 模型Whitted 模型光照明模型的进一步完善3.插值着色法多边形物体的明暗处理Shading Flat ShadingFlat Shading Gouraud Shading Phong Shading 课堂练习第八讲 裁剪算法1.直线裁剪直接求交算法Cohen-Sutherland 编码算法梁友栋-Barsky 算法图形裁剪点的裁剪 直线的裁剪直接求交算法编码算法P132 Cohen_Sutherland 算法端点分类Cohen_Sutherland 算法C_S 算法例题3D C_S 算法Cohen_Sutherland 算法Liang-B

11、arsky 裁剪算法P135) Liang-Barsky 裁剪算法例题Liang-Barsky 裁剪算法2.多边形裁剪Sutherland_Hodgman 算法逐边裁剪算法Weiler_Atherton 算法*双边裁剪算法 多边形剪裁Sutherland-Hodgman 算法Weiler-Athenton 算法* 3.字符的裁剪字符裁剪课堂练习作业第九讲 人机交互1. 用户界面接口概述用户界面的重要性几个问题实例 1实例 2UI 的重要性人机交互 UI 的进展UI 的三元素2. 规律设备与输入把握方式规律设备与输入把握方式 规律设备输入方式恳求方式大事方式大事类型CallbacksGLUT c

12、allbacks GLUT Event Loop display callback3. 交互式图形设计方法根本交互技术根本交互技术定位根本交互技术笔划根本交互技术定值根本交互技术选择根本交互技术字符串输入图形交互技术几何约束引力场 拖动橡皮筋技术操作柄技术拾取技术其他的交互技术4.UI 设计用户界面设计案例：Macintosh OS 的UI 设计UI 评估及方法界面评估清单界面评估 5.UI 进展趋势UI 的进展趋势WIMP 的优势WIMP 的劣势WIMP GUI 的局限性后-WIMP 接口后-WIMP 特征后-WIMP 世界WIMP GUI从 HCI 到 HHI (Human-Human I

13、nteraction)第十讲 曲线与曲面一、曲线与曲面的表示方法显示表示法隐式表示参数形式特点分析什么是好的表示方法? 显示表示隐式表示参数曲线参数直线参数曲面参数平面法向量参数表示方法的优点曲线曲面拟合方法 插值 vs.靠近曲线段参数连续性参数连续性&几何连续性二、常用曲线与曲面曲线曲面类型HermiteBezierB-spline性能分析三次 Hermite 曲线三次 Hermite 曲线基函数基函数的作用三次 Hermite 曲线的外形把握三次 Hermite 曲线例子 Bzier 曲线Bzier 曲线的应用Bzier 曲线三次 Bzier 曲线三次 Bzier 曲线基函数Bernste

14、in 基函数Bzier 曲线性质(P183-184) Bzier 曲线分析Bezier 曲面双三次Bezier 曲面双三次Bzier 曲面实例Bzier 曲面性质Bzier 曲面的缺乏B-样条B-Splines B-样条曲线三次 B-样条曲线三次 B-样条曲线基函数B-样条曲线的定义B-样条基函数实例B-样条曲线性质B-样条曲面B-样条曲面的重要性质B-样条曲面实例B-样条曲线曲面分析NURBS引入 NURBS 曲线的缘由NURBS 曲线NURBS 曲线的权因子NURBS 曲线的例子NURBS 曲线表示圆NURBS 曲面NURBS 曲面表示球面三、曲线曲面的绘制绘制曲线的主要方法直线近似前向差

15、分Bezier 曲线与曲面的递归细分方法其它多项式曲线如何转换成Bezier 多项式? deCasteljau 递推算法二次 Bezier 曲线实现过程三次 Bezier 曲线实现过程四次 Bezier 曲线实现过程四、OpenGL 中的曲线与曲面OpenGL 求值器如何绘制曲线与曲面争辩 OpenGL 二次曲线GLUT 二次曲线GLU 二次曲线OpenGL 支持什么? 一维求值器设置一个求值器例子计算例子Bezier 曲面例子Utah Teapot 用线(line)绘制用四边形绘制 均匀网格带光照的绘制二次曲面GLUT 对象P121 GLUT 抱负实体P121 GLU 中的二次曲面对象定义一

16、个圆柱体第十一 计算机动画计算机动画例 1：物体静止，摄像机在运动例 2：摄像机静止，物体运动动画形成的视觉原理计算机动画的主要两个类别计算机动画技术1.关键帧技术 关键帧技术例子线性插值顶点线性插值 线性插值的问题2.样条驱动技术样条曲线插值 样条驱动技术 例子样条驱动动画技术按参数采样与按弧长采样的比照例子常用的曲线类型Hermite 曲线Bezier 曲线Catmull-Rom 曲线B-Spline / NURBS 曲线变形动画技术 Morphing Morphing空间变形二维多边形外形渐变 二维图像morphing 技术实现 Morphing 的传统技术图像 morphing 的过程

17、三维 morphing 技术动画演示简洁的三维Morphing 应用实例4.过程动画技术例子动画演示粒子系统应用例子泡沫、溅起的水花承受粒子系统生成动画演示生成粒子系统某瞬间画面的根本步骤5.关节动画例子可以用于关节动物也可以用于无生命的物体以创立拟人效果6.正运动学方法逆运动学方法 逆运动学的求解动力学方法7.运动捕获和运动重现应用实例运动捕获的三种技术运动重现Motion Retargeting把运动曲线应用于一个的角色动画演示演员和虚拟角色的全都性运动模糊应用例子动画演示第十二 图形软件支撑平台1.常用图形支撑软件简介常用图形支撑软件简介OpenGL 简介DirectX 简介DirectX 构造基于场景图的图形开发工具面对 VR 应用的图形开发工具2.网络图形开发VRML/X3D 简介Java3D 简介3.计算机动画软件二维动画软件Flash 动画例子Flash 动画制作软件Macromedia Flash 三维动画软件Maya 3DS MaxSoftimage FX Lightwave 3DBlender开源动画软件 RenderMan动画的后期处理