計(jì)算機(jī)圖形學(xué)自己整理new

1、1、 圖形輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器、光筆、觸摸屏、操縱桿、跟蹤球和空間球、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字化儀、圖像掃描儀、聲頻輸入系統(tǒng)和視頻輸入系統(tǒng)等。2、 圖形輸出設(shè)備：陰極射線管、CRT圖形顯示器、平板顯示器和三維觀察設(shè)備等。3、 陰極射線管由五部分組成：電子槍、加速電極、聚焦系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏4、 熒光屏上涂有一層熒光粉，受到電子束打擊時(shí)會(huì)發(fā)出熒光。當(dāng)打擊結(jié)束后，熒光仍會(huì)保持一段時(shí)間才消失，這種現(xiàn)象稱(chēng)為余輝，熒光亮度隨著時(shí)間按指數(shù)衰減，為了使人們看到一個(gè)穩(wěn)定而不閃爍的圖形，整個(gè)畫(huà)面必須在每秒鐘內(nèi)重復(fù)顯示許多次，這也稱(chēng)為屏幕刷新。CRT上用的熒光物質(zhì)有多種，除顏色不同外，熒光物質(zhì)的主要差別在于它們的余輝

2、保持時(shí)間，短余輝熒光層需要較高刷新速度，才能保證屏幕圖像不閃爍。短余輝熒光層用于動(dòng)畫(huà)，而長(zhǎng)余輝熒光層則用來(lái)顯示高復(fù)雜程度的靜態(tài)圖形。對(duì)于圖形顯示CRT，通常采用余輝時(shí)間為10s60s的熒光材料。5、 用CRT產(chǎn)生彩色顯示的兩種基本技術(shù)是電子束穿透法和蔭罩法。6、 電子束穿透法：用于隨機(jī)掃描顯示器。兩層熒光層，通常是一紅一綠，涂覆在CRT屏幕的內(nèi)層，而顯示的顏色取決于電子束穿透進(jìn)熒光層的深淺。慢速的電子束只激活外面的紅色層，快速的電子束穿過(guò)紅色層并激活里面的綠色層。而中速的電子束，通過(guò)紅、綠光發(fā)射的組合，來(lái)生成另外的兩種顏色：橙色和黃色。電子束穿透法是隨機(jī)掃描顯示器生成彩色的廉價(jià)途徑，但只可能有

3、四色，而且圖形質(zhì)量不如其它方法。 7、 蔭罩式： 根據(jù)屏幕上熒光點(diǎn)的排列不同，控制柵也就不一樣。普通的顯示器一般用三角的排列方式，這種顯像管被稱(chēng)為蔭罩式顯像管。蔭罩法常用于光柵掃描系統(tǒng)，因?yàn)樗墚a(chǎn)生的彩色范圍比電子束穿透法寬廣得多。工作原理：電子槍發(fā)射的電子束去轟擊各自的熒光粉單元，受到高速電子束的激發(fā)，這些熒光粉單元分別發(fā)出強(qiáng)弱不同的紅、綠、藍(lán)三種光，從而混合產(chǎn)生不同色彩的像素，大量的不同色彩的像素組成了一張漂亮的畫(huà)面，而不斷變換的畫(huà)面就成為可動(dòng)的清晰而細(xì)膩的圖像。8、 蔭柵式：蔭柵式顯象管的紅、綠、藍(lán)三色熒光點(diǎn)在屏幕上呈垂直條形排列，并將蔭罩網(wǎng)改為條狀蔭柵，這種條狀蔭柵由固定在一個(gè)拉力極大

4、的鐵框中的互相平行的垂直鐵線陣列組成，且整個(gè)柵欄從屏幕頂一直通到屏幕底。電子槍發(fā)出的三個(gè)電子束穿過(guò)柵條打在熒光條上使其發(fā)光。9、 圖元生成算法的要求：準(zhǔn)確、亮度均勻、速度快。前面已經(jīng)知道，矢量顯示（隨機(jī)掃描顯示器）和光柵顯示是兩種完全不同的圖形顯示技術(shù)。目前，光柵顯示技術(shù)占主要地位。原因：1、光柵顯示可以用顏色或圖案來(lái)填充一個(gè)區(qū)域；2、光柵顯示以象素為單位進(jìn)行讀寫(xiě)和存儲(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體細(xì)節(jié)的描述；3、圖形的任意部分均可以被移動(dòng)和復(fù)制。10、 光柵平面顯示的直線：但在光柵顯示平面上，我們只能用二維光柵格網(wǎng)上盡可能靠近這條直線的象素點(diǎn)的集合來(lái)表示它。每個(gè)象素具有一定的尺寸，是顯示平面上可被訪問(wèn)的最

5、小單位，它的坐標(biāo)x和y只能是整數(shù)，也就是說(shuō)相鄰象素的坐標(biāo)值是階躍的而不是連續(xù)的。11、 所以要求繪制算法應(yīng)該：1、最接近數(shù)學(xué)上的直線；2、沿著線段分布的象素應(yīng)均勻；3、畫(huà)線速度盡可能的快。12、 生成直線的DDA算法 ：13、 直線DDA算法特點(diǎn)：該算法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，但由于在循環(huán)中涉及實(shí)型數(shù)的運(yùn)算，因此生成直線的速度較慢。14、 生成直線的Bresenham算法 ：15、 直線Bresenham算法特點(diǎn)：由于程序中不含實(shí)型數(shù)運(yùn)算，因此速度快、效率高，是一種有效的畫(huà)線算法16、 圓的生成：1、直角坐標(biāo)法2、極坐標(biāo)法17、 中點(diǎn)算法生成圓 ：假設(shè)M是E和SE的中點(diǎn)，即 1、當(dāng)F(M)0時(shí)，M在圓

6、外(圓弧B)，表明SE點(diǎn)離圓更近，應(yīng)取SE點(diǎn)；3、當(dāng)F(M)=0時(shí)，在E點(diǎn)與SE點(diǎn)之中隨便取一個(gè)即可，我們約定取SE點(diǎn)。 正負(fù)算法生成圓：1、 區(qū)域填充：區(qū)域填充一般分兩類(lèi)：多邊形填充和種子填充2、 一、多邊形填充：3、 二、種子填充：四連通，八連通4、 邊相關(guān)掃描線多邊形填充算法 5、 邊相關(guān)掃描線填充算法特點(diǎn)：該算法充分利用多邊形的邊相關(guān)性和掃描線的相關(guān)性，使用ET表對(duì)多邊形的非水平邊進(jìn)行登記；用AET表的建立和更新來(lái)支持填充，大大地減少了求交點(diǎn)的計(jì)算量，有效地提高了填充速度。6、 掃描線種子填充算法 7、 掃描線種子填充算法步驟：(1)種子象素入棧。(2)棧非空時(shí)象素出棧，否則結(jié)束。(3

7、)對(duì)出棧象素及左、右兩邊象素填充，直到遇邊界XL、XR。(4)在(XL ，XR) 內(nèi)查相臨的上、下兩條掃描線是否為邊界或已填充,如不是，則將每區(qū)間的最右邊的象素入棧。回到(2)。8、 邊標(biāo)志填充算法9、 邊標(biāo)志填充算法特點(diǎn)：該算法思想簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。既不需要求交點(diǎn)、交點(diǎn)排序、邊的登記，也不需要使用鏈表、堆棧等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。10、 邊標(biāo)志填充算法錯(cuò)誤處理：對(duì)于多邊形頂點(diǎn)為局部極值點(diǎn)時(shí)，掃描線與多邊形的相交次數(shù)不再是偶數(shù)，而是奇數(shù)，填充時(shí)會(huì)出現(xiàn)“抽絲”現(xiàn)象。即某掃描線上不該填充的區(qū)段填上色，而應(yīng)該填充的區(qū)段卻沒(méi)有填上色。解決的辦法：判斷多邊形頂點(diǎn)的性質(zhì)，如果是局部極值點(diǎn)，那么掃描線碰上它則不改變標(biāo)志特

8、別當(dāng)心多邊形邊界的掃描轉(zhuǎn)換，解決的辦法：對(duì)于不同斜率的邊界，都要使用斜率大于1的直線掃描轉(zhuǎn)換方法：每次y方向增長(zhǎng)一步，x方向增長(zhǎng)1/m步距，以保證掃描線y遇到斜率小于1的邊界時(shí)，只能遇到一個(gè)點(diǎn)11、 圖案填充：一、圖案填充方式：1、透明方式:若是以透明方式填充圖案，則當(dāng)圖案位圖的對(duì)應(yīng)位置為1時(shí)，用前景色寫(xiě)象素，否則，不改變?cè)撓笏氐闹怠?、不透明方式: 而若是以不透明方式填充圖案，則當(dāng)圖案位圖的對(duì)應(yīng)位置為1時(shí)，用前景色寫(xiě)象素，否則，用背景色寫(xiě)象素。12、 二、圖案定位法：1、相對(duì)定位法:2、絕對(duì)定位法：13、 圖形變換的特點(diǎn)：大多數(shù)幾何變換（如平移、旋轉(zhuǎn)和變比）是保持拓?fù)洳蛔兊模桓淖儓D形的連接

9、關(guān)系和平行關(guān)系。對(duì)于線框圖形，通常是以點(diǎn)變換為基礎(chǔ)，把圖形的一系列頂點(diǎn)作幾何變換后，連接新的頂點(diǎn)序列即可產(chǎn)生新的變換后的圖形。對(duì)于用參數(shù)方程描述的圖形，可以通過(guò)參數(shù)方程幾何變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的變換（基于效率的考慮）14、 二維幾何變換主要包括：平移、比例、旋轉(zhuǎn)、對(duì)稱(chēng)、錯(cuò)切、仿射和復(fù)合變換15、 投影變換分為平行投影和透視投影兩種。1、透視投影變換：投影射線匯聚于投影中心，或者說(shuō)投影中心在有限遠(yuǎn)處的投影。2、平行投影變換：平行投影可以看成投影中心在無(wú)限遠(yuǎn)處的投影。16、 裁剪的基本目的是判斷某個(gè)圖形元素是否落在窗口之內(nèi)，如落在窗口之內(nèi)則進(jìn)一步求出位于窗口內(nèi)的部分。17、 點(diǎn)的裁剪18、 線段的裁剪

10、19、 多邊形的裁剪20、 字符的裁剪21、 用戶界面設(shè)計(jì)22、 人機(jī)操作界面是計(jì)算機(jī)與人交互的窗口，一個(gè)友好的用戶界面對(duì)圖形系統(tǒng)至關(guān)重大。用戶界面的好壞，在很大程度上關(guān)系到設(shè)計(jì)的軟件是否容易學(xué)習(xí)和操作、是否成熟可靠、是否高效友好以及是否對(duì)用戶具有吸引力。良好的用戶界面是軟件產(chǎn)品實(shí)用化、商品化的重要因素之一。它涉及到感性心理學(xué)領(lǐng)域（人們對(duì)環(huán)境的感覺(jué)），認(rèn)識(shí)心理學(xué)（人們對(duì)知識(shí)獲取的方式），以及人的其它因素（人們?nèi)绾闻c機(jī)器交互作用）等。23、 4.5.1 界面的屏幕設(shè)計(jì)24、 4.5.2 菜單設(shè)計(jì)25、 4.5.3 界面設(shè)計(jì)原則26、 5.5.1 界面的屏幕設(shè)計(jì)27、 人機(jī)界面的屏幕設(shè)計(jì)涉及屏幕布

11、局、顯示內(nèi)容、字符及符號(hào)選用、網(wǎng)格劃分、顏色選擇等多方面的內(nèi)容，每個(gè)方面都有一些經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)則可以參考。28、 （1） 屏幕劃分：對(duì)稱(chēng)型和非對(duì)稱(chēng)型。設(shè)計(jì)中注意空間優(yōu)化，突出重點(diǎn)，版面活潑。29、 （2） 字符選擇：字體、字型、字的大小、中文、西文及其大小寫(xiě)、對(duì)齊方式、字的間隔、頁(yè)邊空白等。選用得好可以給屏幕帶來(lái)生氣，建立起層次感，增加可讀性。30、31、 （3） 顏色、亮度的選擇：32、 避免同時(shí)使用光譜邊緣色；33、 字符、細(xì)線、小物體應(yīng)避免用藍(lán)色；34、 顏色的效果與周?chē)h(huán)境色彩有關(guān)；35、 避免紅、綠色同時(shí)使用。36、 利用顏色把用戶注意力吸引到重要信息上，用顏色對(duì)信息進(jìn)行分類(lèi)，并增強(qiáng)人的興

12、趣，減少視覺(jué)疲勞。37、38、界面設(shè)計(jì)原則用戶界面設(shè)計(jì)的原則如下：（1） 保持一致性。是指在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)遵從統(tǒng)一的、簡(jiǎn)單的規(guī)則，其目的是讓用戶由系統(tǒng)某個(gè)方面的知識(shí)推廣到其它方面。（2） 提供反饋。反饋是人機(jī)交互的一部分，它告訴用戶計(jì)算機(jī)正在進(jìn)行什么操作、操作的結(jié)果、出錯(cuò)處理以及下一步應(yīng)怎樣進(jìn)行等。如果響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，反饋信息就更顯重要，否則用戶會(huì)對(duì)系統(tǒng)是否已在操作、是否需要進(jìn)一步的輸入等問(wèn)題感到困惑。3） 盡量減少失誤的可能。要盡可能地減少用戶的操作失誤，引導(dǎo)用戶只在有效的范圍內(nèi)工作，不讓用戶做不允許做的工作。例如沒(méi)有選擇任何東西，就不要讓用戶做“拷貝”操作。這時(shí)，系統(tǒng)就應(yīng)該使這些不可用的命令隱藏起來(lái)，如用灰色表示該菜單，告訴用戶這些菜單目前不可用。 （4） 提供出錯(cuò)恢復(fù)。誰(shuí)都