粗糙整理-計算機圖形學(xué)考試.doc

1、什么是計算機圖形學(xué)?計算機圖形學(xué)是研究通過計算機將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專門顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)的學(xué)科 計算幾何 ：研究幾何模型和數(shù)據(jù)處理的學(xué) 科，探討幾何形體的計算機表示、分析和 綜合 計算機圖形學(xué)研究內(nèi)容：建模，繪制,動畫圖形系統(tǒng)的基本功能1。計算功能 元素生成、坐標(biāo)變換、求交、剪裁計算。 2。存儲功能 存儲數(shù)據(jù)：形體的集合數(shù)據(jù)、形體間相互關(guān)系、數(shù)據(jù)的實時檢索、保存圖形的編輯等信息。 3。輸入功能 輸入信息: 數(shù)據(jù)、圖形信息、圖象信息等輸入。 命令關(guān)鍵字、操作信息. 4.輸出功能 輸出信息: 圖形信息、文件信息;靜態(tài)圖形、動態(tài)圖形。 5。交互功能 人機交互:拾取對象、輸入?yún)?shù)；接

2、受命令、數(shù)據(jù)等.顯示器種類 陰極射線管、隨機掃描、存儲管式、光柵掃描、等離子和液晶顯示器從以下幾個方面介紹圖形顯示設(shè)備：圖形硬件顯示原理CRT;CRT是利用電子槍發(fā)射電子束來產(chǎn)生圖像，容易受電磁波干擾液晶顯示器；液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時導(dǎo)通,使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂,阻止光線通過 未來顯示器光柵顯示系統(tǒng)的組成圖形顯示方式:隨機掃描 存儲管式掃描 光柵掃描圖形顯示質(zhì)量與一幀的畫線數(shù)量有關(guān)：當(dāng)一幀線條太多，無法維持3060幀/秒刷新頻率，就會出現(xiàn)滿屏閃爍光柵掃描顯示器的常用概念：行頻、幀頻（圖像刷新率） 水平掃描頻率為行頻。垂直掃描頻

3、率為幀頻。隔行掃描、逐行掃描 隔行掃描方式是先掃偶數(shù)行掃描線,再掃奇數(shù)行掃描線。像素 屏幕被掃描線分成 n 行，每行有 m 個點，每個點為一個象素。整個屏幕有 m × n 個象素。具有灰度和顏色信息分辨率 指CRT單位長度上能分辨出的最大光點(象素）數(shù)。分為水平分辨率和垂直分辨率。點距：相鄰象素點之間的距離指標(biāo)相關(guān).帶寬：（水平像素數(shù)垂直像數(shù)數(shù)幀頻）顯示速度指顯示字符、圖形特別是動態(tài)圖像的速度，與顯示器的分辨率及掃描頻率有關(guān).可用最大帶寬來表示。圖像刷新刷新是指以每秒30幀以上的頻率反復(fù)掃描不斷地顯示每一幀圖像.圖像的刷新頻率等于幀頻，用每秒刷新的幀數(shù)表示。目前刷新頻率標(biāo)準(zhǔn)為每秒50

4、120幀。色彩與亮度等級亮度等級又稱灰度，主要指單色顯示器的亮度變化。色彩包括可選擇顯示器顏色的數(shù)目以及一幀畫面可同時顯示的顏色數(shù)，與熒光屏的質(zhì)量有關(guān)，并受顯示存儲器VRAM容量的影響?？偨Y(jié):分辨率M*N、顏色個數(shù)K與幀緩存大小V的關(guān)系舉例：分辨率是1024×1024的顯示器若要顯示8種顏色,需要幀緩存大小至少為多少KB? 如果是16M種顏色呢？10241024*log28 （Bit)1024*1024*log28/8/1024 （KByte)圖形軟件分類：通用編程軟件包:GL、OpenGL、VRML、 DirectX、Java2D和Java3D等圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：圖形標(biāo)準(zhǔn):圖形系統(tǒng)及其

5、相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)中各界面之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，及供圖形應(yīng)用程序調(diào)用的子程序功能及其格式標(biāo)準(zhǔn)前者: 數(shù)據(jù)及文件格式標(biāo)準(zhǔn)后者: 子程序界面標(biāo)準(zhǔn)軟件標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)：可移植性（方便將為一個硬件系統(tǒng)設(shè)計的程序移植到另一個系統(tǒng))總結(jié)：圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分類：面向圖形設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)：計算機圖形元文件(CGM)，（CRT，Mouse，）計算機圖形接口(CGI）.設(shè)備驅(qū)動程序面向應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn):三維圖形核心系統(tǒng)GKS（Graphical Kernel System)程序員層次交互式圖形系統(tǒng)（PHIGS）OpenGL：事實上的圖形標(biāo)準(zhǔn)面向圖形應(yīng)用系統(tǒng)中工程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型及其文件格式:基本圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范（IGES)產(chǎn)品數(shù)

6、據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)范（STEP）直線的生成算法：畫一條從（x1, y1）到(x2, y2)的直線,實質(zhì)上是一個發(fā)現(xiàn)最佳逼近直線的像素序列,并填入色彩數(shù)據(jù)的過程.這個過程也稱為直線光柵化。直線DDA算法 :點陣通常有兩種情況:內(nèi)點表示 邊界表示填色算法分類 掃描線填色 種子填色字符：點陣式字 矢量式字反走樣用離散量表示連續(xù)量引起的失真現(xiàn)象稱之為走樣光柵圖形的走樣現(xiàn)象：階梯狀邊界；圖形細(xì)節(jié)失真;狹小圖形遺失:動畫序列中時隱時現(xiàn)，產(chǎn)生閃爍。反走樣概念及方法用于減少或消除走樣現(xiàn)象的技術(shù)稱為反走樣反走樣方法：提高分辨率 簡單區(qū)域取樣 加權(quán)區(qū)域取樣提高分辨率方法簡單，但代價非常大,而且它也只能減輕而不能消除鋸齒問題

7、簡單區(qū)域取樣缺點：象素的亮度與相交區(qū)域的面積成正比，而與相交區(qū)域落在象素內(nèi)的位置無關(guān),這仍然會導(dǎo)致鋸齒效應(yīng)。直線條上沿理想直線方向的相鄰兩個象素有時會有較大的灰度差。加權(quán)區(qū)域取樣特點：接近理想直線的像素將被分配更多的灰度值。相鄰的兩個像素的濾波器相交,有利于縮小直線條上相鄰像素的灰度差。區(qū)域填充算法：邊界填充和種子填充算法區(qū)域表示方法：內(nèi)點表示 邊界表示曲面造型：研究在計算機內(nèi)如何描述和表示一張曲面并對其控制。實體造型：研究在計算機內(nèi)如何秒速、定義及表示一個三維物體。實體造型基礎(chǔ) ：1點2邊3環(huán)4面5體 有效實體：符合正則形體的實體.簡稱實體歐拉公式：V：頂點數(shù),E：邊數(shù)，F(xiàn)：表面數(shù) V-E+

8、F=2三維實體的表示方法：邊界表示-多邊形網(wǎng)格表示 構(gòu)造實體幾何表示 空間細(xì)分表示 建模路線滅點：不平行于投影平面的平行線,經(jīng)過透視投影之后收斂于一點，稱為滅點（投影變換）消隱依據(jù): 三維坐標(biāo) 消隱結(jié)果: 二維坐標(biāo) 以視點為標(biāo)準(zhǔn)將對象按空間位置排序消隱解決方案:先三維排序,再繪制二維畫家算法二維繪制,同時依據(jù)三維判定可見性ZBuffer算法Z-Buffer算法優(yōu)點：1)簡單穩(wěn)定，利于硬件實現(xiàn) 2）不需要整個場景的幾何數(shù)據(jù)缺點： 1）需要一個額外的Z緩沖器2）在每個多邊形占據(jù)的每個像素處都要計算深度值，計算量大影響光照效果：視點, 物體, 光源整體光照明模型簡單光照明模型中，我們假定所考慮的物體表面是不透明的,實際上并非所有的物體