《人机接口与图形学》是一门涵盖广泛领域的专业课程,主要关注如何使用计算机生成、处理和显示图形,以及如何设计高效的人机交互界面。以下是对该课程中一些关键知识点的详细阐述:
1. **图形标准**:ISO批准的图形标准在试题中提到了CGM(Computer Graphics Metafile)、DXF(Drawing Exchange Format)等。CGM是一种用于存储和交换图形数据的元文件格式,而DXF则是Autodesk AutoCAD中用于交换图形数据的标准格式。
2. **图形变换**:几何变换和观察变换是图形处理中的核心概念。几何变换包括旋转变换、平移变换、缩放等,用于改变图形的方向和尺寸;观察变换则涉及将图形从模型空间转换到视口空间,以便在屏幕上正确显示。
3. **输入方式**:常见的输入设备和方式包括键盘、鼠标、跟踪球和触摸屏等。这些设备用于将用户操作转化为计算机可理解的数据。
4. **计算机图形学应用**:计算机艺术、CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、医疗诊断、计算机动画、CAI(计算机辅助教学)、办公自动化和电子出版都是计算机图形学的重要应用领域。
5. **三维几何变换**:三维几何变换包括旋转变换、平移变换、阵列变换和比例变化等,它们用于在三维空间中操作图形对象。
6. **输入设备**:除了常见的键盘和鼠标,还包括跟踪球和触摸屏等,它们能捕获用户的输入信息并转换为数字信号。
7. **Bezier曲线**:Bezier曲线是一种在图形设计中广泛应用的数学工具,具有端点性质、端点切矢量、端点曲率、对称性、几何不变性和凸包性等特性,常用于绘制平滑的曲线。
8. **字符图形**:字符分为点阵字符和矢量字符。点阵字符由像素数组表示,而矢量字符则通过线条描述,可以在放大时保持清晰。
9. **扫描转换**:在处理图形时,如椭圆的扫描转换,要考虑像素点的位置和椭圆的对称性,以确定是否位于图形内。
10. **B样条曲线**:B样条曲线具有几何不变性,意味着它们在不同坐标系下形状不变;同时,它们可以通过移动顶点进行局部调整。
11. **坐标系**:处理图形时涉及的坐标系包括局部坐标系、世界坐标系、观察坐标系和设备坐标系,它们定义了图形元素的位置和方向。
12. **区域填充**:常见的填充方式有填充式样、种子填充和扫描转换填充,用于给图形内部填充颜色。
13. **图形软件的建立**:图形软件可通过图形程序包、专用高级语言或修改现有高级语言来创建。
14. **图形交换格式**:IGES、STEP、OBJ和OCX等是常见的图形交换格式,用于不同软件间的数据互换。
15. **直线和曲线的绘制**:Bresenham画线法常用于直线扫描转换,而逐点比较法、角度DDA法和终点判断法可用于绘制圆弧。
16. **基本几何变换**:包括平移、旋转、反射和错切,这些变换在图形处理中十分基础。
17. **图形绘制设备**:如笔式绘图仪和手写板等,用于将数字信息转化为可视化的图形。
以上是《人机接口与图形学》课程中涉及到的一些关键知识点,这些内容构成了计算机图形学的基础,并在现代计算技术的许多方面都起着至关重要的作用。