计算机图形学期末复习题.docx

### 计算机图形学知识点总结 #### 一、扫描线填充算法 - **X扫描线算法**：此算法主要用于填充二维图形中的区域。在每次填充过程中，算法使用一条扫描线来确定与图形相交的位置，并据此填充颜色。具体过程分为四个步骤： - **求交**：找到扫描线与图形边界的交点。 - **排序**：按照交点的x坐标对它们进行排序。 - **配对**：根据交点的顺序将它们配对，形成一系列需要填充的区间。 - **填色**：按照配对结果，在相应的区间内填充颜色。 #### 二、曲线曲面表示 - **插值**与**拟合**：在计算机图形学中，可以通过一组型值点来定义曲线或曲面的形状。 - **插值**：形状完全通过给定点来确定，曲线或曲面会通过这些点。 - **拟合**：使用控制点来定义形状，但曲线或曲面不一定通过这些点。 #### 三、中点画线算法 - **基本原理**：中点画线算法是基于直线方程`F(x, y) = ax + by + c = 0`来确定下一个最佳像素点的方法。算法首先确定一个基准点`P(Xp, Yp)`，然后计算出下一个可能的像素点`M`的中点坐标。通过构造一个判别式`d = F(M)`，算法可以决定下一个像素点的选择。 - 当`d > 0`时，下一个点选择为`(Xp + 1, Yp)`，此时`d`的增量表达式为`d += 2 * a`。 - 当`d < 0`时，下一个点选择为`(Xp + 1, Yp + 1)`，此时`d`的增量表达式为`d += 2 * (a + b)`。 #### 四、种子填充算法 - **填充类型**：种子填充算法根据像素之间的连接性可以分为两种类型的区域填充： - **四连通区域**：仅考虑上下左右相邻像素。 - **八连通区域**：除了上下左右，还包括对角线方向上的像素。 #### 五、正负法绘制圆弧 - **基本原理**：正负法是一种基于圆的方程`F(x, y) = x^2 + y^2 - R^2 = 0`来确定圆弧下一个像素点的方法。对于每个计算出的点`Pi(xi, yi)`，通过判断`F(xi, yi)`的符号来确定下一个像素点的位置。 - 若`F(xi, yi) < 0`，则下一个点取`(xi + 1, yi)`。 - 若`F(xi, yi) > 0`，则下一个点取`(xi, yi - 1)`。 #### 六、Cohen-Sutherland线段裁剪算法 - **裁剪条件**：算法通过判断线段两端点`P1`和`P2`的编码`CODE1`和`CODE2`来决定是否裁剪。 - 当`CODE1 = CODE2 = 0`时，线段完全位于可视窗口内，是**显然可见**的。 - 当`CODE1 & CODE2 != 0`时，线段两端点均位于窗口外，是**显然不可见**的。 #### 七、直线扫描转换算法 - **常见算法**：计算机图形学中有几种常见的直线扫描转换算法： - **数值微分法**：通过计算直线的斜率来确定像素点。 - **中点画线法**：如前述。 - **Bresenham算法**：一种高效的整数算法，适用于整数坐标系统。 #### 八、曲线曲面的基本表示方法 - **参数表示**：曲线或曲面可以通过一组参数来定义，参数的变化决定了曲线或曲面的形状。 - **非参数表示**：包括显式表示和隐式表示两种形式。 #### 九、反走样技术 - **目的**：减少或消除由于像素化导致的锯齿状效果。 #### 十、裁剪算法 - **编码法**：适用于裁剪直线段。 - **其他算法**：如Cohen-Sutherland裁剪算法、中点分割裁剪算法、梁友栋-Barskey裁剪算法等。 #### 十一、消隐算法 - **物体空间消隐**：在三维空间中剔除不可见物体。 - **图像空间消隐**：在渲染过程中剔除不可见部分。 #### 十二、图形显示器技术 - **发展历史**：CRT显示器、LCD显示器、3D显示器。 - **颜色表示**：基于RGB模型，红色、绿色、蓝色三种基色的组合。 - **分辨率**：CRT显示器在水平或垂直方向单位长度上能识别的最大像素个数。 #### 十三、图形处理系统的逻辑部件 - **图形处理器**：负责图形处理的核心组件。 - **图形输入设备**：如鼠标、键盘等。 - **图形输出设备**：如显示器。 #### 十四、帧缓冲存储器 - **作用**：存储屏幕上像素的颜色值。 #### 十五、圆弧扫描转换算法 - **常用算法**：中点画圆法、Bresenham画圆、正负画圆法。 #### 十六、多边形表示方法 - **顶点表示**：通过多边形的顶点来定义。 - **点阵表示**：通过像素点的集合来表示。 #### 十七、区域表示 - **内点表示**：通过区域内的一个点来定义。 - **边界表示**：通过区域的边界来定义。 #### 十八、区域填充方法 - **扫描线算法**：类似于前述的X扫描线算法。 - **种子填充算法**：基于种子点来扩展填充颜色。 #### 十九、字符表示 - **点阵字符**：通过点阵来表示。 - **矢量字符**：通过数学公式或矢量图形来表示。 #### 二十、多边形裁剪算法 - **Sutherland-Hodgman算法**：一种常用的多边形裁剪算法。 #### 二十一、字符裁剪 - **串精度裁剪**：以字符串为单位进行裁剪。 - **字符精度裁剪**：以单个字符为单位进行裁剪。 - **笔画或像素精度裁剪**：以字符内部的笔画或像素为单位进行裁剪。 #### 二十二、三维模型描述 - **线框模型**：只显示物体的轮廓。 - **曲面模型**：展示物体表面的细节。 - **实体模型**：全面展示物体的三维结构。 #### 二十三、纹理映射 - **二维纹理域的映射**：将二维纹理映射到三维模型表面上。 - **三维纹理域的映射**：将三维纹理应用于三维模型。 #### 二十四、阴影生成方法 - **阴影多边形算法**：基于多边形的阴影生成。 - **阴影域多面体算法**：基于多面体的阴影生成。 - **光线跟踪算法**：通过追踪光线路径来模拟真实世界中的阴影效果。 #### 二十五、投影阴影 - **本影**：物体完全阻挡光源形成的阴影。 - **半影**：物体部分阻挡光源形成的阴影。 #### 二十六、多边形明暗处理 - **Gouraud明暗处理**：通过在多边形的顶点计算光照强度，再通过插值方法应用到多边形表面。 - **Phong明暗处理**：在多边形表面的每一个像素点计算光照强度。 #### 二十七、按消隐对象分类 - 续上文，消隐算法还可以根据其消隐对象的不同进一步分类： - **线段消隐**：专门针对线段的消隐算法。 - **多边形消隐**：针对多边形的消隐算法。 - **体积数据消隐**：用于三维体积数据的消隐处理。