计算机图形学基础知识重点整理.doc

"计算机图形学基础知识重点整理" 计算机图形学是一门研究如何利用计算机表示、生成、处理和显示图形的原理、算法、方法和技术的学科。其核心是解决如何用图形方式作为人和计算机之间传递信息的手段，即人机界面问题。 图形的定义：图形是从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。图形的构成要素有几何要素：点、线、面、体等描述对象的轮廓、形状和非几何要素：描述对象的颜色、材质等。 图形的表示方法有两种：点阵法和参数法。点阵法是枚举出图形中所有点(简称图像)，参数法是由图形的形状参数(简称图形)。 图像是指整个显示平面以二维矩阵表示，矩阵的每一点称为一个像素，由像素点所取亮度或颜色值不同所构成的二维画面。图像有三个特点：文件所占的空间大、位图放大到一定的倍数后会产生锯齿、位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越。 图形可以分为矢量图形和参数图形。矢量图形按照数学方法定义的线条和曲线组成，含有几何属性。参数图形是由图形的形状参数组成的。 计算机图形学的应用有计算机辅助设计、计算机辅助制造、科学计算、可视化、地图制图与地理信息系统、计算机动画、游戏和用户接口等。 在计算机图形系统中，有一个图形系统，至少应具有计算、存储、输入、输出、对话等五个方面的基本功能。图形硬件设备通常由图形处理器、图形输入设备和输出设备构成。 图形的扫描转换是将图形从参数表示形式转换到点阵表示形式的过程。在输出设备上输出一个点，首先需要计算出最逼近该点的像素位置，其次需要把应用程序中的坐标信息转换成所用输出设备的相应指令。 在图形的扫描转换中，有多种算法可以使用，例如 DDA 算法和中点画线法。DDA 算法的基本思想是从 x 的左端点 x0 开始，向 x 右端点步进，步长=1(个像素)。X 步进后，用 y=kx+b 计算相应的 y 坐标。最后取像素点(x, 取整 round(y))作为当前点的坐标。 中点画线法是通过比较当前像素点和下一个像素点的 y 坐标来确定下一个像素点的位置。设 M=(xp+1, yp+0.5)，为 p1 与 p2 之中点，Q 为理想直线与 x=xp+1 垂线的交点。将 Q 与 M 的 y 坐标进行比较。当 M 在 Q 的下方，则 P2 应为下一个像素点；M 在 Q 的上方，应取 P1 为下一个像素点；当 d=0，选 P1 或 P2 均可，约定取 P1 为下一个像素点。 计算机图形学的重要性在于它可以使得计算机图形信息表达直观、易于理解，图形信息表达精确、精炼，图形信息能“实时”的反映事物的分布和变化规律。