武汉大学《计算机图形学》期末总结.pdf

计算机图形学是一门研究如何通过计算机技术生成、处理、显示和操作图形信息的学科。在这一领域中，图形标准和图形系统是核心概念，它们的正确理解和应用对于图形软件的开发和应用至关重要。 图形标准是指在图形系统及其相关应用系统中，各界面之间进行数据传送和通信的接口标准。具体来说，它可以分为数据及文件格式标准和子程序界面标准。数据及文件格式标准定义了图形数据的存储格式和交换格式，如图像文件的保存格式、矢量图形的定义等。子程序界面标准则定义了图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准，确保软件在不同计算机系统间的兼容性和可移植性。图形软件标准的存在，使得开发者不必每次都从头开始编写重复的代码，有助于加快开发速度并降低软件移植的复杂性。 在图形学领域，有多种图形标准被广泛使用。比如面向图形设备的接口标准包括计算机图形元文件(CGM)、计算机图形接口(CGI)和设备驱动程序等。这些标准定义了计算机如何通过特定的接口与图形设备进行通信。面向应用软件的标准则包括程序员层次交互式图形系统（PHIGS）、GL(图形程序包)和三维图形核心系统（3D-GKS）等。这些标准旨在简化应用软件的开发，使得开发人员可以更专注于软件的创新，而不是底层的细节实现。此外，还有用于图形应用系统中工程和产品数据模型及其文件格式的标准，如基本图形转换规范（IGES）和产品数据转换规范（STEP），这些规范是工业设计领域不可或缺的工具。 图形的输入方式通常包括定位和笔划两种。输出图形则包含诸如折线、符号集、文本、填充区、单元阵列和一般元素（如圆、椭圆、曲线等）。图形属性分为几何属性（如大小、形状、方向）和非几何属性（如线型、颜色、线宽）。图段是指一组图形元素的集合，它作为图形操作的基本单元，便于用户进行图形的增删改，以及实现图形的模块化。 在图形系统中，坐标系的设定至关重要。用户坐标系是用户应用程序使用的坐标系；规格化设备坐标系是一个与设备无关的二维直角坐标系；设备坐标系是图形设备在处理图形时使用的坐标系。CRT显示器是计算机图形学中常用的输出设备之一，它采用射线穿透法或影孔板法等技术来显示彩色。光栅显示器则具有分辨率和刷新率等技术指标，并且存在走样现象，即图形边缘出现锯齿状，影响视觉效果。 图形系统的基本组成包括计算机硬件、系统软件及图形软件、图形输入设备和输出设备等。扫描转换多边形是图形处理中的一项基础技术，而包围盒是描述多边形投影的最小矩形。在图形学中，视图投影是非常重要的一环，涉及观察坐标系、简单区域取样、反走样等概念。观察坐标系通常是一个原点位于视点的左手直角坐标系，便于用户选择合适的视点和进行投影变换。 此外，颜色查找表在图形系统中用于优化内存使用和提高灰度级别。区域填充是图形学中提高图形区域可见性的常用技术。走样和反走样是图形学中为了提高图形质量而采用的处理技术。字符裁剪则关系到文本在图形界面上的准确显示。 Bezier曲线是计算机图形学中常用的一种参数曲线，具有端点性质、对称性、凸包性等几何特性。重新参数化技术允许改变参数间隔而不影响曲线的形状和位置。观察坐标系是为了适应视点移动和物体不动的应用需求而设计的。 明暗模型用于模拟物体表面的光线反射或投射情况，如马赫带效应、高光现象等。泛光、反射光、镜面反射光是描述光线传播特性的概念。主波长是指观察到的颜色光的波长。条件等色和三原色是色彩理论中用于描述颜色特性的概念。 整体来看，计算机图形学期末总结涵盖了图形学的基础理论和实践技术，每一部分都是构建现代图形应用不可或缺的知识点。学习这些知识点，对于理解计算机图形学的深层次原理、开发高质量的图形软件和应用系统具有重大意义。