计算机图形学总结.pdf

计算机图形学是一门涉及广泛的技术领域，它专注于如何使用数学算法在计算机中创建、处理和显示图形。在计算机图形学中，图形和图像这两个概念有所不同。图形通常指的是由几何元素如点、线、面构成的矢量图，强调形状和结构，而图像则是由像素组成的位图，主要关注颜色和视觉效果。 计算机图形学的研究内容包括建模（Modeling），如构建三维模型的场景；绘制（Rendering），例如计算每个像素的颜色以形成图像，这涉及到光照、环境和物体材质等因素；以及动画（Animation），用于创建动态效果。这一领域的应用实例非常丰富，如CAD软件用于工业设计，电影特效制作，3D动画和游戏开发等。 在计算机系统中，图形输出设备如阴极射线管（CRT）是重要的组成部分。CRT显示器通过电子枪发射电子束，经过偏转控制装置在显示屏上形成图像。像素的持续发光是通过电容存储电压并不断刷新来实现的。随机扫描显示器和光栅扫描显示器是两种不同的显示技术，前者适合简单图形，后者则能处理更复杂的图像，现在已经成为主流，其分辨率、帧缓存和刷新频率等参数决定了图像的质量。 在绘制2D图形时，DDA（Digital Differential Analyzer）算法是一种基础的线绘制算法，它通过逐段逼近的方法绘制直线。Bresenham直线算法则更为高效，通过判断下一个像素点应该落在直线的哪一侧来决定是否需要更新像素，减少了浮点运算。Bresenham画圆算法同样基于错误修正原理，通过调整步长快速绘制圆形。中点圆算法则从圆心出发，根据半径和当前点的位置来确定下一步的移动方向，适用于计算效率要求较高的情况。 计算机图形学是现代科技和艺术的重要支撑，它的理论和技术在日常生活和各个行业中都有广泛的应用。从设计工具到娱乐产品，从科学研究到虚拟现实，计算机图形学都在发挥着关键作用。通过深入理解和掌握这些基本概念和算法，我们可以更好地利用计算机创造出丰富多彩的图形世界。