计算机图形学
时间：2024-01-22 03:30:01 | 来源：信息时代
时间：2024-01-22 03:30:01 来源：信息时代
第一章：
计算机图形学：怎样用计算机生成、处理和显示图像的学科。
图形：能够在人们视觉系统中形成视觉印象的对象称为图形，包括自然景物和人工绘图。
数字图像处理：针对图像进行各种加工以改善图像的效果,为图像分析做准备。
位图：显示屏幕上的矩形阵列的0,1表示。
图形：计算机图形学的研究对象，
能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象，包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等
像素：构成屏幕（图像）的最小元素。
分辨率：阴极射线管在水平或垂直方向单位长度上能识别的最大像素个数。
颜色查找表：是一维线性表、其每一项的内容对应一种颜色，其长度由帧缓存单元的位数决定。
作用：在帧缓存单元位数不增加的情况下，具有大范围内挑选颜色的能力；对颜色进行索引
光栅扫描式图形显示器（画点设备）： 帧缓存（数字设备）+寄存器+DAC（数模转换）+电子枪+光栅显示器（模拟设备）
具有N个位面的帧缓存，颜色查找表至少有N位字宽（实际为W，W>N），有2
n项，可同时显示2
n个颜色（灰度级），总共可以有2
w个。
（全色光栅扫描图形显示器/全色帧缓存：三种原色电子枪，每种原色的电子枪有8个位面，组合成2
24种颜色，帧缓存至少为24位，每组原色配一个颜色查找表
） 显卡作用：根据CPU提供的指令和有关数据将程序运行过程和结果进行相应处理、并转换成显示器能够接受的文字和图形显示信号，通过屏幕显示出来。
虚拟现实系统：由计算机生成的一个实时的三维空间。
虚拟现实系统的3I特性：沉浸（immersion）、交互（interaction）、想象（imagination）
第二章：
图形标准：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，以及供图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准。前者称为数据及文件格式标准，后者称为子程序界面标准。
（计算机图形接口（CGI）、计算机图元文件（CGM）、图形核心系统（GKS）、程序员层次交互式图形系统（PHIGS）、基本图形转换规范（IGES）、产品数据模型转换标准（STEP）、计算机图形参考模型（CGRM））
图形系统标准的作用：方便不同系统间的数据交换；方便程序移植；硬件隔离，实现图形系统的硬件无关性。（提高图形软件、应用软件、相关开发人员在计算机系统和图形设备之间的可移植性）
计算机图形接口（CGI）：使应用程序和图形库直接与各种不同的图形设备相作用，使其在各种图形设备上不经修改就可以运行。
计算机图元文件（CGM）：提供了一个在虚拟设备接口上存贮与传输图形数据及控制信息的机制
第三章：
用户接口的常用形式： 子程序库：使用方便，但需要用户熟悉某种通用程序设计语言，如OpenGL
专用语言：一般为解释性语言，如VRML
交互命令：图形界面或命令行方式，进行人机交互
图段：具有相同属性的一组输出图元的集合。
交互设备与交互任务：定值、笔画、定位、选择、拾取、字符串
交互技术：集合约束、拖拽、三维输入。（选择、定位、定向、定路径、定量、文本、橡皮筋、徒手画、拖动）
拾取图形：点拾取、符号及集拾取、直线段拾取、折线集拾取、曲线拾取、字符串拾取、多边形拾取、重叠图形拾取、三维图形拾取。（加速图形拾取的措施：过滤器、区域粗判、硬件实现）
输入控制（画图说明）：请求方式（程序初始化设备）、取样方式（程序和设备同时工作）、事件方式（设备初始化程序）
第四章：
区域填充的几种算法：活性边表法；边填充算法；栅栏填充算法；边标志算法；种子填充算法；扫描线种子填充算法。
图形的扫描转换／光栅化：确定一个像素集合及其颜色，用于显示一个图形的过程。
裁剪：确定一个图形的哪些部分在窗口内，必须显示；哪些部分在窗口外，不该显示的过程。
多边形填充：把多边形的顶点表示转换为点阵表示。即从多边形的给定边界出发，求出位于其内部的各个像素，并将帧缓冲器内的各个对应元素设置相应的灰度或颜色。
4连通的区域: 取区域内任意两点，在该区域内若从其中一点出发通过上、下、左、右四种运动可到达另一点。
8连通区域: 取区域内任意两点，若从其中任一点出发，在该区域内通过沿水平方向、垂直方向和对角线方向的八种运动可到达另一点。
线宽处理：线刷子、方刷子、区域填充
走样（混淆）：用离散量(像素)表示连续的量(图形)而引起的失真。
反走样：用于减少或消除失真效果的技术。（提高分辨率、简单区域取样、加权区域取样、不同灰度表示）
走样现象：阶梯状边界；狭小图形遗失；图形细节失真
第六章：
位置矢量：曲线上任意一点的坐标可用矢量p(t)表示，p(t)=[x(t),y(t),z(t)]。
切矢量：方向曲线的切线方向的矢量成为切矢量。
挠率：副法线方向(或密切平面)对于弧长的转动率。
曲率：曲线的弯曲程度。（曲线上两点的切矢量夹角与两点间弧长的比值）
插值：给定一组有序的数据点Pi，i=0, 1, …, n，构造一条曲线顺序通过这些数据点，称为对这些数据点进行插值，所构造的曲线称为插值曲线。（线性插值；抛物线插值）
逼近：型值点（插值点）比较多时，很难用低次函数进行内插，因此可选用一个低次函数尽量的逼近这些点。（最小二乘法）
光顺：指曲线的拐点不能太多。（光顺的条件：具有二阶几何连续性G
2；不存在多余拐点和奇异点；曲率变化较小）
拟合：构造一条曲线使之在某种意义下最接近给定的数据点(但未必通过这些点)，所构造的曲线为拟合曲线。（可用插值和逼近实现）
参数连续性：如果曲线P=P(t)在t=t
0处满足左右n阶导矢均存在且相等，则称曲线P(t)在t=t
0处是n阶参数连续的，或称C
n连续。
（C
0连续和G
0连续：两条线端点重合；
C
1连续：端点重合处切矢量方向相同，大小相等；
G
1连续：端点重合处切矢量方向相同，大小不等；
G
2连续：二阶导矢方向相同，大小不等）
Bernstein基函数的性质：正性、权性、对称性、递推性、导函数
Bezier曲线的性质：端点性质（端点位置矢量：曲线端点与特征多边形端点重合；切矢量：端点处切矢量方向与特征多边形第一条/最后一条边走向一致；曲率）、对称性、凸包性、几何不变性、变差缩减性。
Bezier曲线的缺点：缺少局部性；曲线与控制多边形的逼近程度较差；表示复杂形状较难
B样条曲线的性质：局部性；连续性；几何不变性；变差缩减性；造型的灵活性
区分均匀/非均匀B样条函数：
均匀：节点沿参数轴是均匀等距分布的；
非均匀：节点沿参数轴的分布式不等距的。
第七章：
窗口区和视图区的坐标变换：
齐次坐标：用n+1维向量表示n为向量。
（齐次坐标的优越性：
提供了用矩阵运算进行图形变换的有效方法；
表达的一致性，便于硬件运算；
简化了复合图形变换的形式，提高了效率；
可以表达无穷远点。）
用户域：程序员用来定义草图的整个自然空间。
窗口区：用户指定的任一区域叫做窗口。
屏幕域：设备输出图形的最大区域，是有限的整数域。
视图区：任何小于或等于屏幕域的区域都成为视图区。
图形变换：是指对图形的几何信息经过几何变换后产生新的图形。
仿射变换：形式为x’=ax+by+c,y’=dx+ey+f的坐标变换称为二维仿射变换。
投影变换：把三维物体变为二维图形表示的过程称为投影变换。（平行投影；透视投影）
（一点透视投影线方程：X
S=X
C+(X-X
C)t）
灭点：透视投影的视线（投影线）是从视点（观察点）出发，视线是不平行的。不平行于投影平面的平行线投影后汇聚的一点称为
灭点，在坐标轴上的灭点叫做主灭点。（按照主灭点的个数，透视投影可分为
一点透视、二点透视和三点透视）
投影空间：相对于二维的窗口概念，三维的投影窗口称为投影空间。
观察坐标系：视点在该坐标系的原点，投影平面与xOy平面平行的左手坐标系，是一个过渡坐标系。
不改变图形大小和形状的变换：平移；旋转；对称（比例变换不改变形状，但改变大小）
不改变图形角度关系的变换：平移；旋转；对称；比例（错切改变角度关系）
（拓扑不变的几何变换不改变图形的连接关系和平行关系。）
第八章：
几何造型：利用点、线、面、体等几何元素，经过平移、旋转、比例等几何变换和交、叉、并等集合运算，产生实际或想象的物体模型。（三维几何造型：实体造型、曲面造型）
正则形体：对于任一形体，如果它是3维欧氏空间R
3中非空、有界的封闭子集，且其表面任意一点的足够小的邻域在拓扑上应该是一个等价的封闭圆，我们称该形体为正则形体，否则称为非正则形体。
控制点：用来确定曲线和曲面的位置与形状，相应的曲线和曲面
不一定经过的点。
型值点：用来确定曲线和曲面的位置与形状，相应的曲线和曲面
一定经过的点。
（考点：控制点和型值点的区别）
插值点：为提高曲线和曲面的输出精度，在型值点之间插入的一系列点。
体素：可以用有限个尺寸参数定位和定形的体。（来源：从实体中选择出来；参数轮廓线扫描产生；代数半空间定义）
线框模型：用顶点和邻边来表示形体；
表面模型：用有向棱边围成的部分来定义形体表面，由面的集合来定义形体；
实体模型：明确定义了表面的那一侧存在形体。
（在表面模型基础上定义实体模型的三种方法：a.在定义表面的同时，给出实体存在一侧的一点P；b.直接用表面的外法矢量来指明实体存在的一侧；c.用有向棱边的方向表示外法矢方向，右手法则确定外法矢量）
构造实体几何：将一些简单的基本体素通过正则集合运算来构造、表示新的物体。
拓扑信息：物体的拓扑信息是指物体上所有的顶点、棱边、表面之间是怎样连接到
欧拉公式：V-E+F=2；V-E+F=2(S-H)+R 第九章：
真实图形：经过消影的投影图称为物体的真实图形。
明暗效应：对光照射到物体表面所产生的反射或透射现象的模拟。
明暗模型（光照模型）：泛光；漫反射；镜面反射
泛光：光是来自四面八方的，它在各个方向都有均匀的光照强度
颜色：人的视觉系统对所接受到的光信号产生的一种感觉,不同波长的光信号带给人不同的颜色感受
光效率函数：它表示人眼感受各种波长的光的敏感度。反映了不同波长的光刺激人眼产生亮度的效率。
颜色模型：指的是某个三维颜色空间中的一个可见光子集，它包含某个颜色域的所有颜色。目的是在某个颜色域中方便的指定颜色。
基色：在颜色模型中，用来生成其它颜色的两种或三种颜色称为基色
CIE：国际照明委员会
纹理：是物体表面的细小结构
纹理映射：是把纹理图象值映射到三维物体的表面的技术
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