文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 计算机图形学复习提纲

计算机图形学复习提纲

计算机图形学复习提纲
计算机图形学复习提纲

计算机图形学复习提纲

题型:

填空10题:共20分

选择10题:共20分

简答2题:共14分

计算3题:共30分

编程2题:共16分

考点概括:

第一章计算机图形学基础知识

计算机图形学中,生成图形的方式有两种:互动式绘图和被动式绘图;

图形系统的结构:

图形系统的基本功能:计算存储输入输出交互5 个功能;

计算机图形系统的分类:脱机绘图系统联机绘图系统交互式绘图系统;

CRT显示器根据其电子束轰击屏幕的方式和组成结构可分为三种类型:随机扫描式显示器存储管式显示器光栅扫描式显示器;

一般分辨率在1024 *1024 像素以上的话,显示的颜色数目在256中以上;

光栅扫描式显示器的组成显示存储器图形生成器彩色表CRT控制器CRT监视器;计算机输入设备图:

课后的三道计算题(必考一题):

彩色表的地址数目是有像素值的位长决定的,

彩色表也叫调色板(调色表设真彩色为32位)这样就可以决定系统颜色的总数;

第二章C语言图形程序设计基础

初始化要调用initgraph()函数

格式为void far initgraph(int *gdriver,int *gmode,char *path);Detectgraph()函数格式为void far detectgraph(int *gdriver,int *gmode );

Closegraph()函数

Moveto()函数;moverel函数;lineto()函数;linerel()函数;画一个“王”字的程序;

#include "graphics.h "

#include "conio.h"

void main()

{ intgdriver=DETECT,gmode;

自动搜索显示器类型和显示

intx,y;

initgraph(&gdriver,&gmode," D:\\TC ");

cleardevice(); /*清除图形屏幕

moveto(100,40);

linerel(40,0); /*从当前坐标以相对增量方式画直线

x=getx(); //linerel 是相对移动的意思

y=gety(); //取得光标(x,y)现在的位置

moveto(x,y+20);

linerel(-40,0);

moverel(0,20);

linerel(40,0);

moverel(-20,0);

linerel(0,-40);

getch(); //等待按一键结束

closegraph();

}

Sprintf()函数:

第三章基本图形的生成与计算

*直线的生成算法:数值微分法(DDA法)、中点画线算法和Bresenham算法。前面通用的程序:

#include "graphics.h"

#include "stdio.h"

#include "conio.h"

main()

{

intr,color;

intgdriver=DETECT,gmode; intMidPointCircle( intr,int color);

printf("please input the numble of r="); scanf("%d",&r);

printf("please input the numble of color="); scanf("%d",&color);

initgraph(&gdriver,&gmode,"D:\\TC"); MidPointCircle( r, color);

getch();

closegraph();

}

* DDA法:DDA画线算法参考程序

dda_line (x1, y1, x2, y2, c)

int x1, y1, x2, y2, c;

{

floatdelta_x, delta_y, x, y;

int dx, dy, steps, k;

dx=x2-x1;

dy=y2-y1;

if (abs(dx)>abs(dy)) steps=abs(dx);

else steps=abs (dy);

delta_x=(float)dx / (float)steps;

delta_y=(float)dy / (float)steps;

x=x1;

y=y1;

for (k=1; k<=steps; k++)

{

putpixel((int)(x+0.5), (int)(y+0.5), c);

x+=delta_x;

y+=delta_y;

}

}

中点画线算法:

#include"graphics.h"

main()

{intMidpoint_Line();

intgdriver=DETECT,gmode;

initgraph(&gdriver,&gmode,“D:\\TC”); Midpoint_Line(10,10,500,300,4);

getch();

closegraph(); }

void Midpoint Line (int x0,int y0,int x1, int y1,int color)

{ int a, b, d1, d2, d, x, y;

a=y0-y1; b=x1-x0;

d=2*a+b; d1=2*a; d2=2* (a+b);

x=x0; y=y0;

putpixel(x, y, color);

while (x

{ if (d<0)

{x++; y++; d+=d2; }

else

{x++; d+=d1;}

putpixel (x, y, color);

} /* while */

} /* mid PointLine */

Bresenham 画线法:

用Bresenham方法扫描转换连接从点P0(0,0)到Pi(ix100,100)(i=1,2,3,4,5)的直线段。#include "graphics.h"

#include "stdio.h"

#include "conio.h"

main()

{intBresenham_line();

intgdriver=DETECT,gmode;

initgraph(&gdriver,&gmode,"D:\\TC");

Bresenham_line(0,0,100,100,4); Bresenham_line(0,0,200,100,4); Bresenham_line(0,0,300,100,4); Bresenham_line(0,0,400,100,4); Bresenham_line(0,0,500,100,4);

getch();

closegraph();

}

Bresenham_line (int x0,int y0,int x1,int y1, int color)

{intx,i,y;

float dx,dy,k,k1,e;

dx=x1-x0;

dy=y1-y0;

k=dy/dx;

k1=1/k;

e=-0.5;

x=x0;

y=y0;

for(i=0;i<=dy;i++)

{putpixel(x,y,color);

y=y+1;

e=e+k1;

if (e>=0.5) e=e-1;

if (e>=0) x++ ;

}

中点画圆法:

#include "graphics.h"

#include "stdio.h"

#include "conio.h"

main()

{

intr,color;

intgdriver=DETECT,gmode; intMidPointCircle( intr,int color);

printf("please input the numble of r="); scanf("%d",&r);

printf("please input the numble of color="); scanf("%d",&color);

initgraph(&gdriver,&gmode,"D:\\TC"); MidPointCircle( r, color);

getch();

closegraph();

}

MidPointCircle(intr,int color) {

intx,y;

float d;

x=0; y=r; d=1.25-r; putpixel(x,y,color);

while(x<=y)

{

if(d<0)

{ d+=2*x+3;

x++;}

else

{ d+=2*(x-y)+5;

x++;

y--;}

putpixel(x,y,color);

}/*while*/

}

1.程序题时,要点:d0=1.25-r d<0 时,d+=2*x+3;

d>=0 时,d+=2*(x-y)+5;

2.做填空是,直接算就是了!

(二)区域填充算法包括:多边形区域的填充,边填充算法,种子填充算法。

1. 多边形区域的填充(四个步骤:求交排序配对填色)考点:边表,活动边表。

活动边表的步骤:

种子填充算法:

考算法步骤和出栈顺序。

(1)种子象素入栈(2)当堆栈非空时重复执行如下步骤

1.栈顶象素出栈

2.将该象素设置成填充色

3.按左、上、右、下顺序检查与出栈象素相邻的四个象素,将其中不是边界且未置成填充

色的象素压入堆栈。

见下图:

线刷子:当直线斜率在[-1 , 1]之间时,线刷子置成垂直方向,正上方和正下方置成直线颜色;当斜率在之外时,则将线刷子置成水平方向,正左方和正右方置成直线颜色。

* 要能计算点阵式字符点阵需要的字节数。

矢量式字符:auto CAD系统的行的定义如下:

标题行中,形编号是1到255的整数值;字节数表示形定义描述行中包括结束符0在内的字节数目;形名称用大写字母才可以被调用,否则只作为形的一种解释性信息,不存入存储器,因而不占用存储空间。

2.描述行由若干个用逗号隔开的字节组成,并以0作为形定义的结束字符。带有前缀0的字节是十六进制,无前缀0的字节是十进制。

3.描述行中的每个字节包含矢量长度和方向两种信息。

目前常用的反走样方法主要有:提高分辨率、简单区域采样和加权区域采样。

中点分割裁剪(不知道怎么考?)

多边形裁剪方法有很多,通常有逐边裁剪法、双边裁剪法和分区编码裁剪法等第四章曲线与曲面的生成与计算

Bezier 曲线的参数方程和性质:

De CAsteljian 算法在4 p70

二次B样条曲线段的表达式

两曲面拼接

《计算机英语》教学大纲

《计算机英语》教学大纲 (待定) 课程代码:09111306 课程名称:计算机英语 总学时:56 一、课程任务与目的 随着计算机技术的迅速发展和广泛应用,计算机在经济和社会发展中的地位日益重要。而 国内计算机技术的应用与研究普遍滞后于西方尤其是美、英等发达的资本主义国家。如何才能跟上计算机技术发展与应用的最新水平,并迅速地掌握与利用各种新技术成果为我国的现代 化建设服务呢?一个必要的条件就是要能熟练地阅读外文的计算机技术文献、资料和书籍。由于大量的最新研究成果和新产品都是以英文公布于世的。因此,每个从事计算机科学与技术的教学、科研、工程技术及经营管理的人员都必须具有一定的计算机英语水平。(本课程在大学一、二年级基础英语课程结柬后开设,作为专业阅读课)通过本课程的教学,使学生掌握必要的计算机英语基础词汇和基本术语,养成良好的专业阅读习惯,以便融会贯通地运用英语这个工具去帮助解决理论上和实践中所遇到的问题,这就是计算机专业开设计算机英语课程目的和 任务之所在。 学习本课程的主要目的: (一)介绍计算机技术系最新进展,为专业理论的深入学习提供指导。 (二)使学生掌握基本的系统的计算机专业术语,能阅读关于计算机专业的 英文书籍,为进一步学习打下良好的基础。 二、阅读大纲 (一)Introduction 1.Organization0f computer system components 2.Type of computer 3.Computer generations (二)Hardware and system concepts 1.Computer codes 2.What is a processsor 3.the storage hierarchy 4.computer—system input/output 5.multiprocessing 6.performance measurement and evaluation (三)Discrete mathmatics 1.mathmatical logic 2.Boolcan algebras 3.graph theory 4.combinational problems (四)Algorithm 1.Algorithm attribute 2.algorithms and complexity

计算机图形学试题附答案完整版

名词解释 将图形描述转换成用像素矩阵表示的过程称为扫描转换。 1.图形 2.像素图 3.参数图 4.扫描线 5.构造实体几何表示法 6.投影 7.参数向量方程 8.自由曲线 9.曲线拟合 10.曲线插值 11.区域填充 12.扫描转换 三、填空 1.图形软件的建立方法包括提供图形程序包、和采用专用高级语言。 2.直线的属性包括线型、和颜色。 3.颜色通常用红、绿和蓝三原色的含量来表示。对于不具有彩色功能的显示系统,颜色显示为。 4.平面图形在内存中有两种表示方法,即和矢量表示法。 5.字符作为图形有和矢量字符之分。 6.区域的表示有和边界表示两种形式。 7.区域的内点表示法枚举区域内的所有像素,通过来实现内点表示。 8.区域的边界表示法枚举区域边界上的所有像素,通过给赋予同一属性值来实现边界表示。 9.区域填充有和扫描转换填充。 10.区域填充属性包括填充式样、和填充图案。 11.对于图形,通常是以点变换为基础,把图形的一系列顶点作几何变换后,

连接新的顶点序列即可产生新的变换后的图形。 12.裁剪的基本目的是判断图形元素是否部分或全部落在之内。 13.字符裁剪方法包括、单个字符裁剪和字符串裁剪。 14.图形变换是指将图形的几何信息经过产生新的图形。 15.从平面上点的齐次坐标,经齐次坐标变换,最后转换为平面上点的坐标,这一变换过程称为。 16.实体的表面具有、有界性、非自交性和闭合性。 17.集合的内点是集合中的点,在该点的内的所有点都是集合中的元素。 18.空间一点的任意邻域内既有集合中的点,又有集合外的点,则称该点为集合的。 19.内点组成的集合称为集合的。 20.边界点组成的集合称为集合的。 21.任意一个实体可以表示为的并集。 22.集合与它的边界的并集称集合的。 23.取集合的内部,再取内部的闭包,所得的集合称为原集合的。 24.如果曲面上任意一点都存在一个充分小的邻域,该邻域与平面上的(开)圆盘同构,即邻域与圆盘之间存在连续的1-1映射,则称该曲面为。 25.对于一个占据有限空间的正则(点)集,如果其表面是,则该正则集为一个实体(有效物体)。 26.通过实体的边界来表示一个实体的方法称为。 27.表面由平面多边形构成的空间三维体称为。 28.扫描表示法的两个关键要素是和扫描轨迹。 29.标量:一个标量表示。 30.向量:一个向量是由若干个标量组成的,其中每个标量称为向量的一个分量。 四、简答题 1. 什么是图像的分辨率?

《产品设计及开发》教学大纲和实验大纲

《产品设计及开发》教学大纲 大纲说明 课程代码:3335007 总学时:64学时(讲课64学时) 总学分:4学分 课程类别:选修 适用专业:工业设计(本科) 预修要求:工业设计机械基础、形态设计基础、设计构成等 一、课程的性质、目的、任务: 本课程是工业设计专业的一门指导性专业课。通过本课程的学习和训练,使学生把握将市场营销、设计和制造的观点融为一体开发产品的整体思路;了解开发流程和组织、产品规划过程和产品开发项目管理的基本知识,掌握产品构造、产品开发项目的经济分析的基本常识。 二、课程教学的基本要求: 课程教学采用启发、观摩、演练式教学,加深学生对相应知识的理解。使用一些案例来说明产品开发方法,由浅入深,难易搭配,循序渐进。以培养能力为主题,要求学生积极参与,独立完成简单产品的开发,掌握开发产品的基本技能和技巧。 考核形式为考试。主要考查学生对基本概念的理解和应用。 三、大纲的使用说明: 教师可根据本课程发展情况、学生水平等实际情况对教学内容作适当的调整和变动。拟采用双语教学。 大纲正文 第一章引论学时:2学时(讲课2学时) 了解成功的产品开发的特点和产品开发的时间和成本,了解本课程特点。 本章讲授要点:产品开发的特点,产品开发的时间和成本,产品开发的挑战。 重点:产品开发的时间和成本。 难点:产品开发的特点。 第一节成功的产品开发的特点 第二节谁来设计和开发产品? 第三节产品开发的时间和成本 第四节产品开发的挑战 习题:估计在一个计算机的价格中,产品开发成本占多大比例。 第二章开发流程和组织学时:4学时(讲课4学时)

掌握基本的产品开发流程、概念开发流程,了解AMF公司的开发流程、产品开发组织。 本章讲授要点:产品开发流程、首末流程。 重点:产品开发流程。 难点:概念开发:首末流程 第一节基本的产品开发流程 第二节概念开发:首末流程 第三节采用基本的产品开发流程 第四节AMF公司的开发流程 第五节产品开发组织 习题:产品开发组织对于那些作为产品开发班的一部分而介入的学生来说,是什么? 第三章产品规划学时:4学时(讲课4学时) 掌握产品规划过程及其方法步骤。 本章讲授要点:产品规划过程,识别机会、项目评价和优先级排序、资源分配和时间计划、完成项目计划、对结果和流程做出反应。 重点:产品规划过程 难点:识别机会 第一节产品规划过程 第二节产品规划过程的方法步骤 习题:对选定产品进行开发过程规划。 第四章识别顾客需要学时:5学时(讲课5学时) 了解识别顾客需要的方法,理解建立需要的相对重要性,掌握对结果和流程做出反应的基本方法。 本章讲授要点:顾客需要、建立需要的相对重要性、对结果和流程做出反应。 重点:识别顾客需要。 难点:建立需要的相对重要性 第一节从顾客那里获取原始数据 第二节从顾客需要的角度理解原始数据 第三节组织需要的等级 第四节建立需要的相对重要性 第五节对结果和流程做出反应 习题:过大开发团队(多于10个人时)的有效调整方法。 第五章产品规格说明学时:5学时(讲课5学时) 了解什么是规格说明、何时建立规格说明、确定最终规格。掌握建立目标规格说明的方法。

计算机图形学基础教学大纲

《计算机图形学基础》课程教学大纲 一、课程概述 (一)基本说明 中文名称:计算机图形学基础课程代码:16JS062 总学时/学分:48/3 考核方式:考试 适用专业:计算机科学与技术 (二)课程属性 1.课程性质 本课程是计算机科学与技术专业选修课,主要介计算机图形学的经典核心体系:图形系统、二维图形生成、几何变换、二维与三维观察、三维对象(实体造型与曲线曲面)、真实感图形技术、交互技术及动画等。通过本课程的学习,有助于学生对计算机图形学原理的理解和图形编程技术的掌握。 2.课程与课程群的联系 本课程与《Java程序设计基础》、《C语言程序设计》、《线性代数》等基础课程有着密切的关系,通过本课程的学习,使学生掌握图形方面的基本知识。为了使学生能够顺利完成本课程的学习,在学习本课程之前,需对相关课程(群)有一定的了解和掌握。 前修课程:《Java程序设计基础》、《C语言程序设计》、《数据库原理及应用》等,这些课程对本课程学习起着基础铺垫作用。 二、教学设计 (一)课程设置的主要依据 本课程是一门理实融合、教学做一体的理论课程,着眼于满足计算机科学与技术专业对应用型人才需求,遵循“基础/应用”的导向原则,教学内容与教学组织紧紧围绕应用型的计算机科学与技术专业人才培养目标进行设计、选择和实施,以“必需、够用、适度超前”为度,突出打牢理论基础和实践能力培养。在教学过程中,注重创新精神、实践能力和职业道德的培养,倡导探究性学习(或研讨式、案例式、专题式、项目式等),引导学生主动参与教学过程,主动思考、勤于实践、知行合一,逐步培养学生分析解决计算机类项目开发过程中实际问题、沟通交流与团队协作能力。 (二)课程设计思路 以《Java程序设计基础》、《C语言程序设计》、《线性代数》等课程为基础,紧紧围绕计算机科学与技术专业应用型人才培养目标,准确把握本课程在计算机科学与技术课程群中的定位和作用,以能力为本位,强调打牢基本知识和基本理论基础,强化基本技能训练,充分利用信息化教学平台,打破以知识

计算机图形学基础期末考试试题

一、填空题 1.将多边形外部一点A与某一点B用线段连接,若此线段与多边形边界相交的次数为??????????,则点B在多边形外部。若此线段与多边形边界相交的次数为??????????,则点B在多边形内部。 2.生成直线的四点要求是_______________________,____________________________,____________________________________,速度要快。 3.由5个控制顶点Pi(i=0,1,…4)所决定的3次B样条曲线,由??????????段3次B样条曲线段光滑连接而成。 4.用于减少或克服在“光栅图形显示器上绘制直线、多边形等连续图形时,由离散量表示连续量引起的失真”的技术叫??????????。 5.图形的数学表示法一般有??????????,??????????,??????????。 1.一个交互性的计算机图形系统应具有、、、、 输入等五方面的功能。 2.阴极射线管从结构上可以分为、和。 3.常用的图形绘制设备有和,其中支持矢量格式。 4.PHIGS和GKS将各种图形输入设备从逻辑上分为六种:定位设备、笔划设 备、、、和。 5.通常可以采用和处理线宽。 6.齐次坐标表示就是用维向量表示n维向量。 7.平行投影根据可以分为投影和投影。 8.一个交互式计算机图形处理系统包括图形软件和_____________,图形软件又分为 _____________、_____________和三部分。 9.构成图形的要素包括和,在计算机中通常用采用两种方法来表示 图形,他们是和。 10.荫罩式彩色显像管的结构包括、、和。 11.目前常用的PC图形显示子系统主要由3个部件组成:、和一 个ROM BIOS芯片。 12.在交互输入过程中,图形系统中有_____________、、和其组 合形式等几种输入(控制)模式。 13.填充一个特定区域,其属性选择包括、和。 14.计算机中表示带有颜色及形状信息的图和形常用和参数法,其中用参数法描 述的图形称为,用描述的图形称为。 15.在显示技术中,我们常常采用提高总的光强等级。 16.常用的交互式绘图技术有、、和。

《计算机图形学》课程教学大纲

《计算机图形学》课程教学大纲 课程编号:11090132 课程名称:计算机图形学 英文名称:Computer Graphics 学时与学分:2总学时:32实验学时:0课内上机学时:8 先修课程要求:大学数学、工程图学、C语言 适应专业:交通设备信息工程 参考教材: 1、Donald Hearn,M. Pauline Baker ,Computer Graphics (C Version),Prentice Hall ,1997; 2、陆润民等,计算机绘图,高等教育出版社(面向21世纪教材); 3、孙家广等,计算机图形学(第三版),清华大学出版社,1999。 课程简介: 计算机图形学是关于计算机图形技术的科学,它是研究用计算机生成、处理和输出图形的一门新兴学科,是CAD/CAM技术以及信息化设计、制造及图像处理的重要技术基础。本课程着重研究怎样将工程技术人员获得的数据、几何模型等信息或设计思想用计算机数字化模型和图形表达,是工程技术人员表达和交流设计思想和信息的一门现代化工具课程。一、课程在培养方案中的地位、目的和任务 本课程是交通设备信息工程专业应该选修的一门学科基础课。课程的主要目的是培养学生形、数结合的能力和图形程序设计能力,为图形的数学处理、后续课程的学习、图形软件开发打下必要的基础。本课程的主要任务是学习计算机图形学的基本原理和基础知识;学习应用高级语言编制图形程序的基本方法和技能;学习各种基本图形生成算法;学习常用的图形变换和图形处理算法;培养开发图形程序的基本能力。 二、课程的基本要求 1、了解计算机图形系统的硬件和软件; 2、了解基本的图形数据结构; 3、掌握常用的图形生成算法; 4、掌握常用的图形几何变换和观察变换方法; 5、了解通用的图形标准; 6、掌握常用的三维对象表达方法; 7、掌握基于一种图形软件包的图形程序设计方法。 三、课程的基本内容以及重点难点 基本内容: 1、计算机图形学的应用; 2、计算机图形系统; 3、图形标准及图形软件包; 4、输出图元及其属性; 5、二维几何变换及二维观察; 6、三维物体的表达; 7、三维几何和建模变换; 8、三维观察。 重点:图形生成、图形变换、图形程序设计。

计算机图形学必考知识点

Phong Lighting 该模型计算效率高、与物理事实足够接近。Phong模型利用4个向量计算表面任一点的颜色值,考虑了光线和材质之间的三种相互作用:环境光反射、漫反射和镜面反射。Phong模型使用公式:I s=K s L s cosαΦα:高光系数。计算方面的优势:把r和v归一化为单位向量,利用点积计算镜面反射分量:I s=K s L s max((r,v)α,0),还可增加距离衰减因子。 在Gouraud着色这种明暗绘制方法中,对公用一个顶点的多边形的法向量取平均值,把归一化的平均值定义为该顶点的法向量,Gouraud着色对顶点的明暗值进行插值。Phong着色是在多边形内对法向量进行插值。Phong着色要求把光照模型应用到每个片元上,也被称为片元的着色。 颜色模型RGB XYZ HSV RGB:RGB颜色模式已经成为现代图形系统的标准,使用RGB加色模型的RGB三原色系统中,红绿蓝图像在概念上有各自的缓存,每个像素都分别有三个分量。任意色光F都可表示为F=r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]。RGB颜色立方体中沿着一个坐标轴方向的距离代表了颜色中相应原色的分量,原点(黑)到体对角线顶点(白)为不同亮度的灰色 XYZ:在RGB 系统基础上,改用三个假想的原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统, 将它匹配等能光谱的三刺激值,该系统称为视场XYZ色度系统,在XYZ空间中不能直观地评价颜色。 HSV是一种将RGB中的点在圆柱坐标系中的表示法,H色相S饱和度V明度,中心轴为灰色底黑顶白,绕轴角度为H,到该轴距离为S,沿轴高度为S。 RGB优点:笛卡尔坐标系,线性,基于硬件(易转换),基于三刺激值,缺点:难以指定命名颜色,不能覆盖所有颜色范围,不一致。 HSV优点:易于转换成RGB,直观指定颜色,’缺点:非线性,不能覆盖所有颜色范围,不一致 XYZ:覆盖所有颜色范围,基于人眼的三刺激值,线性,包含所有空间,缺点:不一致 交互式计算机程序员模型 (应用模型<->应用程序<->图形库)->(图形系统<->显示屏).应用程序和图形系统之间的接口可以通过图形库的一组函数来指定,这和接口的规范称为应用程序编程人员接口(API),软件驱动程序负责解释API的输出并把这些数据转换为能被特定硬件识别的形式。API提供的功能应该同程序员用来确定图像的概念模型相匹配。建立复杂的交互式模型,首先要从基本对象开始。良好的交互式程序需包含下述特性:平滑的显示效果。使用交互设备控制屏幕上图像的显示。能使用各种方法输入信息和显示信息。界面友好易于使用和学习。对用户的操作具有反馈功能。对用户的误操作具有容忍性。Opengl并不直接支持交互,窗口和输入函数并没有包含在API中。 简单光线跟踪、迭代光线跟踪 光线跟踪是一种真实感地显示物体的方法,该方法由Appel在1968年提出。光线跟踪方法沿着到达视点的光线的相反方向跟踪,经过屏幕上每一象素,找出与视线所交的物体表面点P0,并继续跟踪,找出影响P0点光强的所有的光源,从而算出P0点上精确的光照强度。光线跟踪器最适合于绘制具有高反射属性表面的场景。优缺点:原理简单,便于实现,能生成各种逼真的视觉效果,但计算量开销大,终止条件:光线与光源相交光线超出视线范围,达到最大递归层次。一般有三种:1)相交表面为理想漫射面,跟踪结束。2)相交表面为理想镜面,光线沿镜面反射方向继续跟踪。3)相交表面为规则透射面,光线沿规则透射方向继续跟踪。 描述光线跟踪简单方法是递归,即通过一个递归函数跟踪一条光线,其反射光想和折射光线再调用此函数本身,递归函数用来跟踪一条光线,该光线由一个点和一个方向确定,函数返回与光线相交的第一个对象表面的明暗值。递归函数会调用函数计算指定的光线与最近对象表面的交点位置。 图形学算法加速技术BVH, GRID, BSP, OCTree 加速技术:判定光线与场景中景物表面的相对位置关系,避免光线与实际不相交的景物表面的求交运算。加速器技术分为以下两种:Bounding Volume Hierarchy 简写BVH,即包围盒层次技术,是一种基于“物体”的场景管理技术,广泛应用于碰撞检测、射线相交测试之类的场合。BVH的数据结构其实就是一棵二叉树(Binary Tree)。它有两种节点(Node)类型:Interior Node 和Leaf Node。前者也是非叶子节点,即如果一个Node不是Leaf Node,它必定是Interior Node。Leaf Node 是最终存放物体/们的地方,而Interior Node存放着代表该划分(Partition)的包围盒信息,下面还有两个子树有待遍历。使用BVH需要考虑两个阶段的工作:构建(Build)和遍历(Traversal)。另一种是景物空间分割技术,包括BSP tree,KD tree Octree Grid BSP:二叉空间区分树 OCTree:划分二维平面空间无限四等分 Z-buffer算法 算法描述:1、帧缓冲器中的颜色设置为背景颜色2、z缓冲器中的z值设置成最小值(离视点最远)3、以任意顺序扫描各多边形a) 对于多边形中的每一个采样点,计算其深度值z(x,y) b) 比较z(x, y)与z缓冲器中已有的值zbuffer(x,y)如果z(x, y) >zbuffer(x, y),那么计算该像素(x, y)的光亮值属性并写入帧缓冲器更新z缓冲器zbuffer(x, y)=z(x, y) Z-buffer算法是使用广泛的隐藏面消除算法思想为保留每条投影线从COP到已绘制最近点距离,在投影后绘制多边形时更新这个信息。存储必要的深度信息放在Z缓存中,深度大于Z缓存中已有的深度值,对应投影线上已绘制的多边形距离观察者更近,故忽略该当前多边形颜色,深度小于Z缓存中的已有深度值,用这个多边形的颜色替换缓存中的颜色,并更新Z缓存的深度值。 void zBuffer() {int x, y; for (y = 0; y < YMAX; y++) for (x = 0; x < XMAX; x++) { WritePixel (x, y, BACKGROUND_VALUE); WriteZ (x, y, 1);} for each polygon { for each pixel in polygon’s projection { //plane equation doubl pz = Z-value at pixel (x, y); if (pz < ReadZ (x, y)) { // New point is closer to front of view WritePixel (x, y, color at pixel (x, y)) WriteZ (x, y, pz);}}}} 优点:算法复杂度只会随着场景的复杂度线性增加、无须排序、适合于并行实现 缺点:z缓冲器需要占用大量存储单元、深度采样与量化带来走样现象、难以处理透明物体 着色器编程方法vert. frag 着色器初始化:1、将着色器读入内存2、创建一个程序对象3、创建着色器对象4、把着色器对象绑定到程序对象5、编译着色器6、将所有的程序连接起来7、选择当前的程序对象8、把应用程序和着色器之间的uniform变量及attribute变量关联起来。 Vertex Shader:实现了一种通用的可编程方法操作顶点,输入主要有:1、属性、2、使用的常量数据3、被Uniforms使用的特殊类型4、顶点着色器编程源码。输入叫做varying变量。被使用在传统的基于顶点的操作,例如位移矩阵、计算光照方程、产生贴图坐标等。Fragment shader:计算每个像素的颜色和其他属性,实现了一种作用于片段的通用可编程方法,对光栅化阶段产生的每个片段进行操作。输入:Varying 变量、Uniforms-用于片元着色器的常量,Samples-用于呈现纹理、编程代码。输出:内建变量。 观察变换 建模变换是把对象从对象标架变换到世界标架 观察变换把世界坐标变换成照相机坐标。VC是与物理设备无关的,用于设置观察窗口观察和描述用户感兴趣的区域内部分对象,观察坐标系采用左手直角坐标系,可在用户坐标系中的任何位置、任何方向定义。其中有一坐标轴与观察方向重合同向并与观察平面垂直。观察变换是指将对象描述从世界坐标系变换到观察坐标系的过程。(1):平移观察坐标系的坐标原点,与世界坐标系的原点重合,(2):将x e,y e轴分别旋转(-θ)角与x w、y w轴重合。 规范化设备坐标系 规范化设备坐标系是与具体的物理设备无关的一种坐标系,用于定义视区,描述来自世界坐标系窗口内对象的图形。 光线与隐式表面求交 将一个对象表面定义为f(x,y,z)=f(p)=0,来自P0,方向为d的光线用参数的形式表示为P(t)=P0+td. 交点位置处参数t的值满足:f(P0+td)=0,若f是一个代数曲面,则f是形式为X i Y j Z k的多项式之和,求交就转化为寻求多项式所有根的问题,满足的情况一:二次曲面,情况二:品面求交,将光线方程带入平面方程:p*n+c=0可得到一个只需做一次除法的标量方程p=p0+td。可通过计算得到交点的参数t的值:t=(p0*n+c)/(n*d). 几何变换T R S矩阵表示 三维平移T 三维缩放S旋转绕z轴Rz( ) 100dx 010dy 001dz 0001 Sx000 0Sy00 00Sz0 0001 cos-sin00 sin cos00 0010 0001 θθ θθ 旋转绕x轴Rx(θ) 旋转绕y轴Ry(θ) 1000 0cos-sin0 0sin cos0 0001 θθ θθ cos0sin0 0100 -sin0cos0 0001 θθ θθ 曲线曲面 Bezier曲线性质:Bezier曲线的起点和终点分别是特征多边形的第一个顶点和最后一个顶点。曲线在起点和终点处的切线分别是特征多边形的第一条边和最后一条边,且切矢的模长分别为相应边长的n倍;(2)凸包性;(3)几何不变性(4)变差缩减性。端点插值。 均匀B样条曲线的性质包括:凸包性、局部性、B样条混合函数的权性、连续性、B样条多项式的次数不取决于控制函数。 G连续C连续 C0连续满足:C1连续满足: (1)(0) p(1)=(1)(0)(0) (1)(0) px qx py q qy pz qz == ???? ???? ???? ???? (1)(0) p'(1)=(1)'(0)(0) (1)(0) p x q x p y q q y p z q z == ???? ???? ???? ???? C0(G0)连续:曲线的三个分量在连接点必须对应相等 C1连续:参数方程和一阶导数都对应相等 G1连续:两曲线的切线向量成比例 三维空间中,曲线上某点的导数即是该点的切线,只要求两个曲线段连接点的导数成比例,不需要导 数相等,即p’(1)=aq’(0) 称为G1几何连续性。将该思想推广到高阶导数,就可得到C n和G n连续性。

计算机图形学课程教学大纲

《计算机图形学》课程教学大纲一、课程基本信息 课程代码:110053 课程名称:计算机图形学 英文名称:Computer Graphics 课程类别:专业课 学时:72 学分: 适用对象:信息与计算科学专业本科生 考核方式:考试(平时成绩占总成绩的30%) 先修课程:高级语言程序设计、数据结构、高等代数 二、课程简介 中文简介: 计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科。它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境:图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分,以图形的方式来表示抽象的概念或数据已经成为信息领域的一个重要发展趋势。通过本课程的学习,使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法,理解图形绘制的基本算法,学会初步图形程序设计。 英文简介: Computer Graphics is the subject which concerned with how computer builds, processes and shows graphics. Its importance has been shown in people’s more and more intensively need for harmony human-machine interface. Graphics user interface has become an important part of software. It is a significant trend to show abstract conception or data in graphics way. Through the learning of this course, students could master Computer Graphics’basic theories and methods,understand graphics basic algorithms and learn how to design basic graphics program. 三、课程性质与教学目的 《计算机图形学》是信息与计算科学专业的一门主要专业课。通过本课程的学习,使学生掌握基本的二、三维的图形的计算机绘制方法,理解光栅图形生成基本算法、几何造型技术、真实感图形生成、图形标准与图形变换等概念和知识。学会图形程序设计的基本方法,为图形算法的设计、图形软件的开发打下基础。 四、教学内容及要求 第一章绪论 (一)目的与要求 1.掌握计算机图形学的基本概念; 2.了解计算机图形学的发展、应用; 3.掌握图形系统的组成。

什么是计算机图形学

什么是计算机图形学? 计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形,并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科 计算几何:研究几何模型和数据处理的学 科,探讨几何形体的计算机表示、分析和 综合 计算机图形学研究内容:建模,绘制,动画 图形系统的基本功能 1.计算功能 元素生成、坐标变换、求交、剪裁计算。 2.存储功能 存储数据:形体的集合数据、形体间相互关系、数据的实时检索、保存图形的编辑等信息。 3.输入功能 输入信息: 数据、图形信息、图象信息等输入。 命令关键字、操作信息。 4.输出功能 输出信息: 图形信息、文件信息;静态图形、动态图形。 5.交互功能 人─机交互:拾取对象、输入参数;接受命令、数据等。 显示器种类 阴极射线管、随机扫描、存储管式、光栅扫描、等离子和液晶显

示器 从以下几个方面介绍图形显示设备: 图形硬件显示原理 CRT;CRT是利用电子枪发射电子束来产生图像,容易受电磁波干扰液晶显示器;液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性,在通电时导通,使液晶排列变得有秩序,使光线容易通过;不通电时,排列则变得混乱,阻止光线通过 未来显示器 光栅显示系统的组成 图形显示方式:随机扫描存储管式扫描光栅扫描 图形显示质量与一帧的画线数量有关:当一帧线条太多,无法维持30~60帧/秒刷新频率,就会出现满屏闪烁 光栅扫描显示器的常用概念:行频、帧频(图像刷新率) 水平扫描频率为行频。垂直扫描频率为帧频。 隔行扫描、逐行扫描 隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线,再扫奇数行扫描线。像素 屏幕被扫描线分成n 行,每行有m 个点,每个点为一个象素。整个屏幕有m ×n 个象素。具有灰度和颜色信息 分辨率 指CRT单位长度上能分辨出的最大光点(象素)数。分为水平分辨率和垂直分辨率。

计算机图形学教学大纲

《计算机图形学》教学大纲 前 言 计算机图形学是计算机与应用专业的专业主干课,它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境:图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分,以图形的方式来表示抽象的概念或数据(可视化)已经成为信息领域的一个重要发展趋势。设置本课程的目的就在于让软硬件开发人员了解和掌握必要的图形学概念、方法和工具。 通过课程的学习: 了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术。了解图形学的基本问题,掌握图形学的基本概念、方法与算法。对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识。具有一定实践体会和相关的编程能力。 教学目的要求和内容 预备知识 [目的要求] 掌握Windows 编程和VC++6.0及绘图的基本知识,为课程准备工具。 [教学内容] C++基本(类的设置,对象,成员变量和成员函数的初始化及其调用,继承和派生,函数的重载,虚函数) Visual C++6.0 开发环境,MFC简介,消息及其处理 图形设备的接口与绘图,菜单,对话框等控件 第1章 计算机图形学导论 [目的要求] 了解计算机图形学的研究内容及其应用领域, 了解图形、图象、像素、分辨率等基本概念 了解图形显示设备、图形输入设备以及图形软件等的发展状况 了解阴极射线管的工作原理 [教学内容] 。什么是图形,图象; 。计算机图形学的研究内容及其应用领域。 ? 掌握计算机中图形的两种表示方法,要求了解有关概念 ? 了解图形显示设备、图形输入设备以及图形软件的发展状况; ? 了解阴极射线管的结构及工作原理,彩色阴极射线管的工作原理 像素、分辨率等概念; 第2章二维线段图形的生成 [目的要求]

计算机图形学基础教程习题课1(第二版)(孙家广-胡事民编著)

1.列举计算机图形学的主要研究内容。 计算机中图形的表示方法、图形的计算、图形的处理和图形的显示。 图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法,以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。 2.常用的图形输出设备是什么? 显示器(CRT、LCD、等离子)、打印机、绘图仪等。 2.常用的图形输入设备是什么? 键盘、鼠标、跟踪球、空间球、数据手套、光笔、触摸屏、扫描仪等。 3.列出3种图形软件工具。 AutoCAD、SolidWorks、UG、ProEngineer、CorelDraw、Photoshop、PaintShop、Visio、3DMAX、MAYA、Alias、Softimage等。 错误:CAD 4.写出|k|>1的直线Bresenham画线算法。 d d d d 设直线方程为:y=kx+b,即x=(y-b)/k,有x i+1=x i+(y i+1-y i)/k=x i+1/k,其中k=dy/dx。因为直线的起始点在象素中心,所以误差项d的初值d0=0。y下标每增加1,d的值相应递增1/k,即d=d+1/k。一旦d≥1,就把它减去1,这样保证d在0、1之间。 ●当d≥0.5时,最接近于当前象素的右上方象素(xi+1,y i+1),x方向加1,d减 去1; ●而当d<0.5时,更接近于上方象素(x i,yi+1)。

为方便计算,令e=d-0.5,e的初值为-0.5,增量为1/k。 ●当e≥0时,取当前象素(x i,y i)的右上方象素(xi+1,y i+1),e减小1; ●而当e<0时,更接近于上方象素(xi,yi+1)。 voidBresenhamline (int x0,int y0,intx1, inty1,int color) { int x,y,dx,dy; float k,e; dx= x1-x0, dy = y1-y0,k=dy/dx; e=-0.5, x=x0, y=y0; for (i=0; i≤dy; i++) {drawpixel(x, y,color); y=y+1,e=e+1/k; if (e≥0) { x++, e=e-1;} } } 4.写出|k|>1的直线中点画线算法。 构造判别式:d=F(M)=F(xp+0.5,y p+1)=a(x p+0.5)+b(yp+1)+c ●当d<0,M在Q点左侧,取右上方P2为下一个象素; ●当d>0,M在Q点右侧,取上方P1为下一个象素; ●当d=0,选P1或P2均可,约定取P1为下一个象素;

计算机图形学主要知识点

第一章 计算机图形学是:研究怎么利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。 计算机图形学的研究对象是图形。构成图形的要素有两类:一类是几何要素(刻画图形状的点、线、面、体),另一类是非几何要素(反映物体表面属性或材质的明暗、灰度、色彩).。 计算机中表示图和形常有两种方法:点阵法和参数法。 软件的标准:SGI等公司开发的OpenGL,微软开发的Direct X,Adobe的Postscript 等。 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM) 计算机图形系统可以定义为计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。 交互式计算机图形系统应具有计算、存储、对话、输入和输出等五方面的功能。 真实感图形的生成一般须经历场景造型、取景变换、视域裁剪、消除隐藏面及可见面光亮度计算等步骤。 虚拟现实系统又称虚拟现实环境,是指由计算机生成的一个实时三维空间。用户可以在其中“自由地”运动,随意观察周围的景物,并可通过一些特殊的设备与虚拟物体进行交互操作。 科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算过程中及计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术。 第二章 鼠标器是用来产生相对位置。鼠标器按键数分为两种:MS型鼠标(双按键鼠标)和PC型鼠标(三按键鼠标)。 触摸屏也叫触摸板,分为:光学的红外线式触摸屏、电子的电阻式触摸屏和电容式触摸屏、声音的声波式触摸屏。 数据手套是由一系列检测手和手指运动的传感器的构成。来自手套的输入可以用来

给虚拟场景中的对象定位或操纵该场景。 显示设备的另一个重要组成部分的是显示控制器。它是控制显示器件和图形处理、转换、信号传输的硬件部分,主要完成CRT的同步控制、刷新存储器的寻址、光标控制以及图形处理等功能。 阴极射线管CRT由电子枪、偏转系统及荧光屏3个基本部分组成。电子枪的主要功能是产生一个沿管轴(Z轴)方向前进的高速的细电子束(轰击荧光屏)。 光栅的枕形失真是由于同样的偏转角增量所造成的偏转距离增量的最大。 荧光粉的余辉特性是指这样一种性质:电子束轰击荧光粉时,荧光粉的分子受激而发光,当电子束的轰击停止后,荧光粉的光亮并非立即消失,而是按指数规律衰减,这种特性叫余辉特性。余辉时间定义为,从电子束停止轰击到发光亮度下降到初始值的1%所经历的时间。 CRT图形显示器分为:随机扫描的图形显示器,直视存储管图形显示器,光栅扫描的图形显示器。 目前常用的PC图形显示子系统主要由3个部件组成:帧缓冲存储器、显示控制器和一个ROM BIOS芯片。 分辨率分为屏幕分辨率、显示分辨率和图形存储分辨率。3种分辨率的概念既有区别又有联系,对图形的显示都会产生一定的影响。在三者之间,屏幕分辨率决定了所能显示的最高分辨率;但显示分辨率和存储分辨率对所能显示的图形分辨率也有控制作用。如果存储分辨率小于屏幕分辨率,尽管显示分辨率可以提供最高的屏幕分辨率,屏幕上也不能显示出应有的显示模式。存储分辨率还必须大于显示分辨率,否则不能够显示出应有的显示模式。 第三章 图形输入设备的逻辑分类:定位设备、笔划设备、数值设备、选择设备、拾取设备、字符串设备。 引力域、橡皮筋技术、草拟技术 第四章 按所构造的图形对象可分为规则对象和不规则对象。 规则对象是指能用欧式几何进行描述的形体。其造型又称为几何造型。 一个完整的几何模型应包括物体的各部分几何形状及其在空间的位置(即几何信息)和各部分之间的连接关系(即拓扑信息)。 不规则对象的造型系统中,大多采用过程式模拟,即用一个简单的模型以及少量的易于调节的参数来表示一大类对象,不断改变参数,递归调用这一模型就能一步一步地产生数据量很大的对象,这一技术也被称为数据放大技术。 不规则对象造型方法主要有:基于分数维理论的随机模型、基于文法的模型、粒子系统模型和非刚性物体模型等等。 一般在二维图形系统中将基本图形元素称为图素或图元,而在三维图形系统中称为体素。 图素是指可以用一定的几何参数和属性参数描述的最基本的图形输出元素,包括点、线、圆、圆弧、椭圆、二次曲线等。体素是三维空间中可以用有限个尺寸参数定位和定形的最基本的单元体。段是指具有逻辑意义的有限个图素(或体素)及其附加属性的集合。 几何信息一般指形体在欧式空间中的位置和大小;而拓扑信息则是形体各分量(点、

《计算机图形学》实验教学大纲

《计算机图形学》实验教学大纲 实验学时:32 实验个数:9实验学分: 1 课程性质:专业任选课适用专业:软件工程 教材及参考书: 1.《计算机图形学实用技术》,陈元琰、张小竞编著,北京:科学出版社,2000 2.《计算机图形学》(第三版),孙家广等编著,北京:清华大学出版社,2000 大纲执笔人:李晓宁大纲审定人:王玲 一、实验课的性质与任务 计算机图形学是一个令人兴奋并发展迅速的学科,但是学生在掌握中往往对图形学的复杂理论和方法不能真正理解和应用,造成了对计算机图形学这门课程的学习的局限。本实验课程紧紧围绕计算机图形学的理论和基本算法,以Visual C/C++(或其他可视化语言)和OpenGL为开发平台,完成一系列图形试验,加深学生对图形学算法的理解,为不久的毕业设计和未来踏入社会可能面对的图形问题打下坚实的基础。 二、实验课程目的与要求 1.实验目的: 计算机图形学实验教学是为了将学生的计算机操作能力、分析能力、工程设计能力与应用实践结合起来,引导学生由浅入深地掌握计算机图形学理论与算法,使学生加深理解计算机图形学的基本概念、基本原理和基本算法;掌握和实现图形在计算机内显示的全过程,包括:基本图形的生成、坐标变换、图形投影、图形裁剪、图形消隐、基本的真实感显示。掌握交互构图能力,具备工程应用的图形学基础。 2.实验要求:(以软件设计为主要表现形式) 1)学生应该具有线性代数和C/C++的基础,有数据结构的相应知识。 2)上机前应准备好实验的程序设计算法描述与关键分析内容。 3)准备好程序测试数据和设备操作步骤,上机调试、运行。 4)完成每个实验后进行数据与程序对比分析。 5)写出实验报告(含实验题目,算法分析,源程序,测试情况和运行结果。若实验未 能通过,给出原因与今后改进措施)。

计算机图形学试题、真题(完整版详细解析)

计算机图形学期末真题+答案(两套) 一选择题: 1、以计算机中所记录的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法叫做( ),一般把它描述的图形叫做( );而 用具有灰度或颜色信息的点阵来表示图形的一种方法是( ),它强调图形由哪些点组成,并具有什么灰度或色彩,一般把它描述的图形叫做( )。A A 参数法、图形、点阵法、图像 B 点阵法、图像、参数法、图形 C 参数法、图像、点阵法、图形 D 点阵法、图形、参数法、图像 2、下列设备中属于图形输出设备的是( B ) ○ 1鼠标○2LCD ○3键盘○4 LED ○ 5打印机○6扫描仪○7绘图仪○8触摸屏 A ○ 1○3○6○8 B ○2○4○5○7 C ○2○5○6○7 D ○4○6○7○8 3. 下面给出的四个选项中( D )是绕Z 轴负向旋转θ的三维旋转变换矩阵。 A ????????? ???-10 00 0cos sin 00sin cos 00001θθθθ B ????? ???? ???-10000cos 0sin 00100sin 0cos θθθθ C ????? ???? ???-10 010000cos sin 00sin cos θθθθ D ????? ???????-10 010000cos sin 00sin cos θθθθ 4. 下面给出的四个选项中,( A )不是Bezier 曲线具有的性质。 A 局部性 B 几何不变性 C 变差缩减性 D 凸包性 5、B 样条曲线中,按照节点矢量T 的不同可以将B 样条分为均匀B 样条,开放均匀B 样条和非均匀B 样条,以下 选项中属于开放均匀B 样条节点矢量的是(C )。 A 、T =(0,1,2,3,4,5,6) B 、T =(0,0,1,1,2,2,3,3) C 、T =(0,0,0,1,2,3,4,5,5,5) D 、T =(0,0.1,0.2,0.2,0.5,1) 二、填空题(共8小题,每空1分,总计25分,请直接在原题上作答) 1、一个交互式计算机图形系统应具有( 计算 )、( 存储 )、( 对话 )、( 输入 )、 ( 输出 )等五个方面的功能。 2. 将三维物体变为二维图形的变换称为(投影变换),其有两种基本方式:(平行投影)、(透视投影)。 3、形体的定义和图形的输入输出都是在一定的坐标系下进行的,通常这些坐标系分为:建模坐标系, (用户坐标系),(观察坐标系),规格化设备坐标系和 (设备坐标系)。 4、X 扫描线算法中,每次用一条扫描线进行填充,对一条扫描线填充的过程可分为4个步骤:(求交)、(排序)、(交点配对)、(区间填色)。 5、平面几何投影可分为两大类,分别是:(透视投影),(平行投影)。

相关文档
相关文档 最新文档