计算机图形学复习
来源:新能源网
时间:2024-08-17 14:12:25
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计算机图形学复习【专家解说】: 第一章1. 计算机图形:用数学方法描述,通过计算机生成、处理、存储和显示的对象。2. 图形和图像的主要区别是表示方法不同:图形是用矢量表示;图像是
【专家解说】: 第一章
1. 计算机图形:用数学方法描述,通过计算机生成、处理、存储和显示的对象。
2. 图形和图像的主要区别是表示方法不同:图形是用矢量表示;图像是用点阵表示的。图形和图像也可以通过光栅显示器(或经过识别处理)可相互转化。
3. 于计算机图形学紧密相关的学科主要包括 图像处理、计算几何和计算机视觉模式识别。它们的共同点是 以图形/图像在计算机中的表示方法为基础。
4. 交互式计算机图形系统的发展可概括为以下4个阶段:字符、矢量、二维光栅图形、三维图形。
5. 图形学研究的主要内容有:①几何造型技术 ②图形生成技术 ③图形处理技术 ④图形信息的存储、检索与交换技术 ⑤人机交互技术 ⑥动画技术 ⑦图形输入输出技术 ⑧图形标准与图形软件包的研发。
6. 计算机辅助设计和计算机辅助制造 是计算机图形学最广泛最活跃的应用领域。
7. 计算机图形学的基本任务:一是如何利用计算机硬件来实现图形处理功能;二是如何利用好的图形软件;三是如何利用数学方法及算法解决实际应用中的图行处理问题。
8. 计算机图形系统是由硬件系统和软件系统组成的。
9. 计算机图形系统包括处理、存储、交互、输入和输出五种基本功能。
10. 键盘和鼠标是最常用的图形输入设备。鼠标根据测量位移部件的不同,分为光电式、光机式和机械式3种。
11. 数字化仪分为电子式、超声波式、磁伸缩式、电磁感应式等。小型的数字化仪也称为图形输入板。
12. 触摸屏是一种 定位设备,它是一种对于触摸能产生反应的屏幕。
13. 扫描仪由3部分组成:扫描头、控制电路和移动扫描机构。扫描头由光源发射和光鲜接收组成。按移动机构的不同,扫描仪可分为平板式和滚筒式2种。
14. 显示器是计算机的标准输出设备。彩色CRT的显示技术有2种:电子穿透法和荫罩法。
15. 随机扫描是指电子束的定位及偏转具有随意性,电子束根据需要可以在荧光屏任意方向上连续扫描,没有固定扫描线和扫描顺序限制。它具有局部修改性和动态性能。
16. 光栅扫描显示器是画点设备。
17. 点距是指相邻像素点间的距离,与分辨指标相关。
18. 等离子显示器一般有三层玻璃板组成,通常称为等离子显示器的三层结构。
19. 用以输出图形的计算机外部设备称为硬拷贝设备。
20. 打印机是廉价的硬拷贝设备,从机械动作上常为撞击式和非撞击式2种。
21. 常用的喷墨头有:压电式、气泡式、静电式、固体式。
22. 绘图仪分为静电绘图仪和笔式绘图仪。
23. 图形软件的分层。由下到上分别是:①图形设备指令、命令集、计算机操作系统 ②零级图形软件 ③一级图形软件 ④二级图形软件 ⑤三级图形软件。
24. 零级图形软件是面向系统的、最底层的软件,主要解决图形设备与主机的通信与接口问题,又称设备驱动程序。
25. 一级图形软件即面向系统又面向用户,又称基本子系统。
26. 图形应用软件是系统的核心部分。
27. 从物理学角度,颜色以主波长、色纯度和辉度来描述;从视觉角度来看,颜色以色彩、饱和度和亮度来描述。
28. 用适当比列的3种颜色混合,可以获得白色,而且这3种颜色中的任意2种的组合都不能生成第三种颜色,称为三原色理论。
29. RGB模型的匹配表达式是:c=rR+gG+bB。
30. 常用颜色模型
颜色模型名称 使用范围
RGB 图形显示设备(彩色CRT和光栅显示器)
CMY 图形打印、绘制设备
HSV 对应画家本色原理、直观的颜色描述
HSL 基于颜色参数的模型
用基色青、品红、黄定义的CMY颜色模型用来描述硬拷贝设备的输出颜色。它从白光中滤去某种颜色,故称为减色性原色系统。
第二章
31. 直线生成的3个常用算法:数值微分法(DDA)、中点划线法和Bresenham算法。
32. DDA算法的C语言实现:
DDA算法生成直线,起点(x0,y0),终点(x1,y1).
Void CMy View ::onDdaline()
{
CDC *pDC=GetDC(); //获得设备指针
int x0=100,y0=100,x1=300,y1=200,c=RGB(250,0,0);//定义直线两端点和直线颜色
int x,y,i;
float dx,dy,k;
dx=(float)(x1-x0);
dy=(float)(y1-y0);
k=dy/dx;
x=x0;
y=y0;
if(abs(k)<1)
{ for(;x<=x1;x++)
{pDC—>SetPixel(x,int(y+0.5),c); y=y+k;}
}
if(abs(k)>=1)
{ for(;y<=y1;y++)
{pDC—>SetPixel(int(x+0.5),y,c); x=x+1/k;}
}
ReleaseDC(pDC); //释放设备指针
}
33. 任何影响图元显示方法的参数称为属性参数。图元的基本表现是线段,其基本属性包括线型、线宽和色彩。
34. 最常见的线型包括实线、虚线、细线和点划线等,通常默认的线型是实线。
35. 线宽控制的实线方法:垂直线刷子、水平线刷子、方形线刷子。生成具有宽度的线条还可以采用区域填充算法。
36. 用离散量表示连续量时引起的失真现象称为走样。为了提高图形显示质量,减少或消除走样现象的技术称为反走样。
37. 反走样技术有:提高分辨率(硬件方法和软件方法)、简单区域取样、加权区域取样。
38. 区域连通情况分为四连通区域和八连通区域。四连通区域是指从区域上某一点出发,可通过上下左右4个方向移动,在不越出区域的前提下到达区域内的任意像素;八连通区域是指从区域内某一像素出发,可通过上下左右、左上左下、右上右下8个方向的移动,在不越出区域的前提下到达区域内的任意像素。
39. 字符的图形表示可以分为点阵式和矢量式两种形式。
40. 在图形软件中,除了要求能生成直线、圆等基本图形元素外,还要求能生成其他曲线图元、多边形及符号等多种图元。
41. 在扫描线填充算法中,对水平边忽略而不予处理的原因是实际处理时不计其交点。
42. 关于直线生成算法的叙述中,正确的是:Bresenham算法是对中点画线算法的改进。
43. 在中点画圆算法中叙述错误的是:为了减轻画圆的工作量,中点画圆利用了圆的四对称性性质。
44. 多边形填充时,下列论述错误的是:在判断点是否在多边形内时,一般通过在多变形外找一点,然后根据该线段与多边形的交点数目为偶数即可认为在多边形内部,若为奇数则在多边形外部,且不考虑任何特殊情况。
第三章
1. Cohen-Sutherland算法,也称编码裁剪法。其基本思想是:对于每条待裁剪的线段P1P2分三种情况处理:①若P1P2完全在窗口内,则显示该线段,简称“取”之;②若P1P2完全在窗口外,则丢弃该线段,简称“舍”之;③若线段既不满足“取”的条件也不满足“舍”的条件,则求线段与窗口边界的交点,在交点处把线段分为两段,其中一段 完全在窗口外,可舍弃之,然后对另一段重复上述处理。
2. Sutherland-Hodgman算法,又称逐边裁剪算法。其基本思想是用窗口的四条边所在的直线依次来裁剪多边形。多边形的每条边与裁剪线的位置关系有4种情况(假设当前处理的多边形的边为SP):a>端点S在外侧,P在内侧,则从外到内输出P和I;b>端点S和P都在内侧,则从内到内输出P;c>端点S在内侧,而P在外侧,则从内到外输出I;d>端点S和P都在外侧,无输出。
3. 按裁剪精度的不同,字符裁剪可分为三种情况:字符串裁剪、字符裁剪和笔画裁剪。
4. 在线段AB的编码裁剪算法中,如A、B两点的码逻辑或运算全为0,则该线段位于窗口内;如AB两点的码逻辑与运算结果不为0,则该线段在窗口外。
5. n边多边形关于矩形窗口进行裁剪,结果多边形最多有2n个顶点,最少有n个顶点。
6. 对一条等长的直线段裁剪,编码裁剪算法的速度和中点分割算法的裁剪速度哪一个快,无法确定。(√)
7. 多边形裁剪可以看做是线段裁剪的组合。(X)
8. 对于线段来说,中点分割算法要比其他线段裁剪算法的裁剪速度快。(X)
9. 多边形的Weiler-Atherton裁剪算法可以实现对任意多边形的裁剪。(√)
第四章
1. 几何变换是指改变几何形状和位置,非几何变换是指改变图形的颜色、线型等属性。变换方法有对象变换(坐标系不动)和坐标变换(坐标系变化)两种。
2. 坐标系可以分为以下几种:世界坐标系(是对计算机图形场景中所有图形对象的空间定位和定义,是其他坐标系的参照)、模型坐标系(用于设计物体的局部坐标系)、用户坐标系(为了方便交互绘图操作,可以变换角度、方向)、设备坐标系(是绘制或输出图形的设备所用的坐标系,采用左手系统)。
3. 将用户坐标系中需要进行观察和处理的一个坐标区域称为窗口,将窗口映射到显示设备上的坐标区域称为视区。从窗口到视区的变换,称为规格化变换。(eg.4-1)
4. 所谓体素,是指可以用有限个尺寸参数定位和定形的体,如长方体、圆锥体。
5. 所谓齐次坐标表示,就是用n+1维向量表示n维的向量。
6. 二维点(x,y)的齐次坐标可以表示为:(hx hy h),其中h≠0。当h=1时称为规范化的齐次坐标,它能保证点集表示的唯一性。
7. 旋转变换公式的推导、对称变换
第五章
1. 交互绘图技术是一种处理用户输入图形数据的技术,是设计交互绘图系统的基础。常见的交互绘图技术有:定位技术、橡皮筋技术、拖曳技术、定值技术、拾取技术、网格与吸附技术。
2. 常用的橡皮筋技术有:橡皮筋直线、橡皮筋矩形、橡皮筋圆。
3. 拖曳技术是将形体在空间移动的过程动态地、连续地表示出来,直到用户满意。
4. 定值技术有2种:一种是键入数值,另一种是改变电位计阻值产生要求的数量,可以用模拟的方式实现电位计功能。
5. 拾取一个基本的对象可以通过:指定名称法、特征点发、外界矩阵法、分类法、直接法。
第六章
1. 点、线、面是形成三维图形的基础,三维变换是从点开始。
2. 三维图形变换分类:三维图形变换包括三维几何变换和平面几何变换,三维几何变换包括基本几何变换和复合变换;平面几何变换包括平行投影和透视投影,平行投影包括正投影和轴测投影,透视投影包括一点透视、二点透视、三点透视。
3. 投影中心与投影面之间的距离是无限的投影叫做平行投影,它包括正投影和轴测投影。
4. 正投影形成的视图包括:主视图、俯视图和左视图。轴测投影形成的视图为轴测图。
5. 透视投影也称为中心投影,其投影中心与投影面之间的距离是有限的。其特点是产生近大远小的视觉效果
6. 对于透视投影,不平行于投影面的平行线的投影会汇聚到一个点,这个点称为灭点。透视投影的灭点有无限多个,与坐标轴平行的平行线在投影面上形成的灭点称为主灭点。主灭点最多有3个,其对应的透视投影分别称为一点透视、二点透视、三点透视。
第七章
1. 型值点是曲面或曲线上的点,而控制点不一定在曲线曲面上,控制点的主要目的是用来控制曲线曲面的形状。
2. 插值和逼近是曲线曲面设计中的两种不同方法。插值—生成的曲线曲面经过每一个型值点,逼近—生成的曲线曲面靠近每一个控制点。
3. 曲线曲面的表示要求:唯一性、统一性、几何不变性、几何直观、易于界定、易于光滑连接。
4. 曲线曲面有参数和非参数表示,但参数表示较好。非参数表示又分为显式和隐式两种。
5. 对于一个平面曲线,显式表示的一般形式是:y=f(x)。一个x与一个y对应,因此显式方程不能表示封闭或多值曲线。例不能用显式方程表示一个圆。
6. 如果一个曲线方程表示为f(x,y)=0的形式,我们称之为隐式表示。其优点是易于判断函数f(x,y)是否大于、小于或等于零,即易于判断是落在所表示曲线上还是在曲线的哪一侧。
7. 参数连续与几何连续的区别:参数连续性是传统意义上的、严格的连续,而几何连续性只需限定两个曲线段在交点处的参数导数成比例,不必完全相等,是一种更直观、易于交互控制的连续性。
8. 在曲线曲面造型中,一般只用到C1(1阶参数连续)、C2(2阶参数连续)、G1(1阶几何连续)、G2(2阶几何连续)。切矢量(一阶导数)反映了曲线对参数t的变化速递,曲率(二阶导数)反映了曲线对参数t变化的加速度。
9. 通常C1连续必能保证G1的连续,但G1的连续并不能保证C1连续。
10. 对于三次Hermite曲线,用于描述曲线的可供选择的条件有:端点坐标、切矢量和曲率。
11. 三次Hermite曲线特点:①可局部调整,因为每个曲线段仅依赖于端点约束;②基于Hermite样条的变化形式有Cardinal样条和Kochanek-Bartels样条;③具有几何不变性。
12. Bezier曲线的性质:①端点性质②端点切矢量③端点的曲率④对称性⑤几何不变性⑥凸包性⑦变差缩减性。
13. 一次Bezier曲线是连接起点P0和终点P1的直线段,二次Bezier曲线对应一条起点P0终点在P2处的抛物线。
14. B样条曲线的性质:①局部性②连续性或可微性③几何不变性④严格凸包性⑤近似性⑥变差缩减性。
15. NURRS曲线具有以下性质:①局部性②可微性③仿射不变性④严格保凸性⑤一般性⑥变差缩减性⑦端点性质。
第八章
1. 要把三维物体的信息显示在二维显示设备中,必须通过投影变换。由于投影变换失去了深度信息,往往会导致二义性,要消除二义性,就必须在绘制时消除实际不可见的线和面,称作消除隐藏线和隐藏面,简称消隐。
2. 面消隐常用算法有:深度缓冲区(Z-buffer)算法和深度排序算法(画家算法)。
3. 深度缓冲区算法和深度排序算法的区别:
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