计算机图形学基础知识重点整理

1：简述计算机图像学与数字图像处理和计算几何以及模式识别等学科之间的区别：计算机图形学研究计算机显示图像,即现实世界在计算机中的表示,其逆过程就是计算机视觉；图像处理：对图像进行处理 包括图像变换，图像分析，边缘检测，图像分割等。模式识别：对数据的模式分析,涉及数据分析统计学,模式分类等。

2：第一台图像显示器是起源于：1950年麻省理工的旋风一号。

3：I.E萨瑟兰德被誉为计算机图像学之父，1963年他的SKETCHPAD被作为计算机图像学作为一个新学科的出现的标志。

4：列举计算机图像学的应用领域：计算机辅助绘图设计；事务管理中的交互式绘图；科学技术可视化；过程控制；计算机动画及广告；计算机艺术；地形地貌和自然资源的图形显示。

5：计算机图形系统包括哪些组成：硬件设备和相应的程序系统（即软件）两部分组成。

6：图像系统的基本功能：计算功能；存储功能；输入功能；输出功能；对话功能。

7：图像系统的分类：用于图形工作站的图形系统；以PC为基础的图形系统；小型智能设备上的图形系统

8：显示器的分类：阴极射线管（CRT）；液晶显示器（LCD）；LED（发光二极管）显示器；等离子显示器。

9：什么是CRT？其组成部分：即阴极射线管。组成有电子枪，加速结构，聚焦系统，偏转系统，荧光屏。

10：彩色阴极射线管生成彩色的方法：射线穿透法。应用：主要用于画线显示器。优点：成本低。缺点：只能产生有限几种颜色；影孔板法。

11：显示器的刷新方式经历了哪几个阶段：随机扫描显示；直视存储管式显示；光栅扫描显示。

12：什么是显示处理器，它与CPU是一回事吗？：显示处理器又称视觉处理器，是一种专门在PC，游戏机和一些移动设备上图像运算工作的微处理器，是显卡中重要组成部分。它的作用是代替CPU完成部分图形处理功能，扫描转换，几何变换，裁剪，光栅操作，纹理映射等。

13：什么是显存，它与内存的区别：显存全称显示内存，即显示卡专用内存。它负责存储显示芯片需要处理的各种数据。电脑的内存是指CPU在进行运算时的一个数据交换的中转站，数据由硬盘调出经过内存条再到CPU。区别：显存是显卡缓冲内存。内存是电脑的内部存储器。是不同的概念。

计算机图形学基础知识重点整理

一、图形学基础知识

1、图形学的定义：

图形学是一门研究图形的计算机科学，它研究如何使用计算机来生成、处理和显示图形。

2、图形学的应用：

图形学的应用非常广泛，它可以用于计算机游戏、虚拟现实、图形用户界面、图形设计、图形处理、图形建模、图形分析等。

3、图形学的基本概念：

图形学的基本概念包括图形、坐标系、变换、光照、纹理、投影、深度缓冲、抗锯齿等。

4、图形学的基本算法：

图形学的基本算法包括几何变换、光照计算、纹理映射、投影变换、深度缓冲、抗锯齿等。

5、图形学的基本技术：

图形学的基本技术包括OpenGL、DirectX、OpenCL、CUDA、OpenGL ES等。

二、图形学的基本原理

1、坐标系：

坐标系是图形学中最基本的概念，它是一种用来表示空间位置的系统，它由一系列的坐标轴组成，每个坐标轴都有一个坐标值，这些坐标值可以用来表示一个点在空间中的位置。

2、变换：

变换是图形学中最重要的概念，它指的是将一个图形从一个坐标系变换到另一个坐标系的过程。变换可以分为几何变换和光照变换，几何变换包括平移、旋转、缩放等，光照变换包括颜色变换、照明变换等。

3、光照：

光照是图形学中最重要的概念，它指的是将光照投射到物体表面，从而产生颜色和纹理的过程。光照可以分为环境光照、漫反射光照和镜面反射光照。

4、纹理：

纹理是图形学中最重要的概念，它指的是将一张图片映射到物体表面，从而产生纹理的过程。纹理可以分为纹理映射、纹理坐标变换、纹理过滤等。

5、投影：

投影是图形学中最重要的概念，它指的是将一个三维图形投射到二维屏幕上的过程。投影可以分为正交投影和透视投影，正交投影是将三维图形投射到二维屏幕上的过程，而透视投影是将三维图形投射到二维屏幕上，从而产生透视效果的过程。

第一章复习重点：

计算机图形学的概念：计算机图形学：是研究怎样用计算机表示、生成、处理和显示图形的一门学科。

几个图形学中的基本概念：

计算机图形：用计算机生成、处理和显示的对象；由几何数据和几何模型，利用计算机进行显示并存储，并可以进行修改、完善后形成的；

图象处理：将客观世界中原来存在的物体影象处理成新的数字化图象的相关技术；如CT扫描、X射线探伤等；

模式识别：对所输入的图象进行分析和识别，找出其中蕴涵的内在联系或抽象模型；如邮政分检设备、地形地貌识别等；

计算几何：研究几何模型和数据处理的学科，讨论几何形体的计算机表示、分析和综合，研究如何方便灵活、有效地建立几何形体的数学模型以及在计算机中更好地存贮和管理这些模型数据；

图像（数字图像）：点阵表示，枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成)

简称为

参数表示

图形：由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+属性参数(颜色、线型等)来表示图形

图形：计算机图形学的研究对象，主要分为两类：基于线条信息表示。明暗图(Shading)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

构成图形的要素

几何要素：刻画对象的轮廓、形状等

非几何要素：刻画对象的颜色、材质等

常用的图形输入设备分为两种：

矢量型图形输入设备与光栅型的区别：

矢量型输入设备采用跟踪轨迹、记录坐标点的方法输入图形。主要输入数据形式为直线活折线组成的图形数据。

光栅扫描型图形输入设备采用逐行扫描、按一定密度采样的方式输入图形，主要输入的数据为一幅由亮度值构成的像素矩阵——图像。

常用的图形输出设备分为两类：

向量型

向量型设备的作画机构随着图形的输出形状而移动并成像

光栅扫描型

光栅扫描型设备的作画机构按光栅矩阵方式扫描整张图面，并按输出内容对图形成像。

显示器原理：

1. 随即扫描显示器：应用程序发出绘图命令，→解析成显示处理器可接受

名词解释

计算机图形标准：是图形系统及相关应用程序中某个界面数据传输通讯的接口标准

几何变换；规范化后 把变换矩阵作为算子，然后想乘来挪动点的位置，得到各个顶点在几何变换中的新的顶点。

裁剪 ：在二维观察中，需要在观察坐标系下对窗口进 行裁剪，即只保留窗口内的那部分图形，去掉 窗口外的图形。

识别图形在指定区域内外的算法：两种算法：奇偶规则

从任意位臵p作一条射线，若与该射线相交

的多边形边的数目为奇数，则p是多边形内部 点，否则是外部点

非零环绕数规则(Nonzero Winding Number Rule) □ 首先使多边形的边变为矢量。

□ 将环绕数初始化为零。

□ 再从任意位臵p作一条射线。当从p点沿射线方向移动 时，对在每个方向上穿过射线的边计数，每当多边形 的边从右到左穿过射线时，环绕数加1，从左到右时， 环绕数减1。

□ 处理完多边形的所有相关边之后，若环绕数为非零，

则p为内部点，否则，p是外部点。

反走样 ：减少用离散量表示连续量引起的失真 。过取样 区域取样 两种方式

图形

计算机图形学的研究对象是图形。 广义的说, 能够 在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都可称为 图形。 它既包括了各种几何图形以及由函数式、 代数 方程和表达式所描述的图形, 也包括了来自各种输入媒 体的图景、 图片、 图案、 图像以及形体实体等。

图像

用点阵法，参数法描述的图形叫图像

光点。一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点。

像素点 是指图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。最小元素点尺寸等于光点尺寸）

裁剪窗口

即在视口中可以被看到的图形，即显示出来的部分

视口

将窗口映射到显示设备上的坐标区域称为视 区

点阵法

点阵法通过枚举出图形中所有的点来表示图形, 它 强调图形由哪些点构成, 这些点具有什么样的颜色, 即 点阵法是用具有灰度或色彩的点阵来表示图形的一种 方法。