计算机图形学复习资料

1、计算机图形学：使用计算机建立、存储、处理某个具体的或抽象的对象的模型，并根据该模型产生该对象的图形输出的有关理论、方法和技术，它是计算机科学中最为活跃、得到广泛应用的分支之一。

2、图象：纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息。

图形：含有几何属性，更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。

3、图形分类：1、基于线条信息表示。

如工程图、等高线地图、曲面的线框图等。

2、明暗图。

即是通常所说的真实感图形。

4、图形软件分类：专用图形（应用）软件包和通用图形程序设计软件包。

专用软件包的接口通常是一组菜单，用户通过菜单与程序进行通信。

例如，3DMAX、PHOTOSHOP、各种CAD系统等等。

通用软件包提供了一个可用于C、C++、JA V A等高级语言的图形函数库。

图形显示器分为：CRT显示器和平板显示器。

CRT显示器包括随机扫描显示器、光栅扫描显示器。

随机扫描显示器是画线式显示器，或矢量式显示器。

光栅扫描显示器是画点设备。

在光栅扫描显示器中，一幅图像是由像素（pixel）阵列组成，而像素的阵列称为光栅（raster）。

一幅图像的像素全部存放在一个称为帧缓存器的内存里。

帧缓存的深度（位面数），即每个像素的位数决定了某一个显示系统能显示的颜色数。

5、绘图仪分为笔式绘图仪（画线设备）和静电绘图仪（画点设备）6、打印机（画点设备）7、常见的两种颜色模型：RGB颜色模型：由黑色开始，接着加入合适的基色得到希望的颜色。

即RGB颜色系统是一个加色系统。

CMY颜色模型：由白色开始，接着减去合适的基色元素得到希望的颜色。

CMY颜色系统是一个减色系统。

公式：RGB+CMY=18、一个计算机图形系统应包括计算机图形硬件系统和计算机图形软件系统。

9、初始化图形系统函数：void far initgraph(gdrive,gmode,gpath)int far *gdrive, *gmode, *gpath;gdrive:图形驱动器代号，gmode:图形模式代号，gpath: 图形驱动程序路径。

计算机图形学复习资料第一章计算机图形系统计算机图形产生方法：(1).矢量法(短折线法) 任何形状的曲线都用许多首尾相连的短直线（矢量）逼近。

(2).描点法(像素点串接法) 每一曲线都是由一定大小的像素点组成第二章计算机图形系统工作原理：1电子枪2灯丝加热阴极，阴极表面向外发射自由电子，控制栅控制自由电子是否向荧光屏发出3电子流在到达屏幕的途中，被加速、聚焦成很窄的电子束4由偏转系统产生电子束的偏转电场（或磁场），使电子束左右、上下偏转5在指定时刻在屏幕指定位置上产生亮点功能：CRT显示器其分辨率好，可靠性高，速度快。

为了不影响主机的数据处理能力，CRT显示器作为计算机的外围设备而独立存在，它有自己的控制电路，专门负责屏幕编辑功能，并有标准的串行接口与主机连接。

组成部分：图像生成器，显示存储器，彩色表，CRT控制器，读/写余辉时间：电子束离开光点后光点保持的时间。

屏幕刷新：荧光亮度随着时间按指数衰减，整个画面必须在每一秒钟内重复显示许多次，人们才能看到一个稳定而不闪烁的图形，因此必须重复地使荧光质发光，即使电子束迅速回到同一点余辉时间越短，所需屏幕输刷新率越高，荧光粉的质量直接影响到CRT成像效果。

第三章基本图形的生成生成圆弧的正负法原理：设圆的方程为F(x,y)=X2 + Y2 - R2=0;假设求得Pi的坐标为(xi,yi)；则当Pi在圆内时-> F(xi,yi)<0 -> 向右-> 向圆外Pi在圆外时-> F(xi,yi)>0 -> 向下-> 向圆内即求得Pi点后选择下一个象素点Pi+1的规则为：当F(xi,yi) ≤0 取xi+1 = xi+1，yi+1 = yi;当F(xi,yi) ＞0 取xi+1 = xi，yi+1 = yi - 1;这样用于表示圆弧的点均在圆弧附近，且使F(xi,yi) 时正时负，故称正负法。

快速计算的关键是F(xi,yi) 的计算，能否采用增量算法？若F(xi,yi) 已知，计算F(xi+1,yi+1) 可分两种情况：1、F(xi,yi)≤0-> xi+1 = xi+1，yi+1 = yi;-> F(xi+1,yi+1)= (xi+1 )2 +(yi+1 )2 -R2 -> = (xi+1)2+ yi2 -R2 = F(xi,yi) +2xi +12、F(xi,yi)＞0-> xi+1 = xi，yi+1 = yi -1;-> F(xi+1,yi+1)= (xi+1 )2 +(yi+1 )2 -R2-> = xi2+(yi –1)2-R2 = F(xi,yi) - 2yi +13、初始值：略光栅图形的扫描转换与区域填充逐点判断法Typedef struct { int PolygonNum; // 多边形顶点个数Point vertexces[MAX] //多边形顶点数组} Polygon // 多边形结构void FillPolygonPbyP(Polygon *P,int polygonColor){ int x,y;for(y = ymin;y <= ymax;y++)for(x = xmin;x <= xmax;x++)if(IsInside(P,x,y))PutPixel(x,y,polygonColor);elsePutPixel(x,y,backgroundColor);}/*end of FillPolygonPbyP() */逐个判断绘图窗口内的像素： 如何判断点在多边形的内外关系？ 1）射线法： 2）累计角度法 3）编码法；1）射线法 步骤：从待判别点v 发出射线；2 求交点个数k ；3 K 的奇偶性决定了点与多边形的内外关系累计角度法 步骤：1从v 点向多边形P 顶点发出射线，形成有向角；2 计算有相交的和，得出结论逐点判断的算法虽然程序简单，但不可取。

第一章：（蓝色字体为部分答案）●计算机图形学的定义？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。

●计算机图形学常见的应用领域有哪些？（应用领域的标题）●计算机图形学的相关学科有哪些？和计算机图形学互逆的学科是？●CRT中为什么需要刷新？刷新频率是什么？由于荧光物质存在余晖时间，为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值，电子束必须不断的重复描绘出原来的图形，这个过程叫做刷新刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数（次/秒、HZ)●彩色CRT和单色CRT的区别：⏹在荧光屏的内表面安装一个影孔板，用于精确定位像素的位置⏹CRT屏幕内部涂有很多组呈三角形的荧光粉，每一组由三个荧光点，三色荧光点由红、绿、蓝三基色组成（一组荧光点对应一个像素）⏹三支电子枪, 分别与三基色相对应●光栅扫描显示器中帧缓存是什么？位面是什么？⏹存储用于刷新的图像信息。

也就是存储屏幕上像素的颜色值。

⏹帧缓存的单位是位面。

⏹光栅扫描显示器屏幕上有多少个像素，该显示器的帧缓存的每个位面就有多少个一位存储器●1024×1024像素组成的24位真彩色光栅扫描显示器所需要的最小帧缓存是多少？第二章●什么是CDC？在微软基类库MFC中，CDC类是定义设备上下文对象的基类，所有绘图函数都在CDC基类中定义。

⏹简述CDC的4个派生类的名称，以及作用CClientDC类：显示器客户区设备上下文类CClientDC只能在窗口的客户区（不包括边框、标题栏、菜单栏以及状态栏的空白区域）进行绘图CMetaFileDCCMetaFileDC封装了在一个Windows图元文件中绘图的方法CPaintDC类该类一般用在响应WM_PAINT消息的成员函数OnPaint()中使用CWindowDC类整个窗口区域的显示器设备上下文类，包括客户区和非客户区（即窗口的边框、标题栏、菜单栏以及状态栏）⏹什么是映射模式？映射模式定义了Windows如何将绘图函数中指定的逻辑坐标映射为设备坐标输出到显示器或者打印机上。

课程名称：计算机图形学(复习资料)一、单项选择1、不是“视图”菜单中提供的图像显示效果的控制命令的是( )。

A、放大B、缩小C、满画布显示D、清除切片2、选择工具箱中的移动工具，按住( )键不放，用鼠标拖动要复制的图像，可以在水平、垂直和450角方向上复制图像。

A、ShiftB、AltC、Shift + AltD、Ctrl3、下面选项中不是“液化”对话框中的工具的是( )。

A、顺时针工具B、翻转工具C、膨胀工具D、湍流工具4、修复画笔工具不能清除图像中的( )。

A、人工痕迹B、包括划痕C、颜色D、蒙尘及褶皱5、下面选项中不是Photoshop橡皮擦工具组中的工具的是( )。

A、橡皮擦工具B、图像橡皮擦工具C、背景色橡皮擦工具D、魔术橡皮擦工具6、加深工具是通过降低图像的( )来降低图像的亮度。

A、曝光度B、亮度C、对比度D、阈值7、按( )键，可以打开“图层”面板。

A、F1B、F3C、F5D、F78、使用( )可以沿鼠标移动的轨迹自动生成路径，或沿图像的边缘自动产生路径。

A、钢笔工具B、自由钢笔工具C、画笔工具D、贝赛尔工具10、“滤镜”子菜单中提供了( )组滤镜样式。

A、12B、13C、14D、1511、下列选项中不是锐化滤镜组中的滤镜是( )。

A、USM锐化B、进一步锐化C、锐化D、锐化图形12、“挤压”对话框“数量”文本框用于调整挤压程度，其取值范围为( )。

A、-50% ~ +50%B、-70% ~ +70%C、-50% ~ +100%D、-100% ~ +100%13、使用( )滤镜可产生旋转风轮效果，旋转中心为物体的中心，常用制作漩涡效果。

A、旋转扭曲B、扭曲C、极坐标D、切变14、通过“Web照片画廊”命令可以将多幅图像在( )上进行播放。

A、网页浏览器B、图像查看器C、PhotoshopD、视频播放器16、下列选项中不是印前准备工作的是( )。

A、图像的颜色模式B、图像的分辨率C、图像的存储格式D、图像的尺寸大小17、在输入段落文字时，当输入的文字达到文字框的边缘时，文字会自动换到下一行，如在还没到边缘时需要分段，方法是按( )键。

一、名词解释：1、计算机图形学：用计算机建立、存储、处理某个对象的模型，并根据模型产生该对象图形输出的有关理论、方法与技术，称为计算机图形学。

2、计算机图形标准：计算机图形标准是指图形系统及其相关应用程序中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准。

3、图形消隐：计算机为了反映真实的图形，把隐藏的部分从图中消除。

4、几何变换：几何变换的基本方法是把变换矩阵作为一个算子，作用到图形一系列顶点的位置矢量，从而得到这些顶点在几何变换后的新的顶点序列，连接新的顶点序列即可得到变换后的图形。

5、计算几何：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。

6、裁剪：识别图形在指定区域内和区域外的部分的过程称为裁剪算法，简称裁剪。

7、透视投影：空间任意一点的透视投影是投影中心与空间点构成的投影线与投影平面的交点。

8、投影变换：把三维物体变为二维图形表示的变换称为投影变换。

9、走样：在光栅显示器上绘制非水平且非垂直的直线或多边形边界时，或多或少会呈现锯齿状。

这是由于直线或多边形边界在光栅显示器的对应图形都是由一系列相同亮度的离散像素构成的。

这种用离散量表示连续量引起的失真，称为走样（aliasing）。

10、反走样：用于减少和消除用离散量表示连续量引起的失真效果的技术，称为反走样。

11、窗口：世界坐标的范围是无限大的。

为了使规格化设备坐标上所显示的世界坐标系中的物体有一个合适的范围与大小，必须首先对世界坐标系指定显示范围，它通常是一个矩形，这个矩形被称为窗口。

12、视区：在规格化设备坐标系上也要指定一个矩形区域与窗口对应，显示窗口里的内容，这个矩形被称为视区。

13、坐标系统：为了描述、分析、度量几何物体的大小、形状、位置、方向以及相互之间的各种关系使用的参考框架叫做坐标系统。

14、刷新：荧光的亮度随着时间按指数衰减，整个画面必须在每一秒内重复显示许多次，人们才能看到一个稳定而不闪烁的图形，这叫屏幕的刷新。

计算机图形学复习资料第一章1 图形学定义ISO的定义：计算机图形学是研究怎样利用计算机表示、生成、处理和显示图形的原理、算法、方法和技术的一门学科。

通俗定义：计算机图形学以表达现实世界中的对象及景物为主要目标，其核心是解决如何用图形方式作为人和计算机之间传递信息的手段，即人机界面问题。

计算机图形学的研究对象——图形。

图形是从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。

图形的构成要素：几何要素：点、线、面、体等描述对象的轮廓、形状。

非几何要素：描述对象的颜色、材质等。

图形的表示方法：点阵法：枚举出图形中所有点(简称图像)。

参数法：由图形的形状参数(简称图形)。

2 图形与图像图像：狭义上又称为点阵图或位图图像。

图像是指整个显示平面以二维矩阵表示，矩阵的每一点称为一个像素，由像素点所取亮度或颜色值不同所构成的二维画面。

特点：A文件所占的空间大。

B位图放大到一定的倍数后会产生锯齿。

C位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越。

图形：狭义上又称为矢量图形或参数图形。

按照数学方法定义的线条和曲线组成，含有几何属性。

或者说更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。

特点：A文件小。

B可采取高分辨印刷。

C图形可以无限缩放。

3 图形学过程3D几何建模、3D动画设置、绘制（光照和纹理）、生成图像的存储和显示4 与图像处理计算机图形学：研究模型及数据的建立和由模型生成图像的过程和方法。

（模型到图像）图像处理：将客观景物数字化成图像，研究数字化图像的采集、去噪、压缩、增强、锐化、复原及重建等。

（图像到特征）对立统一的关系。

5 计算机图形信息的特点图形信息表达直观，易于理解。

图形信息表达精确、精炼。

图形信息能“实时”的反映事物的分布和变化规律6 计算机图形学的应用计算机辅助设计及计算机辅助制造科学计算可视化地图制图与地理信息系统计算机动画、游戏用户接口计算机艺术7 计算机图形系统作为一个图形系统，至少应具有计算、存储、输入、输出、对话等五个方面的基本功能。

计算机图形学复习指导一、考试大纲要求掌握计算机图形学和图形系统所必须的基本原理，其主要内容包括：（一）计算机图形学和图形系统基本知识计算机图形学研究对象及应用领域；图形系统的硬软件及图形标推接口。

(二)二维基本图形生成算法直线和二次曲线生成的常用算法；字符和区域填充的实现方法。

(三)图形的剪裁和几何变换窗口视图变换；二维图形的裁剪的原理与方法；二维和三维图形的各种几何变换及其表示。

(四)三维物体的表示方法与输出显示处理各种不同类型曲面的参数表示；实体的定义、性质及各种几何表示方法；投影变换原理与实现；观察空间的定义和转换；三维裁剪。

(五)常用的光学模型及其算法实现(六)消隐显示和阴影生成等实现真实感图形的常用技术二、复习指南2(一)计算机图形学和图形系统基本知识1．计算机图形学研究对象及应用领域2．图形硬件设备3．图形软件系统4．图形标准接口(二)二维图形生成1．直线的生成算法(1)生成直线的常用算法---逐点比较法、数字微分(DDA)法和Bresenham 算法。

(2)直线属性——线型、线宽和线色。

2．曲线的生成算法(1)二次曲线的生成算法---圆弧的逐点比较插补法、圆/椭圆弧的角度数字微分(DDA)法、Bresenham 画圆算法和参数拟合法。

(2)自由曲线的设计---抛物线参数样条曲线、Hermite 曲线、三次参数样条曲线、Bezier 曲线和B 样条曲线。

3．字符(1)字符编码---ASCII 码和汉字国标码。

(2)矢量字符的存储与显示。

(3)点阵字符的存储与显示。

4．区域填充(1)种子填充算法。

(2)扫描转换填充算法。

(3)区域填充属性---式样、颜色和图案。

(三)图形的剪裁和几何变换1．窗口视图变换窗口区与视图区及其变换。

2．二维图形的裁剪(1)二维图形的裁剪的策略及原理。

(2)二维线段的裁剪方法---矢量裁剪法、编码裁剪法和中点分割裁剪法。

(3)字符的裁剪---矢量裁剪、字符裁剪和字符串裁剪法。

计算机图形学第一章1.计算机图形学（Computer Graphics）计算机图形学是研究怎样利用计算机来生成、处理和显示图形的原理、方法和技术的一门学科。

2.计算机图形学的研究对象——图形通常意义下的图形:能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称为图形。

计算机图形学中所研究的图形从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。

3.图形的表示点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法, 它强调图形由哪些点组成, 并具有什么灰度或色彩。

参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。

通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics）把点阵法描述的图形叫做图象（Image）4.与计算机图形学相关的学科计算机图形学试图从非图象形式的数据描述来生成（逼真的）图象。

数字图象处理旨在对图象进行各种加工以改善图象的视觉效果。

计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术。

图1-1 图形图象处理相关学科间的关系5.酝酿期（50年代）阴极射线管(CRT)萌芽期（60年代）首次使用了“Computer Graphics”发展期（70年代）普及期（80年代）光栅图形显示器提高增强期（90年代至今）图形显示设备60年代中期, 随机扫描的显示器60年代后期, 存储管式显示器70年代中期, 光栅扫描的图形显示器。

图形硬拷贝设备打印机绘图仪图形输入设备二维图形输入设备三维图形输入设备6.图形软件标准与设备无关、与应用无关、具有较高性能 7.计算机图形学的应用1.计算机辅助设计与制造（CAD/CAM ）2.计算机辅助绘图3.计算机辅助教学（CAI ）4.办公自动化和电子出版技术(Electronic Publication)5.计算机艺术6.在工业控制及交通方面的应用 7、在医疗卫生方面的应用 8、图形用户界面 8.计算机图形系统的功能9.图1-2 图形系统基本功能框图10.计算机图形系统的结构图形硬件图形软件图形应用数据结构图形应用软件图形支撑软件图形计算机平台图形设备图形系统图1-3 计算机图形系统的结构11.人机交互按着用户认为最正常、最合乎逻辑的方式去做-一致性12.真实感图形的生成:场景造型→取景变换→视域裁剪→消除隐藏面→可见面光亮度计算第二章1.图像扫描仪(Scaner)灰度或彩色等级被记录下来, 并按图像方式进行存储。

计算机图形学复习资料一、 选择题（10）1，P23圆的特征；2，P37多边形裁剪；3，一般打印机使用的颜色模型：CMY ；4，P40反走样；5，P29区域填充递归算法 二、 填空题（10）1， P25扫描线算法；2，P48，射线法；3，P57曲面三种表示；4，P66Bizier 曲线 5，P133Phone 光照明模型通过什么系数来改变颜色。

三、 判断题（10) 四、 名词解释（20）1，反走样：用离散量表示连续量引起的失真现象称之为走样,用于减少或消除这种效果的技术称为反走样 2， 光栅化：确定最佳接近图形的像素集合，并用指定属性写像素的过程3， 消隐：要消除二义性，就必须在绘制时消除被遮挡的不可见的线或面，习惯上称作消除隐藏线和隐藏面，简称为消隐。

4， 区域填充：指先将区域的一点赋予指定的颜色，然后将该颜色扩展到整个区域的过程5，几何纹理：是指在物体表面形成具有凸凹不平的粗糙感的一种纹理，它是由扰动物体表面的法线方向而生成的。

五、 简答题（20） 1，计算机图形学的六个应用领域：计算机辅助设计与制造；可视化；真实感图形实时绘制与自然景物仿真；计算机动画；用户接口；计算机艺术；2，局部光照模型与整体光照明模型的区别：局部光照明模型：仅处理光源直接照射物体表面的光照明模型。

整体光照明模型：可以处理物体之间光照的相互作用的模型。

3，P58曲线用参数方程表示的优势；4，P37 Sutherland —Hodgman 多边形裁剪算法思想：该算法的基本思想是每次用窗口的一条边界及其延长线来裁剪多边形的各边。

多边形通常由它的顶点序列来表示，经过裁剪规则针对某条边界裁剪后，结果形成新的顶点序列，又留待下条边界进行裁剪，…，直到窗口的所有边界都裁剪完毕，算法形成最后的顶点序列，才是结果多边形（它可能构成一个或多个多边形）。

六、 综合题（30）二次Bizier 曲线计算题，P69二次曲线公式：；例题1：若将二次参数曲线{Q(t)=[1,0]+[-2,0]t+[2,1]t 2,t ∈[0,1]}转换成Bezier 曲线形式，则该Bezier 曲线控制顶点P0、P1、P2的坐标应该为多少？并画出曲线的形状解：Q(t)=(1-t)2P0+2(1-t)tP1+t 2P2=P0+2(P1-P0)t+(P0-2P1+P2)t 2例题2：给定xoy 平面上特征多边形顶点P0(0,0)，P1(16,48)，P2(64,64)，P3(80,32)，定义一条Bezier 曲线，用递推算法求点P(1/4)，并用几何作图表示。

计算机图形学1. OpenGL中定义三维点使用glVertex3f()函数。

2. OpenGL中，glRotatef函数用于旋转。

3. 全景图不属于非真实感绘制。

4. 以下点、线、面、体属于几何属性。

5. 显示上的RGB中，R指的是红颜色。

6. 分辨率为640*480的图像是307200像素。

7. 非几何属性不包括面。

8.在下列叙述语句中，错误的论述为在光栅扫描图形显示器中，所有图形都按矢量直接描绘显示，不存在任何处理。

9. 边塌陷(Edge Collapse)通过将两个点变为一个点来删除一条边，对体模型来说，一次操作将删除2个三角形、3条边和1个顶点。

10. 三维图形绘制流水线一般分为五个阶段，第1阶段是场景描述。

11. 类似于三角形带或三角形扇这样的复合结构，将把处理与传输m个三角形的代价从3m个顶点降到m+2个顶点。

12. 在三维变换流程图中，视点坐标系到图像坐标系的变换是投影变换，13. 世界上第一部完全用计算机动画制作的电影是玩具总动员。

14.在三维变换流程图中，图像坐标系到规格化设备坐标系的变换是设备变换。

15. Whitted不是曲线表示方法。

16. 脸部表情动画主要方法不包括轴变形。

17. 当帧频达到72或以上时，显示速度上的差异人眼已难以区分了。

18. 1000万像素的相机拍摄的图像最大可能是3648X2736分辨率。

19. (4,8,2)是坐标 (2,4)的齐次坐标。

20. Phong镜面反射光照模型用I=KaIa+KdIecosα+KsIecosnγ表示。

21. OpenGL使用glClearColor()函数设置当前的背景色。

22. GUI是图形用户界面。

23.景物空间消隐的时间复杂度为O(N)。

（n为物体个数，N为像素个数）24. 显示上的RGB中，G指的是绿颜色。

25. Phong Shading明暗处理是：多边形内部各点处的法向量则通过对多边形顶点处法向量的双线性插值得到，再计算每一点的光亮度。