计算机图形学--字符讲解
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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.计算机图形系统主要有三部分构成:人、图形软件包、图形硬件设备。
正无穷字符-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容主要介绍正无穷字符的概念和相关背景信息。
可以使用以下内容作为参考:概述:正无穷字符(Infinity Characters)是指具有无限长度的字符序列,它们不会结束,也不会重复。
与传统字符不同,正无穷字符可以无限扩展,没有固定的结束点。
随着计算机科学的发展,对于字符操作和文本处理的需求也越来越高。
传统的字符集虽然已经非常广泛,但对于一些特殊的需求,如模拟无限长度文本、处理超大规模数据等,传统字符集的局限性就显现出来了。
正无穷字符的引入,为解决这些问题提供了一种全新的思路。
相比于传统字符集的固定长度,正无穷字符的无限长度使得它们能够处理更大规模的文本数据,并且能够模拟无限长度的文本,满足特定场景下的需求。
本文将深入探讨正无穷字符的定义、特点、应用领域,以及目前已有的实现方法。
同时,我们还将思考正无穷字符对于计算机科学的意义,以及潜在的影响和挑战。
最后,我们也将对未来正无穷字符的发展方向进行展望。
通过全面研究正无穷字符,我们将能够更好地了解其在计算机科学领域的重要性和应用前景。
1.2文章结构1.2 文章结构:本文将以以下方式组织和呈现内容:第一部分是引言部分,旨在介绍本文所要讨论的主题——"正无穷字符"。
在引言部分中,我们将概述正无穷字符的概念和特点,明确文章的目的,并提供一个简要的大纲。
第二部分是正文部分,将重点探讨正无穷字符的定义和特点、其应用领域以及实现方法。
在2.1小节中,我们将详细介绍什么是正无穷字符并讨论其独特的属性和特点。
2.2小节将探索正无穷字符的应用领域,包括在计算机科学、数学、信息技术等领域中的实际运用。
最后,在2.3小节中,我们将探讨实现正无穷字符的不同方法和技术,包括可能的算法和数据结构。
第三部分是结论部分,用于总结与归纳本文的主要内容和观点。
在3.1小节中,我们将对正无穷字符进行一些思考和分析,探讨它可能带来的影响和挑战。
目录一、图形表示与构成 (3)(一)构成要素 (3)(二)计算机表示 (3)二、图形处理流程 (3)(一)应用阶段 (3)(二)几何阶段 (3)(三)光栅化阶段 (3)(四)输出合并阶段 (3)三、与图像处理的关系 (4)(一)计算机图形学 (4)(二)图像处理 (4)(三)相互交融 (4)四、图形扫描转换 (4)(一)直线扫描转换 (4)(二)圆扫描转换 (4)(三)椭圆扫描转换与线宽处理 (4)五、计算机图形系统功能 (4)(一)计算功能 (4)(二)存储功能 (4)(三)输入功能 (5)(四)输出功能 (5)(五)对话功能 (5)六、坐标系 (5)(一)世界坐标系 (5)(二)建模坐标系(局部坐标系) (5)(三)观察坐标系 (5)(四)设备坐标系 (5)(五)标准化坐标系 (5)(六)笛卡尔坐标系 (5)(七)齐次坐标系 (5)(八)自动驾驶领域坐标系 (6)七、图形的几何变换 (6)1. 基本变换类型 (6)2. 变换矩阵表示 (6)八、光照模型与渲染技术 (6)1. 光照模型分类 (6)2. 渲染技术概述 (6)九、图形裁剪与消隐 (6)1. 图形裁剪算法 (6)2. 消隐技术 (7)十、可见性判定与遮挡处理 (7)1. 可见性判定算法 (7)2. 遮挡处理方法 (7)十一、图形硬件加速技术 (8)1. 图形处理单元(GPU)原理 (8)2. 硬件加速技术应用 (8)十二、计算机图形学的应用领域 (8)1. 游戏开发 (8)2. 影视特效制作 (9)3. 虚拟现实(VR)与增强现实(AR) (9)4. 计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM) (9)5. 科学可视化 (9)十三、计算机图形学的发展趋势 (9)1. 实时全局光照与物理模拟 (9)2. 人工智能与计算机图形学的融合 (10)3. 虚拟现实与增强现实的拓展 (10)4. 多学科交叉与创新应用 (10)十四、图形交互技术 (10)1. 手势识别与交互 (10)2. 语音交互与图形系统 (10)3. 眼动追踪与图形交互 (11)十五、图形压缩与传输技术 (11)1. 图形压缩算法分类 (11)2. 图形数据传输优化 (11)十六、图形学中的性能优化策略 (12)1. 算法优化 (12)2. 数据结构优化 (12)3. 多线程与并行计算优化 (12)十七、计算机图形学中的艺术与审美 (12)1. 图形设计原则 (12)2. 色彩理论在图形学中的应用 (13)3. 创意与灵感来源 (13)十八、三维模型的构建与优化 (13)1. 建模方法概述 (13)2. 模型优化技术 (13)十九、动画技术基础 (14)1. 关键帧动画 (14)2. 骨骼动画 (14)3. 物理动画 (15)二十、计算机图形学中的数学基础 (15)1. 线性代数基础 (15)2. 微积分基础 (15)二十一、计算机图形学中的伦理问题 (16)1. 虚假信息与误导性图形 (16)2. 隐私侵犯与数据安全 (16)二十二、新兴技术对计算机图形学的影响 (16)1. 量子计算与图形学 (16)2. 深度学习与图形生成 (17)3. 虚拟现实与增强现实技术的新进展 (17)二十三、计算机图形学在不同行业中的实践案例 (17)1. 影视特效行业 (17)2. 游戏开发行业 (18)3. 建筑设计行业 (18)4. 汽车设计行业 (18)二十四、计算机图形学学习资源与学习方法建议 (19)1. 学习资源推荐 (19)2. 学习方法建议 (19)计算机图形学基础知识重点整理一、图形表示与构成(一)构成要素·图形是客观事物的抽象呈现,包含几何与非几何信息。
计算机图形学中的名词解释计算机图形学是一门研究通过计算机技术来生成、处理和显示图像的学科。
在计算机图形学中,有许多重要的名词和概念需要解释,下面将逐一介绍这些名词,并探讨其在计算机图形学中的作用和意义。
1. 点(Pixel)在计算机图形学中,点是图像的基本单元。
点由一组数据表示,通常用来描述图像在屏幕上的位置和颜色。
屏幕上的每个点都有其特定的坐标和颜色信息,通过组合这些点,可以形成任意复杂的图像。
2. 线(Line)线是由点组成的一系列连续的点的集合。
在计算机图形学中,线通常用于表示直线、曲线和多边形等几何形状。
通过指定线的起始点和终点,可以绘制各种形状的线段。
3. 多边形(Polygon)多边形是由多条线段组成的闭合曲线。
在计算机图形学中,多边形常用于描述平面图形,如矩形、三角形和圆形等。
通过确定多边形的顶点坐标和连接顺序,可以生成各种不同形状的平面图案。
4. 三维模型(3D Model)三维模型是指在三维空间中描述物体形状和结构的数据表示。
在计算机图形学中,三维模型通常由一系列顶点、边和面组成。
通过对三维模型的实时渲染和变换,可以在计算机屏幕上呈现出逼真的三维场景。
5. 渲染(Rendering)渲染是指将图形模型转化为可视图像的过程。
在计算机图形学中,渲染包括光照计算、阴影生成、纹理映射等操作,通过对模型进行逐像素的计算和处理,最终生成逼真的图像。
6. 着色(Shading)着色是指为模型表面分配颜色和光照效果的过程。
在计算机图形学中,着色算法可以根据光照模型和材质特性,为三维模型的表面添加逼真的颜色和明暗效果,以增强图像的真实感。
7. 纹理映射(Texture Mapping)纹理映射是指将一幅二维图像贴到三维模型表面的过程。
在计算机图形学中,通过将具有纹理信息的图像与三维模型进行关联,可以使模型表面展现出复杂的材质和细腻的纹理效果。
8. 光线追踪(Ray Tracing)光线追踪是一种逆向的渲染技术,通过模拟光线在场景中的传播和反射过程,计算出每个像素的颜色和光照效果。
《计算机图形学》名词术语解释alpha 在颜色红、绿、兰( R 、 G 、 B )之后添加的第 4 个颜色值,用于提供对象颜色的透明度。
当它的值为 0.0 时,就意味着完全透明,为 1.0 时表示不透明。
环境光 (Ambient light) 场景中的光线,它并非来自特定的点源和方向。
外围光说明所有曲面都很平坦,而且位于所有的边上。
反走样 (Anti-aliasing) 用于平滑直线、曲线和多边形边的渲染方法。
这种技巧将均衡紧邻直线的像素颜色。
对于直线上的像素以及紧邻直线的那些像素,它具有柔和的过渡的可视效果,这样,就提供了更平滑的外观。
纵横比( Aspect ratio )窗口宽度与高度的比率。
特别是用窗口的宽度(以像素为单位)除以像素的高度(以像素为单位)。
贝塞尔( Bezier )曲线一条曲线,它的形状是由曲线的控制点定义的,而不是由一组型值点定义的,曲线的性质由伯恩斯坦( Bernstein )基函数决定。
样条( Spline )通用术语,用于描述由曲线的控制点创建的曲线。
在曲线的形状上具有拉伸效果。
当沿着曲线的长度在各个点上加一点压力时,将与易弯曲材料的反作用力相似。
B 样条曲线 一种自由曲线,它的形状是由曲线的控制点和节点矢量定义的,曲线的性质由 B 样条基函数决定。
NURBS 它是非均匀有理 B 样条的简称。
这是指定参数曲线和曲面的方法。
Buffer( 缓冲区 ) 一段内存区域,用于存储图像信息。
它可以为颜色、深度,也可以为混合信息。
通常把红、绿、蓝和 alpha 缓冲区一起称为 " 颜色缓冲区 " 。
笛卡儿 (Cartesian) 直角坐标系 一个坐标系统,它是以互相 90 度放置的三个轴为基础的。
把这些坐标标记为 x 、 y 和 z. 。
裁剪 (Clipping) 消除一个图元或图元的部分内容。
对于那些位于裁剪区域(或空间)之外、将要渲染的点,是不会进行绘制的。
第一章狭义图形:计算机绘制的画面。
狭义图像:输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。
计算机图形:用计算机加以表示,处理,存储,显示,并作用于人视觉系统的客观对象。
构成图形的要素:形状控制要素和属性控制要素形状控制要素:用欧氏几何或者过程式方法表示的有关图形对象的轮廓形状,如点线面、多面体等。
属性控制要素:对图形对象的显示方式有控制作用的属性信息,如宽度,线形,填充模式,颜色,材质。
图形表示方法:点阵表示法和参数表示法点阵表示法:通过枚举图形中所有的点来表示图形,叫做点阵图或位图。
参数表示法:分为图形的形状参数和属性参数。
形状参数:描述图形的方程,分析表达式的系数,线段,多边形的端点。
属性参数:颜色,线形。
叫做参数图或图形。
参数表示法(32B)存储空间远小于点阵表示法(1024*1024*3=3M).计算机图形按绘制方式分:线框图和真实感图形。
线框图:用点线描绘图形的外部框架。
真实感图形:在线框图基础上填色,纹理贴图,光照处理后与真是图形外观接近的图形。
计算机图形学定义:研究利用计算机进行数据和图形之间相互转换的方法技术。
研究硬件(显示器、显卡)软件(图形生成,处理,显示)。
计算机图形系统概念:完成图形设计设计的计算机,输入硬件,软件有机系统。
功能:图形计算图形存储人机交互输入功能输出功能:软拷贝输出、硬拷贝输出结构:图形硬件(输入,显示,硬拷贝输出)+软件第二章OpenGL:开放图形库功能:绘制变换光照处理和材质设置着色反走样(锯齿)融合(透明) 雾化位图和图像纹理映射动画库函数:opengl核心库(gl)opengl实用库(glu)opengl工具库(glut)opengl辅助库(aux)windows专用库(wgl)win32 api函数库(无专用前缀)Opengl开发框架:opengl控制台应用程序框架mfc环境下opengl单文档应用程序框架。
Opengl和windows绘图方式的差别:1、windows采用GDI绘图;2、opengl采用渲染上下文RC绘图;3、opengl采用特殊的像素格式。