計算機圖形學復習資料

第一章

1 圖形學定義

ISO 的定義：計算機圖形學是研究怎樣利用計算機表示、生成、處理和顯示圖形的原理、算法、方法

和技術的一門學科。

通俗定義：計算機圖形學以表達現實世界中的對象及景物為主要目標，其核心是解決如何用圖形方式

作為人和計算機之間傳遞信息的手段，即人機界面問題。

計算機圖形學的研究對象——圖形。 圖形是從客觀世界物體中抽象出來的帶有顏色及形狀信息的圖和

形。

圖形的構成要素：幾何要素：點、線、面、體等描述對象的輪廓、形狀。非幾何要素：描述對象的顏

色、材質等。

圖形的表示方法： 點陣法： 枚舉出圖形中所有點 ( 簡稱圖像 ) 。參數法： 由圖形的形狀參數 ( 簡稱圖形 ) 。

2 圖形與圖像

圖像：狹義上又稱為點陣圖或位圖圖像。圖像是指整個顯示平面以二維矩陣表示，矩陣的每一點稱為

一個像素，由像素點所取亮度或顏色值不同所構成的二維畫面。

特點：

A 文件所占的空間大。

B位圖放大到一定的倍數后會產生鋸齒。

C位圖圖像在表現色彩、色調方面的效果比矢量圖更加優越。

圖形：狹義上又稱為矢量圖形或參數圖形。按照數學方法定義的線條和曲線組成，含有幾何屬性。或

者說更強調場景的幾何表示，是由場景的幾何模型和景物的物理屬性共同組成的。

特點：

A 文件小。

B可采取高分辨印刷。

C 圖形可以無限縮放。

3 圖形學過程

3D 幾何建模、 3D 動畫設置、繪制(光照和紋理) 、生成圖像的存儲和顯示

4 與圖像處理

計算機圖形學：研究模型及數據的建立和由模型生成圖像的過程和方法。 (模型到圖像)

圖像處理：將客觀景物數字化成圖像，研究數字化圖像的采集、去噪、壓縮、增強、銳化、復原及重

建等。 (圖像到特征)

對立統一的關系。

5 計算機圖形信息的特點

圖形信息表達直觀，易于理解。

圖形信息表達精確、精煉。

圖形信息能“實時”的反映事物的分布和變化規律

6 計算機圖形學的應用

計算機輔助設計及計算機輔助制造

科學計算可視化

地圖制圖與地理信息系統

計算機動畫、游戲

用戶接口

計算機藝術

7 計算機圖形系統

作為一個圖形系統，至少應具有計算、存儲、輸入、輸出、對話等五個方面的基本功能。

計算機圖形系統主要有三部分構成：人、圖形軟件包、圖形硬件設備。

圖像硬件設備通常由圖形處理器、圖形輸入設備和輸出設備構成。

第二章

1 圖形的掃描轉換

確定一個像素集合及其顏色，用于顯示一個圖形的過程，稱為圖形的掃描轉換。從本質上講，圖形的

掃描轉換是由參數表示形式到點陣表示形式的轉換過程。

PS1：在輸出設備上輸出一個點，首先需要計算出最逼近該點的像素位置，其次需要把應用程序中的

坐標信息轉換成所用輸出設備的相應指令

PS2：在顯示器有限個像素中，確定最佳逼近該直線的一組像素，并且按掃描線順序，對這些像素進

行寫操作，這個過程稱為 直線的掃描轉換 。

2 DDA 算法

最基本思想：

從 x 的左端點 x0 開始，向 x 右端點步進，步長 =1( 個像素 ) 。X 步進后，用 y=kx+b 計算相應的 y 坐標。

最后取像素點 (x, 取整 round(y)) 作為當前點的坐標。即當 x 每遞增 1，y 遞增 k 。

PS：實際代碼時用 Y+0.5 替代取整。

PS2：當 |k|>1 時，必須把 x ，y 地位互換。按照從 (x1, y1) 到(x2, y2) 方向不同，分 8 個象限。例如

對于方向在第 1a 象限內的直線而言，取增量值 Dx=1，Dy=k。對于方向在第 1b 象限內的直線而言，取增量

值 Dy=1，Dx=1/k 。其余同理。

優點：

最簡單，最直接的畫線算法。采用增量的思想，每計算一個像素，只需計算一個加法。

缺點：

由于斜率很可能是小數(浮點數) ，因此每個加法都意味著是浮點運算，浮點運算不利于硬件實現；

每次加法后還必須進行一次四舍五入后的取整運算。

3 中點畫線法

假設當前像素點為

總結

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