計(jì)算機(jī)圖形學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)內(nèi)容

名詞解釋

計(jì)算機(jī)圖形標(biāo)準(zhǔn)：是圖形系統(tǒng)及相關(guān)應(yīng)用程序中某個(gè)界面數(shù)據(jù)傳輸通訊的接口標(biāo)準(zhǔn)

幾何變換；規(guī)范化后把變換矩陣作為算子，然后想乘來挪動(dòng)點(diǎn)的位置，得到各個(gè)

頂點(diǎn)在幾何變換中的新的頂點(diǎn)。

裁剪：在二維觀察中，需要在觀察坐標(biāo)系下對(duì)窗口進(jìn)行裁剪，即只保留窗口內(nèi)的

那部分圖形，去掉窗口外的圖形。

識(shí)別圖形在指定區(qū)域內(nèi)外的算法：兩種算法：奇偶規(guī)則

從任意位輅P作一條射線，若與該射線相交

的多邊形邊的數(shù)目為奇數(shù)，則P是多邊形內(nèi)部點(diǎn),否則是外部點(diǎn)

非零環(huán)繞數(shù)規(guī)則(NonzeroWindingNumberRule)口首先使多邊形的邊變?yōu)槭噶俊?/p>

口將環(huán)繞數(shù)初始化為零。

□再從任意位輅p作一條射線。當(dāng)從p點(diǎn)沿射線方向移動(dòng)時(shí)，對(duì)在每個(gè)方

向上穿過射線的邊計(jì)數(shù)，每當(dāng)多邊形的邊從右到左穿過射線時(shí)，環(huán)繞數(shù)加

1,從左到右時(shí)，環(huán)繞數(shù)減lo

口處理完多邊形的所有相關(guān)邊之后，若環(huán)繞數(shù)為非零，

則p為內(nèi)部點(diǎn)，否則，p是外部點(diǎn)。

反走樣：減少用離散量表示連續(xù)量引起的失真。過取樣區(qū)域取樣兩種方式

圖形

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究對(duì)象是圖形。廣義的說,能夠在人的視覺系統(tǒng)中形成視覺印象

的客觀對(duì)象都可稱為圖形。它既包括了各種幾何圖形以及由函數(shù)式、代數(shù)方程和

表達(dá)式所描述的圖形，也包括了來自各種輸入媒體的圖景、圖片、圖案、圖像以

及形體實(shí)體等。

圖像

用點(diǎn)陣法，參數(shù)法描述的圖形叫圖像

光點(diǎn)。一般是指電子束打在顯示器的熒光屏上，顯示器能夠顯示的最小的發(fā)光點(diǎn)。

像素點(diǎn)是指圖形顯示在屏幕上時(shí)候，按當(dāng)前的圖形顯示分辨率所能提供的最小元

素點(diǎn)。最小元素點(diǎn)尺寸等于光點(diǎn)尺寸）

裁剪窗口

即在視口中可以被看到的圖形，即顯示出來的部分

視口

將窗口映射到顯示設(shè)備上的坐標(biāo)區(qū)域稱為視區(qū)

點(diǎn)陣法

點(diǎn)陣法通過枚舉出圖形中所有的點(diǎn)來表示圖形，它強(qiáng)調(diào)圖形由哪些點(diǎn)構(gòu)成，這些點(diǎn)

具有什么樣的顏色,即點(diǎn)陣法是用具有灰度或色彩的點(diǎn)陣來表示圖形的一種方法。

在計(jì)算機(jī)中表示圖形最常用的是點(diǎn)陣法。

參數(shù)法

參數(shù)法用圖形的形狀參數(shù)和屬性參數(shù)來表示圖形。形狀參數(shù)指的是描述圖形的方

程或分析表達(dá)式的系數(shù)、線段和多邊形的端點(diǎn)坐標(biāo)等。屬性參數(shù)則包括顏色、線

型等。

顯示分辨率：也稱光柵分辨率它決定了顯示系統(tǒng)最大可能的分辨率，任何顯示控

制器所提供的分辨率也不能超過這個(gè)物理分辨率。屏幕分辨率通常用水平方向的光

點(diǎn)數(shù)與垂直方向的光點(diǎn)數(shù)的乘積。

顯示分辨率是計(jì)算機(jī)顯示控制器所能提供的顯示模式分辨率，實(shí)際應(yīng)用中簡(jiǎn)稱顯示

模式

四聯(lián)通4-連通區(qū)域:從區(qū)域上的一點(diǎn)出發(fā)，通過訪問已知點(diǎn)的4.鄰接點(diǎn)，在不越出

區(qū)域的前提下，遍歷區(qū)域內(nèi)的所有象素點(diǎn)。

口8-連通區(qū)域:從區(qū)域上的一點(diǎn)出發(fā)，通過訪問已知點(diǎn)的8-鄰接點(diǎn)，在不越出區(qū)域

的前提下，遍歷區(qū)域內(nèi)的所有象素點(diǎn)。

顯不控制器

顯示控制器(DisplayController),又稱視頻控制器(VideoController),主要功能是

依據(jù)設(shè)定的顯示工作方式，自主地、反復(fù)不斷地讀取幀緩存中的圖像點(diǎn)陣(包括圖

形、字符文本)數(shù)據(jù)，將它們轉(zhuǎn)換成R、G、B三色信號(hào)并配以同步信號(hào)送至顯示

器，即可刷新屏幕C

顯示處理器

顯示處理器(DisplayProcessor),又稱圖形控制器(GraphicsController)或顯示協(xié)處

理器(DisplayCoprocessor),它把CPU從圖形顯示處理的事務(wù)中解脫出來，其主要

任務(wù)是掃描轉(zhuǎn)換待顯示的圖形以及某些附加的操作等。

組合像素法

在組合像素法中，一個(gè)圖形象素點(diǎn)的全部信息被編碼成一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，按照一定方式存

儲(chǔ)到幀緩存中，編碼字節(jié)的長(zhǎng)度與點(diǎn)的屬性(如顏色、灰度等)有關(guān)

顏色位面法

在顏色位面法中，幀緩存被分成若干獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域稱為一個(gè)位面(Bit

Plane),每個(gè)位面控制一種顏色或者灰度，每一個(gè)圖形象素點(diǎn)化每個(gè)位面中占一位，通

過幾個(gè)位面中的同一位組合成一個(gè)象素。

平行投影

分為正投影和斜投影，正投影又分為三視圖，正軸測(cè)。斜投影氛圍斜等側(cè)，斜二測(cè)。平行

投影是在一束平行光線照射下形成的投影

透視投影。分為一點(diǎn)，二點(diǎn)，三點(diǎn)透視。它是從某個(gè)投射中心將物體投射到單一投影面上

所得到的圖形。

問答題計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，數(shù)字圖像處理，模式識(shí)別它們的本質(zhì)區(qū)別？他們是計(jì)算機(jī)應(yīng)用

的三個(gè)分支，有一定的關(guān)系和區(qū)別。圖像處理是對(duì)原有物體映像成新的數(shù)字化圖像。模式

識(shí)別是對(duì)圖形信息進(jìn)行分析和描述，從中提取二維或三維的數(shù)據(jù)模型。圖形學(xué)是根據(jù)信息

生成圖像

簡(jiǎn)述圖形學(xué)的主要內(nèi)容，重要應(yīng)用。

領(lǐng)域除了理論和方法已經(jīng)非常成熟的基本圖形元素生成算法(也叫光柵圖形學(xué))和圖形變換

的內(nèi)容之外,計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要內(nèi)容還有造型技術(shù)、真實(shí)感圖形生成及人機(jī)交互技術(shù)

等三部分。

應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)

計(jì)算機(jī)繪圖(CD-ComputerDrawing)

科學(xué)計(jì)算可視化

計(jì)算機(jī)模擬與仿真(CS-ComputerSimulation)

過程控制

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫

il算機(jī)藝術(shù)

圖形包括哪兩個(gè)方面要素？幾何要素非幾何要素

光柵掃描顯示器的結(jié)構(gòu)？？？？？？？？？？？

圖形的掃描轉(zhuǎn)換。像素信息從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換并放入幀緩沖區(qū)的過程稱之為掃描轉(zhuǎn)換過程

生成線段為什么會(huì)走樣？數(shù)學(xué)意義上的圖形是由無線多個(gè)連續(xù)的、面積

為零的點(diǎn)構(gòu)成；但在光柵顯示器上，用有限多個(gè)離

散的，具有一定面積的象素來近似地表示他們。

光柵掃描顯示器的原理光柵掃描是控制電子束按某種光柵形狀進(jìn)

行的順序掃描，而字符、圖像是靠Z軸信號(hào)控制輝亮來形成的。

什么是人機(jī)交互技術(shù)？

人機(jī)交互技術(shù)(Human-computerInteractionTechniques)是通過計(jì)算機(jī)輸入/輸出設(shè)備,以有效

的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。

常用交互技術(shù)(計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的內(nèi)容)可以分成

如下幾類：

(I)構(gòu)造技術(shù)。

(2)命令技術(shù)。

⑶選取技術(shù)。

(4)直接操縱技術(shù)。

計(jì)算顯存大小計(jì)算幀緩存的大小

帶寬=A*水平像素點(diǎn)數(shù)*垂直像素點(diǎn)數(shù)*刷新頻率A常取1.344

幀緩存(顯存)大小的計(jì)算：x方向的像素點(diǎn)數(shù)xy方向的像素點(diǎn)數(shù)xlogn/8(BYTE)

2

其中:n為顏色數(shù)或灰度等級(jí)數(shù)(顯存最好取整數(shù))

計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成。日?qǐng)D形軟件圖形硬件構(gòu)成。圖形軟件由應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用軟

件，支撐軟件構(gòu)成。硬件由圖形設(shè)備，圖形計(jì)算機(jī)平臺(tái)構(gòu)成。

圖形學(xué)常用的坐標(biāo)系用處

用戶坐標(biāo)系根據(jù)用戶需求移動(dòng)坐標(biāo)系的原點(diǎn)改變坐標(biāo)軸的方向。

觀察坐標(biāo)系(ViewCoordinate)是依據(jù)窗口的方向和形狀在用戶坐標(biāo)平面中定義的直角坐

標(biāo)系。

規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系(NormalizedDeviceCoordinate)也是直角坐標(biāo)系，它是將二維的設(shè)

備坐標(biāo)系規(guī)格化到(0.0,0.0)到(1.0,1.0)的坐標(biāo)范圍內(nèi)形成的。

反走樣技術(shù)有哪些

過取樣。在高于顯示分辨率的較高分辨率下用點(diǎn)取樣方法計(jì)算，然后對(duì)幾個(gè)象素的屬性

進(jìn)行平均得到較低分辨率下的象素屬性

區(qū)域取樣。在整個(gè)像素區(qū)域內(nèi)進(jìn)行采樣，這種技術(shù)稱為區(qū)域取樣。又由于像素的亮度是

作為一個(gè)整體被確定的，K需要?jiǎng)澐肿酉袼?，故也被稱為前谿濾波

什么是透視投影，有什么特點(diǎn)

透視投影圖簡(jiǎn)稱為透視醫(yī)或透視，它是從某個(gè)投射中心將物體投射到單一投影面上

所得到的圖形

透視投影的深度感更強(qiáng)，更加具有真實(shí)感，但透視投影不能夠準(zhǔn)確反映物體的大小和形

狀?！跬敢曂队暗拇笮∨c物體到投影中心的距離有關(guān)。口一組平行線若平行于投影平面

時(shí)，它們的透視投影仍然保持平行?！踔挥挟?dāng)物體表面平行于投影平面時(shí)，該表面上的

角度在透視投影中才能被保持。

填空題

圖形系統(tǒng)的工作方式有被動(dòng)式交互式

計(jì)算機(jī)描述構(gòu)造二維，三維幾何圖形，常用的表示方法線框模型，表面模型，實(shí)體模型

真實(shí)感圖形生成是生成色彩，紋理，層次，陰影的真實(shí)感空間三維圖形

直線的屬性包括線形，線寬，顏色

顏色通常用紅綠藍(lán)含量來表示，不具備彩色的顯示器顯示為灰

字符作為圖形，有顯示字符矢量字符

區(qū)域填充有掃描轉(zhuǎn)換，種子填充法

反走樣反鋸齒的方法有區(qū)域取樣過取樣

常用的坐標(biāo)系有造型坐標(biāo)系，用戶坐標(biāo)系觀察坐標(biāo)系設(shè)備坐標(biāo)系規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系

交互式圖形系統(tǒng)需要具有（計(jì)算）、（存儲(chǔ)）、（對(duì)話）、（輸入）、（輸出）等5個(gè)方面

像素的色彩和灰度存儲(chǔ)在n貞緩存中采用的方式是組合像素法和顏色位面法

平面幾何投影分為平行投影透視投影

陰極射線管從結(jié)構(gòu)上分為電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏

區(qū)域填充中一條掃描線的四個(gè)步驟求交排序交點(diǎn)配對(duì)區(qū)間填色

圖形的光柵化掃描中幀緩存中存儲(chǔ)了實(shí)際在組合像素法中，一個(gè)圖形象素點(diǎn)的全部信息

被編碼成一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，按照一定方式存儲(chǔ)到幀緩存中，編碼字節(jié)的長(zhǎng)度與點(diǎn)的屬性（如

顏色、灰度等）有關(guān)。顏色位面法則存儲(chǔ)了顏色查找表的索引。

計(jì)算

裁剪編碼裁剪(1)第1位，端點(diǎn)在y=ymax上方則取1,否則取0;(2)第2

位，端點(diǎn)在y=ymin下方則取1,否則取0;(3)第3位，端點(diǎn)在x=xmax右方

則取1,否則取0；(4)第4位，端點(diǎn)在x=xmin左方則取1,否則取0。

if((code&LEFT)!=0)〃線段與左邊界相交

x=win->XL;

y=y1+(y2-y1)*(win->XL-x1)/(x2-x1);

)

elseif((code&RIGHT)!=0)〃線段與右邊界相交｛x=win->XR;

)

y=y1+(y2-y1)*(win->XR-x1)/(x2-x1);

72

elseif((code&BOTTOM)!=0)〃線段與下邊界相交

｛y=win->YB;

x=x1+(x2-x1)*(win->YB-y1)/(y2-y1);

)

elseif((code&TOP)!=0)//線段與上邊界相交｛y=win->YT;

x=x1+(x2-x1)*(win->YT-y1)/(y2-y1);

)

TII3MI7I5：oI/"I

43|3臼|73|63

二61不m4丁【T~?E

V4時(shí)的AET農(nóng)

13.SI6卜：”I?6I6||<TTTTT147I5IoI/1

邊表，活動(dòng)邊表（有時(shí)候向下減少1,為了考慮其頂點(diǎn)唯一的情況

X掃描線算法

1.確定多邊形占有的最大掃描線數(shù)，得到多邊形頂點(diǎn)的最小和最大y值

2.從ymin到y(tǒng)max每次用一條掃描線進(jìn)行填充

3.對(duì)一條掃描線的填充分為求交，排序，交點(diǎn)配對(duì)，區(qū)間填色

交點(diǎn)位于左邊界之卜，向右取整：■交點(diǎn)位于右邊界之上，向左取整：邊界卜象素的取舍問

題，避免填充擴(kuò)大化。規(guī)定落在右邊邊界上的像素不予填充。（具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，只要對(duì)掃描

線與多邊形的相交區(qū)間左閉右開）當(dāng)掃描線與多邊形的頂點(diǎn)相交時(shí)，

□若共享頂點(diǎn)的兩條邊分別落在掃描線的兩邊，交點(diǎn)只算一個(gè);

□若共享頂點(diǎn)的兩條邊在掃描線的同一邊，這時(shí)交點(diǎn)作為零個(gè)或兩個(gè)。

cos。sin。0

[x*y'1]=xy1]--sin。cos。0

001

旋轉(zhuǎn)變換

100

卜Vl]=[xy1].010

[rxTyi

平移

-100

,V]]=[xy1].o10

005

整體比例

S,00

x，Vl]=[xy1]-0Sy0

001

比例

(2)關(guān)于y軸對(duì)稱t

A

--1001P(x：y)p(x,y)

010------------------

001

L」圖6-6關(guān)于y軸對(duì)稱

窗口視圖變換窗口到視區(qū)的變換

要將窗口內(nèi)的點(diǎn)(xw,yw)映射到相對(duì)應(yīng)的視區(qū)內(nèi)的點(diǎn)(xv,yv)需遂行以下步驟，

(1)將窗口左下角點(diǎn)移至用戶系統(tǒng)系的坐標(biāo)原點(diǎn)；

(2)針對(duì)原點(diǎn)進(jìn)行比例變換:(3)進(jìn)行反平移。

寫出實(shí)現(xiàn)下述映射的規(guī)范化變換，將左下角在(1,1),右上角在(3,5)的窗口映射到：(a)

規(guī)范化設(shè)備的全屏幕視口；(b)左下角在(0,0),右上角在(1/2,1/2)的視口答：(a)窗口的參

數(shù)是wxmin=l,wxmax=3,wymin=l,wymax=50視口參數(shù)是vxmin=O,vxmax=l,vyinin=O,

5.2實(shí)現(xiàn)下列映射的規(guī)范化變化，將左下角（1,

1），右上角一（3,5）的窗口映胭a.

設(shè)備的全屏視區(qū)。

b,左下角在（0,0）,右上角在（1/2,1/2）的

視區(qū)。

解：1）規(guī)范化設(shè)備的全屏視區(qū)左下角為（0,0）,右

上角坐標(biāo)為（1,1）,則利用1的變換公式，

a=1/2,b=0-（l/2）xl=-l/2-

c=l/4,d=0-（l/4）xl=-l/4

得變換矩陣為

vymax=l

b)

a=(l/2)/2=l/4b=0-(l/4)xl=-

1/4

—c=(l/2)/4=l/8d=0-(l/8)xl=-

1/8

所以變換矩陣為

G=

5.4請(qǐng)寫出窗口到設(shè)