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1、第一章1.图形:是人类传达知识、表达感情的重要手段，它通常指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。2.计算机图形:是指能够通过计算机加以表示、存储、处理、显示并作用于人的视觉系统的客观对象。3.构成图形的要素： 形状构成要素属性控制要素形状构成要素：是指利用欧氏几何或过程式方法所表示的有关图形对象的轮廓、形状等，如点、线、面、体或分形、粒子系统等属性控制要素：指的是对图形对象的显示方式有控制作用的属性信息，如宽度、线型、填充模式、颜色、材质等4.图形的表示方法：点阵表示法和参数表示法点阵表示法通过枚举出图形中所有的点来表示图形，它强调图
2、形由哪些点构成，这些点具有什么样的颜色。通常称点阵法描述的图形为像素图或位图（bitmap）。参数表示法由图形的形状参数和属性参数来表示图形。形状参数指的是描述图形的方程或分析表达式的系数，线段或多边形的端点坐标等。属性参数则包括颜色、线型等。通常称参数法描述的图形为参数图或图形。5.计算机中的图形按绘制方式:线框图（wire frame） ,真实感图形线框图利用点、线描绘图形外部框架的图形，如工程图、等高线地图、曲面的线框图；真实感图形是指在线框图的基础上利用填色、纹理贴图、光照处理等技术处理后具有与真实图形外观接近的图形。6.计算机图形学的权威定义:IEEE定义：Computer grap
3、hics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer。 国际标准化组织定义：研究利用计算机进行数据和图形之间相互转换的方法和技术。7.研究内容：图形硬件、图形标准，图形交互技术，光栅图形生成算法，曲线、曲面造型、实体造型，真实感图形计算与显示算法，科学计算可视化，计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。图形软件研究的主体内容：图形生成、处理和显示的原理和算法。（1）图形数据结构及点、线、圆、多边形等基本图元生成;（2）基本图元的几何变换、投影变换、窗口裁减;（3）曲线和曲面;（4）三维对
4、象的表示与三维造型;5）隐藏线及隐藏面的消除与真实感图形显示;（6）计算机动画;（7）数据场的可视化及虚拟现实;（8）图形开发技术与综合应用;（9）图形的实时显示及并行算法。与其它学科的相关关系：图像处理（image processing）模式识别（pattern recognition）计算几何，人工智能（artificial intelligence）联系紧密8.图形用户界面（graphical user interface,GUI）是人机交互的主要形式和接口，是人们使用计算机的第一观感。计算机辅助设计（computer-aided design,CAD）与计算机辅助制造（computer
5、 aided manufacturing,CAM）是计算机图形学在工业界应用最广泛、最活跃的领域。9.计算机图形学的应用：图形用户界面计算机辅助设计与制造科学计算可视化图形实绘制与自然景物仿真技术计算机动画计算机艺术地理信息系统虚拟现实计算机图形系统的功能:图形计算，图形存储，人机交互，输入功能，输出功能10.计算机图形系统的结构:一个完整的交互式图形系统由图形硬件和图形软件组成。图形硬件包括高性能的图形计算机系统和图形设备。图形设备由图形输入设备、图形显示设备和图形硬拷贝输出设备组成。图形软件由图形应用数据结构、图形应用软件和图形支撑软件组成。图形显示设备：光栅扫描显示器(CRT)，液晶显示
6、器(LCD)，等离子显示器光栅扫描式图形显示器：光栅扫描图形显示器（raster-scan displayer）是画点设备，它将屏幕分割成一个矩形网格阵列，每一个阵列单元就是一个像素，这些像素按阵列位置可进行编址，并可以控制每一个点阵单元的发光与否及亮度。光栅扫描转换：扫描转换（scan conversion）就是在显示处理器的作用下，将应用程序所给出的图形定义数字化为一组像素强度值，并存放在帧缓存对应位置的过程。11.图形标准：1、应用程序与它所处理的数据之间的数据接口2、应用程序与图形软件包之间的接口3、图形软件包与图形硬件之间的接口4、数据文件接口图形功能：1、基本图元生成2、基本图元的
7、几何变换、投影变换、窗口裁剪3、输入的交互控制4、图形元素的求交及分类5、隐藏线及隐藏面的消除与真实感的图形显示12.坐标表示与坐标系统：坐标系是用来描述空间对象大小、形状、位置、方向和相互空间关系的重要参照框架。图形软件：通用编程软件包和专业应用软件包。图形硬拷贝输出设备：打印机和绘图仪13.虚拟现实系统-沉浸式虚拟现实系统：沉浸类虚拟现实系统利用头盔或多个投影屏幕将观察者与现实景物隔离起来，提供一个相对封闭的感觉空间，观察者可以不受外界环境的干扰，在视觉上可以达到沉浸的效果，使观察者完全沉浸到屏幕显示的虚拟世界中。虚拟现实系统：“虚拟现实”是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种
8、特殊装置将自己投入到这个环境中去操作、控制这个环境中的对象。虚拟现实产生的最初背景是基于一种新的人机交互界面的需要。 虚拟现实有两个关键特征：浸入性和交互性。14.液晶显示器：液晶显示器(liquid crystal display，LCD)是一种采用了液晶控制透光技术来实现色彩显示的显示器。优点：1、无须考虑刷新率，保持色彩稳定；2、画面稳定、无闪烁感；3、完全平面；4、色彩偏差和损失小；5、功耗低。分辨率：一个阴极射线管在水平和垂方向单位长度上能识别的最大光点数称之为分辨率。光点称为像素。刷新率：单位时间内扫描的帧数,刷新率就是屏幕每秒画面被刷新的次数.帧缓存：是一块用于存放所显示图形信息
9、的连续计算机存储器。第二章1.OpenGL(即开放图形库 Open Graphics Library)，是一个三维的计算机图形和模型库。OpenGL被设计成独立于硬件，独立于窗口系统，在运行各种操作系统的计算机上都可用，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。利用OpenGL可以创作出具有照片质量的、独立于窗口系统（Windowing System）、操作系统（Operating System）和硬件平台的三维彩色图形和动画。2.OpenGL基本功能和操作：绘制物体，变换，光处理和材料设置，着色，反走样，融合，雾化，位图和图像，纹理映射，动画
10、。3.OpenGL的库函数大致可以分为六类：OpenGL核心库，OpenGL实用库，OpenGL工具库，OpenGL辅助库，Windows专用库，Win32 API函数库。第三章1、基本的二维图元有点、线段、圆、椭圆、多边形和字符串。2、DDA画线算法也称数值微分分析法是一种线段扫描转换算法。（步骤暂略）3、中点画线算法的步骤：设线段的起点为（x0,y0），终点为（x1,y1）。（1） 计算初始值a、b、d0=2*a+b、d1=2*a、d2=2*(a+b)方程为ax+by+c=0,画 出第一个点（x0，y0);(2)判断x是否小于x1，若是，则循环执行（3），直到 条件不成立；（3）在线段的每
11、一处xk检测判别式：若d0,则x增1，y增1， d=d+d2;否则，x增1，y 不变,d=d+d1.并画出当前点（x,y)。4、Bresenham画线算法步骤:设线段的起点为（x0，y0），终点为（x1，y1）。 (1)计算初始值，dy、dx和p0，并画出第一个点（x0、yo）。（2）在线段的 每一处xk进行下列检测：若pk0,下一个要绘制的点为（xk+1,yk），且 Pk+1=pk+2dy;否则，下一个要绘制的点为（xk+1，yk+1),且pk+1=pk+2dy-2dx （3）重复步骤2，共dx-1次。5、中点画圆算法步骤：（1）输入圆心（xc,yc),和半径r的值，并得到圆周上的 第一个点
12、坐标（0,r），计算判别式初值d0=5/4-r;(2）在圆周的每一处xk进 行下列检测；若dk0,下一个要绘制的点为（xk+1,yk），且 dk+1=dk+2xk+1+1,否则下一个要绘制的点（xk+1，yk-1),且dk+1=dk+2(xk+1 -yk+1)+1;(3)确定其他7个在8分圆上的对称点的坐标位置；（4）将上述使用 圆心在坐标原点计算得到的坐标位置移动到圆心为（xc,yc)的圆周上，即 x=x+xc,y=y+yc;(5)重复步骤2到4，直到x大于等于xc。6、Bresenham画圆算法步骤：（1）求初始判别式值，p=3-2r,i=1,画点（0，r） ；（2）求下一个点坐标位置，x
13、k+1=xk +1,如果p0则yk+1=yk,否则yk+1=yk -1;画点（xk+1，yk+1）；（3）计算下一个判别式值，如果p0则 p=p4+4xk+6,否则p=pk+4(xk-yk)+10;(4）i=i+1，如果x=y则结束，否则返回2 继续执行。7、向量法分割凹多边形的过程：（1）按逆时针顺序计算多边形各条边的边向量 ，Ek=Vk+1-Vk。（2）依次计算相邻两边的向量叉积Ej*Ek,得到垂直于xy平面 的z分量，即EjxEky-EkxEjy。（3）依次检查各叉积是否符号相同，若有不同 则该多边形为凹多边形，否则为凸多边形，不需做进一步处理。（4）找到符 号不同的叉积相邻边，可沿第一
14、个向量所在直线延长线找到与多边形其他边 之间的交点，连接交点与第一个向量边的顶点，将该凹多边形分割成2个多边 形。8、旋转法分割凹多边形的过程：（1）沿多边形的边逆时针方向逐一将顶点Vk+2 平移到坐标原点。（2）顺时针旋转多边形，使下一个顶点Vk+1落在x轴上。 （3）判断下一个顶点Vk+2是否位于x轴下方，若是，则该多边形为凹多边形； 否则，从（1）开始继续处理Vk+1顶点，直到处理完每一个顶点。（4)利用x 轴将凹多边形分割为两个新的多边形，并对新多边形继续进行凹凸处理。9、区域填充的过程分为两步：（1）确定哪些像素属于区域内部，哪些属于区域 外部。（2）对属于区域内部的像素，按所要求的
15、填充色或图案来填充对应的像素。10、填充算法分为两类:(1)扫描线填充算法;（2）种子填充算法.11、扫描交点奇偶数判断法的具体过程：(1)将多边形按顶点集顺序画在平面上 。（2）根据扫描线顺序逐一处理每一条扫描线，计算每一条扫描线与多边 形各边的交点。（3）在每一条扫描线上，对所求得的交点按x坐标的大小进行排序。（4）由于与边界相交奇数后进入多边形，相交偶数次后走出多变形。因此从第一个交点起，相邻交点进行奇偶配对，每一组交点对代表着一个填充区域。（5）对每一对交点区间用填充色填充，而相交区域之外的像 素置为背景色。12、堆栈式种子填色算法步骤：（1）栈顶像素出栈。（2）将该像素设置成填充 色
16、。（3）按左、上、右、下顺序检查与出栈像素相邻的四个像素，将其中不是边界且未置成填充色的像素入栈。直到堆栈为空。13、点的属性一般涉及颜色和大小两个属性，这些属性由系统的状态变量的当前值决定。14、直线的基本显示属性包括颜色、线宽、线型。其颜色属性仍由系统状态表中当前颜色值决定，线宽和线型需要进行其他处理。线宽:标准的直线绘制宽 度为1个像素，其他线宽是标准线宽的整数倍。在光栅实现中，通过沿相邻水平线路径（或相邻垂直线路径）绘制额外的像素而得到。线型: 线型指定 了线段在绘制中的形状属性，即构成线段的各个像素是否绘制的属性。15、多边形填充属性 ： 填充方式:实填充、 图形填充、图案填充、符号填
