图形学总结.doc

第一章 图形：计算机图形学的研究对象 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 构成图形的要素 几何要素：刻画对象的轮廓、形状等 非几何要素：刻画对象的颜色、材质等 3．计算机:图形学：计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门的显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。 4．计算机中表示图形的方法： 点阵表示 枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成) 简称为图像 image（数字图像） 参数表示 由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+属性参数(颜色、线型等)来表示图形 简称为图形 graphics： 图形主要分为两类： 基于线条信息表示 明暗图(Shading) 5．图形与图象：区别： 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，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 6．图形显示设备的发展： 画线显示器（矢量显示器/随机扫描显示器）—》存储管式显示器—》刷新式光栅扫描显示器 第二章 1. 阴极射线管(CRT)工作原理：高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会到达荧光屏的特定位置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就会亮了。 2. 行频、帧频：水平扫描频率为行频。垂直扫描频率为帧频。 逐行扫描、隔行扫描：隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。 象素：整个屏幕被扫描线分成 n 行，每行有 m 个点，每个点为一个象素。整个屏幕有 m × n 个象素。 分辨率：指CRT在水平或垂直方向的单位长度上能分辨出的最大光点（象素）数，分为水平分辨率和垂直分辨率。通常用屏幕上象素的数目来表示。比如上述的 n 行，每行 m 点的屏幕分辨率为 m × n 。分辨率越高，相邻象素点之间的距离越小，显示的字符或图像也就越清晰。 点距：相邻象素点之间的距离，与分辨率指标相关。 显示速度：指显示字符、图形特别是动态图像的速度，与显示器的分辨率及扫描频率有关。可用最大带宽（水平象素数 × 垂直象素数 × 最大帧频）来表示。 色彩与亮度等级：亮度等级又称灰度，主要指单色显示器的亮度变化。色彩包括可选择显示器颜色的数目以及一帧画面可同时显示的颜色数， 图像刷新频率：由于CRT内侧的荧光粉在接受电子束的轰击时，只能维持短暂的发光，根据人眼视觉暂留的特性，需要不断进行刷新才能有稳定的视觉效果，因此刷新是指以每秒30帧以上的频率反复扫描不断地显示每一帧图像。图像的刷新频率等于帧扫描的频率（帧频），用每秒刷新的帧数表示。目前刷新频率标准为每秒50~120帧。 帧缓冲存储器（显示存储器）：存储用于刷新的图像信息的存储器。帧缓冲存储器的大小通常用X方向（行）和Y方向（列）可寻址的地址数的乘积来表示，称为帧缓冲存储器的分辨率。 作用：存储屏幕上像素的颜色值。简称帧缓冲器，俗称显存 帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同，单元与像素一一对应，各单元的数值决定了其对应像素的颜色。 显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关（图示帧缓冲器的每个单元只有一位）。 3.位面技术 显存分成若干颜色的位平面（bit plane） 各平面上相同位置的每一位和屏幕上的一个像素对应 同一像素点在各位面占同一地址 不同位面上同一像素地址中的内容决定像素的颜色 增加一个位面，色彩就增加一倍 4.在光栅图形显示器中需要足够的位面和帧缓存结合起来才能反映图形的颜色和灰度等级。一个具有N位面灰度等级的帧缓存。显示器上每个象素的亮度是由N位面中对应的每个象素位置的内容控制的。该存储器的中的二进制的数被翻译成灰度等级，范围是0到2^N-1之间。 填充图元生成原理 1.多边形扫描转换 扫描线:点阵图形在屏幕上的像素点，可以认为是由位于一条条水平直线上的像素点构成的. 每一条切割多边形的扫描线，决定扫描线上哪些像素点是在多边形内部，并对这些相应的像素点赋以合适的值表示某种颜色或灰度，就能对整个多边形进行扫描转换。 一条扫描线与一个多边形的关系: 相交或不相交.若相交,则直线被多边形分割成不同的直线段,其中一些在多边形内,另外一些在多边形外.并且这些多边形内外的直线段大多数情况下相互交替出现. 扫描线连贯性(scan line coherence)：当像素点位于多边形内(外)的直线段上时,它就位于多边形内(外). 也就是说，与多边形相交的一条扫描线上总会有一组相互相连的像素点都位于多边形之内。每一个像素点—(像素点所在的直线段 射线