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2014-2015（2）计算机图形学复习大纲 《计算机图形学》复习提纲 考试时间：2015年6月29日下午7，8节（4:00-5:40） 考试地点：-205，206 考试形式：开卷 试题类型：简答题（30分），综合题（计算题，分析题，程序题（50分）） 参考教材：《交互式计算机图形学——基于OpenGL的自顶向下方法》（第五版） 复习重点： 第一讲、计算机图形学概述 1、 什么是计算机图形学，计算机图形学的研究内容，计算机图形学与其他学科的关系 2、 什么是图形，构成图形的要素，计算机中表示图形的方法（点阵表示，参数表示） 3、 图形学之父：Ivan.E.Sutherland。1962 年，MIT 林肯室验室Ivan.E.Sutherland 的博士论文：Sketchpad: A Man-Machined Graphical Communication System奠定了图形学成为一个学科分支。 4、 计算机如何生成图像：图像生成的三要素，虚拟照相机模型，计算机图像生成的原理与基本过程。 【考试要求】 掌握：计算机图形学的基本概念（什么是计算机图形学，计算机图形学的研究内容，计算机图形学与其他学科的关系，什么是图形，构成图形的要素，计算机中表示图形的方法（点阵表示，参数表示））、图像生成的三要素，虚拟照相机模型，图形学生成图像的过程 了解：了解计算机图形学的历史发展以及主要的应用领域 第二讲、计算机图形系统 1、 计算机图形系统的组成（软件，硬件） 2、 图形硬件系统的组成 3、 图形显示设备（显示设备类型，CRT的原理，刷新率，平板显示器的类型，硬拷贝设备的类型） 4、 图形输入设备（操作输入设备的类型，图像输入设备） 5、 图形处理设备（像素，光栅，帧缓存，流水线体系结构） 6、 三维图像生成的流水线过程（各个步骤的作用和含义）（具体也可见第十二讲） 7、 计算机图形软件系统（建模和渲染，常用三维API） 【考试要求】 掌握：像素，光栅，帧缓存的概念，理解流水线体系结构，掌握三维图像生成流水线过程的各个步骤的作用，流水线方法与物物理方法（光线跟踪）的对比 了解：图形系统的组成及常用的图形设备 第三讲、OpenGL编程基础 图形API提供的内容 2、 OpenGL 基本API（函数名的构成方式等语法，图元和属性，颜色，观察投影） 3、 GLUT 程序的基本流程 【考试要求】 掌握：OpenGL 基本API, OpenGL中几何体定义的基本方法 了解：图形API提供的内容，GLUT 程序的基本流程 第四、五讲、向量代数与变换 1、 几何基本元素（标量，向量，点）的概念和运 算 2、 线性向量空间和仿射空间的概念 3、 直线，射线，线段，平面，三角形的参数形式 4、 凸性、仿射和、凸包的概念 5、 向量的点积、叉积的概念、性质、用途 6、 坐标系和标架的概念引入，齐次坐标的概念作用 7、 标准变换（旋转，平移，缩放，剪切） 8、 标准变换的齐次坐标变换矩阵（二维，三维） 9、 矩阵表达式和齐次坐标 10、 变换的作用顺序（公式最右边的变换最先应用，最左的变换最迟应用） 11、 例子：模型变换的分解；例子：绕任意轴旋转 12、 在OpenGL中处理变换，OpenGL矩阵模式(具体到OpenGL编程如何实现) 【考试要求】 掌握：几何基本元素（标量，向量，点）的概念和运算，线性向量空间和仿射空间的概 射线，线段，平面，三角形的参数形式，向量的点积、叉积的概念、性质、用途，坐标系和标架的概念引入齐次坐标的概念作用，变换的数学表示（缩放，旋转，平移变换的矩阵表示方法）；基本二维变换与基本三维变换的矩阵；复合变换和作用顺序，变换分解的例子；OpenGL 中的变换矩阵及变换堆栈的使用方法（以及OpenGL编程）；多边形建模的数据结构（顶点列表，边列表以及OpenGL编程实现） 第六讲、投影和视图变换 1、 经典观察方法分类，每种观察方法的优缺点 2、 观察的三个方面（照相机，镜头，裁剪） 3、 OpenGL中的默认投影和观察 4、 简单透视投影的投影方程，投影算法 5、 投影的规范化 6、 OpenGL中正交投影，斜平行投影，透视投影的实现 【考试要求】 掌握：视图变换和投影变换的作用，OpenGL中投影变换的类型和设置方法（包括OpenGL编程实现），投影的规范化的作用，OpenGL中正交投影，斜平行投影，透视投影的方程 了解：经典观察方法分类，视口变换， 第七、八讲、曲线与曲面几何造型 形状数学描述的基本要求 插值、逼近、拟合，自由曲线曲面、规则曲线曲面 参数表示、隐式表示、网格表示 参数曲线（曲面）段（片）；样条的概念以及样条曲线曲面的概念 Beizier曲线、曲面的定义以及几何造型性质 B-Spline曲线、曲面的定义以及几何造