计算机图形学Word文档格式.docx

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在使用完后，SelectObject（pOldObject）恢复原来的设置

8.OnDraw成员函数由AppWizard直接生成的：

voidCTestView:

OnDraw（CDC*pDC）{CTestDoc*pDoc=GetDocument（）;

//获取当前文档指针ASSERT_VALID（pDoc）;

//检查该指针是否为空//TODO:

adddrawcodefornativedatahere//以下部分可添加自己的程序代码}

9.在OnDraw等函数中绘图时步骤:

1选择好画笔和画刷等绘图工具2确定好绘图坐标及比例尺

3根据需要选用适当的绘图函数绘出图形

10、有底层画点函数:

SetPixel（x,y,color）

11．解析几何法（直线方程直接计算）

算法的复杂度:

乘法加法（浮点数！

准确度、存放）、取整

循环体内每次进行一次乘法和取整运算，还有浮点数，效率低下

12．数值微分（DDA）法复杂度：

加法+取整

SetPixel（int（x+0.5）,int（y+0.5）,color）;

//在指定位置画点y=y+k

特点：

DDA算法与基本算法相比，减少了浮点乘法，提高了效率。

但是x与dx、y与dy用浮点数表示，每一步要进行四舍五入后取整，不利于硬件实现，因而效率仍有待提高。

13.Bresenham算法---应用最广泛的直线扫描转换算法！

只有加法和判断！

原理：

借助于一个误差量（直线与当前实际绘制像素点的距离），来确定下一个像素点的位置。

算法的巧妙之处在于采用增量计算，使得对于每一列，只要检查误差量的符号，就可以确定该下一列的像素位置。

在起始像素（x0，y0）的第一个参数d0=e为：

e=d0=2dy-dx

this->

GetDC（）->

DDA（intx_Start,inty_Start,intx_End,inty_End,COLORREFcolor）

14.圆弧基本绘制方法：

开根，三角函数运算，计算量大，不实用。

15.圆弧中点算法：

考虑对象：

第一象限的八分之一圆弧

圆弧的隐函数：

F（X,Y）=X2+Y2-R2=0切线斜率min[-1,0]

中点：

M=（Xp+1,Yp-0.5）,如何取P1orP2?

当F（M）=dp＜0时，M在圆内，说明P1距离圆弧更近，取P1；

当F（M）＞0时，M在圆外，说明P2距离圆弧更近，取P2;

当F（M）=0时，可在P1和P2中任选1个，这里约定P2

16中点算法构造判别式dp=F（M）=F（Xp+1,Yp-0.5）=（Xp+1）2+（Yp-0.5）2-R2

（1）若dp＜0，取P1，再下一个像素的判别式为：

dp+1=F（Xp+2,Yp-0.5）=dp+2Xp+3，沿正右方向，d的增量为2Xp+3；

2）若d≥0，取P2，再下一个像素的判别式为：

dp+1=F（Xp+2,Yp-1.5）=dp+（2Xp+3）+（-2Yp+2）沿右下方向，d的增量为2（Xp-Yp）+5

●d的初始值（在第一个像素（0,R）处）,d0=F（1,R-0.5）=1.25-R

●算法中有浮点数，故用e=d-0.25代替，即：

d=1.25-R对应e=d-0.25=1-R;

判别式d<

0对应于e<

-0.25;

●e的初值为整数,且运算中增量也为整数，故e始终为整数，所以e<

-0.25可以用e<

0来代替。

●结论：

–if（e<

0）,e+=2*x+3;

x++;

–if（e>

=0）,e+=2*（x-y）+5;

x++;

y--;

中点画法代码如下：

MidpointCircle（r,color）

intr,color;

{intx,y,e;

x=0;

y=r;

e=1-r;

circlepoints（x,y,color）;

while（x<

y）{if（e<

0）{e+=2*x+3;

x++;

}else{e+=2*（x-y）+5;

x++;

y--;

}circlepoints（x,y,color）;

}}

17、显示圆弧上的八个对称点的算法：

程序只有简单加法和整数运算

voidCirclePoints（intx,inty,intcx,intcy,COLORREFcolor）//cx,cy为圆心的位置

{CDC*pDC=this->

GetDC（）;

pDC->

SetPixel（x+cx,y+cy,color）;

SetPixel（x+cx,-y+cy,color）;

SetPixel（-x+cx,y+cy,color）;

SetPixel（-x+cx,-y+cy,color）;

SetPixel（y+cx,x+cy,color）;

SetPixel（y+cx,-x+cy,color）;

SetPixel（-y+cx,x+cy,color）;

SetPixel（-y+cx,-x+cy,color）;

ReleaseDC（pDC）;

}

18椭圆中点算法的判别式：

19区域填充算法：

区域指已经表示成点阵形式的填充图形，它是像素的集合。

区域可采用内点表示和边界表示两种表示形式。

区域可分为4向连通区域和8向连通区域。

区域填充指先将区域的一点赋予指定的颜色，然后将该颜色扩展到整个区域的过程。

区域填充算法要求区域是连通的

20种子填充法：

4连通与8连通区域的区别：

对边界的要求

区域填充（种子）的递归算法：

（1）内点表示的4连通区域的递归

voidFloodFill4（intx,inty,intoldcolor,intnewcolor）{if（getpixel（x,y）==oldcolor）//属于区域内点oldcolor{drawpixel（x,y,newcolor）;

FloodFill4（x,y+1,oldcolor,newcolor）;

//上FloodFill4（x,y-1,oldcolor,newcolor）;

//下FloodFill4（x-1,y,oldcolor,newcolor）;

//左FloodFill4（x+1,y,oldcolor,newcolor）;

//右}}

（2）边界表示的4连通区域的递归填充算法:

voidBoundaryFill4（intx,inty,intboundarycolor,intnewcolor）{if（color!

=newcolor&

&

color!

=boundarycolor）{drawpixel（x,y,newcolor）;

BoundaryFill4（x,y+1,boundarycolor,newcolor）;

BoundaryFill4（x,y-1,boundarycolor,newcolor）;

BoundaryFill4（x-1,y,boundarycolor,newcolor）;

BoundaryFill4（x+1,y,boundarycolor,newcolor）;

种子（区域填充）缺点：

（1）有些像素会入栈多次，降低算法效率；

栈结构占空间。

（2）递归执行，算法简单，但效率不高，区域内每一像素都引起一次递归，进/出栈，费时费内存。

改进算法，减少递归次数，提高效率。

方法之一使用扫描线种子填充算法；

21．区域填充的扫描线算法步骤：

1首先填充种子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段2然后确定与这一区段相连通的上、下两条扫描线上位于给定区域内的区段，并依次保存下来。

3反复这个过程，直到填充结束。

22.区域填充的扫描线算法实现步骤

（1）初始化：

堆栈置空。

将种子点（x，y）入栈。

（2）出栈：

若栈空则结束。

否则取栈顶元素（x，y），以y作为当前扫描线。

（3）填充并确定种子点所在区段：

从种子点（x，y）出发，沿当前扫描线向左、右两个方向填充，直到边界。

分别标记区段的左、右端点坐标为xl和xr。

（4）确定新的种子点：

在区间[xl，xr]中检查与当前扫描线y上、下相邻的两条扫描线上的像素。

若存在非边界、未填充的像素，则把每一区间的最右像素作为种子点压入堆栈，返回第

（2）步。

算法特点：

上述算法对于每一个待填充区段，只需压栈一次；

因此，扫描线填充算法提高了区域填充的效率。

区域图案填充算法（数值1用填充色写，否则用背景色写）

if（pattern（x%M,y%N））

SetPixel（x,y,color）;

//color为填充前景色

23、OpenGL：

图形硬件的软件接口。

OpenGL是一种应用程序编程接口，而不是一种编程语言。

OpenGL的绘制流程和原理

OpenGL的主要功能：

绘制模型.各种变换.着色模式.光照处理.纹理映射.制作动画.深度暗示.运动模糊.雾化。

24.OpenGL生成基本图形－折线//绘制折线

glBegin（GL_LINE_STRIP）;

glVertex2f（0.0f,0.6f）;

glVertex2f（1.0f,0.6f）;

glVertex2f（0.0f,0.4f）;

glVertex2f（1.0f,0.4f）;

glVertex2f（0.0f,0.2f）;

glVertex2f（1.0f,0.2f）;

glEnd（）;

//glBegin（GL_LINE_LOOP）;

为闭合折线//glBegin（GL_POLYGON）;

为画多边形glFrontFace（GL_CW）;

为实心

25.voidglPolygonStipple（constGlubyte*mask）;

该函数为填充多边形定义当前的点画模式

voidglEnable（GL_POLYGON_STIPPLE）;

该函数使多边形点画模式激活

voidglDisable（GL_POLYGON_STIPPLE）;

该函数使多边形点画模式失效

26.三种渲染字体的方法：

位图字体、轮廓字体、纹理映射字体

27.二维基本几何变换

平移变换P`=P+T（P点已知）

旋转变换

绕坐标原点旋转角度（逆时针为正，顺时针为负）

缩放变换：

以坐标原点为缩放参照点；

不仅改变了物体的大小和形状，也改变了它离原点的距离

28.标准齐次坐标（x,y,1）

二维基本变换的矩阵表示：

齐次平移变换

齐次旋转变换

齐次缩放变换

齐次坐标优点：

变换具有统一表示形式的优点：

便于变换合成；

便于硬件实现

组合变换：

关于任意参照点Pr（xr，yr）的旋转变换

关于任意参照点Pr（xr，yr）的缩放变换

29、三维几何变换

平移变换缩放变换

旋转变换：

绕x轴绕y轴绕z轴

30逆矩阵：

平移矩阵：

T（x,y,z）-1=T（-x,-y,-z）

缩放矩阵：

S（sx,sy,sz）-1=S（1/sx,1/sy,1/sz）

旋转矩阵：

R（α,β,γ）-1=R（-α,-β,-γ）

31、坐标变换特点：

1坐标变换是在两个坐标系之间进行；

2图形是静止的，坐标系是变动的；

3简单问题用几何变换，复杂问题用坐标变换.

32、两个坐标系之间的关系写成矩阵表示形式：

由坐标系v到坐标系u的变换矩阵为

33、齐次坐标下的坐标变换方法

三维空间中给定一个点P0和三个线性无关的矢量v1,v2,v3,则空间中任何一个点P的矩阵可以表示为：

则P的齐次坐标为：

34.两坐标系间的齐次坐标表示：

坐标系Ⅰ原点Q0坐标轴（即基）u1,u2,u3

坐标系Ⅱ：

原点P0，坐标轴（即基）v1,v2,v3

两坐标系间可以表示成如右的关系式：

矩阵表示形式为：

齐次坐标下的两坐标系的变换矩阵为：

两坐标系之间关系矩阵表示形式为

对于空间中的任一个点D,如果已知D点在坐标系II中的坐标为[d1,d2,d3,1]T

则：

D点在坐标系I中的坐标为：

M齐-1·

[d1,d2,d3,1]T

35、视区：

在屏幕上定义的一个矩形区域。

窗口：

在投影面上定义的一个矩形区域，只有在窗口内的图形才显示，而窗口外的部分则不显示。

36．窗口到视区的变换过程步骤：

（1）将窗口左下角点平移到窗口所在坐标系的原点，变换为T1（-WXL,-WYB）

（2）进行缩放变换，使窗口的大小与视区相等，变换为S（Sx,Sy）

（3）平移使窗口与视区重合，变换为T2（VXL,VYB）

37、投影分类

透视投影：

投影中心与投影平面之间的距离为有限

平行投影：

投影中心与投影平面之间的距离为无限

（根据投影方向与投影面的夹角分为两类：

正投影和斜投影）

透视投影矩阵变为平行投影矩阵变为

作用是将三维物体变换成其二维透视投影

采用视坐标系，目的是简化投影变换。

视变换---透视变换矩阵将三维图形显示在屏幕上，组合变换的矩阵为：

38、剪裁：

裁去窗口之外物体或物体部分的一种操作。

直线段裁剪目的：

判断图形元素是否落在裁剪窗口之内并找出其位于内部的部分.

39.三维裁剪：

投影之前裁剪

只对可见的物体进行投影变换

三维裁剪相对复杂

40.二维裁剪：

投影之后裁剪

二维裁剪相对容易

需要对所有的物体进行投影变换

41.在投影之前裁剪的理由：

1三维物体的表面通常被离散表示成多边形或折线，而对这类简单图元，三维裁剪同样比较简单。

2三维图形在显示过程中需要被消隐，做这个工作要有图形的深度信息，所以必须在投影之前完成。

消隐很费时，如果在此之前裁剪（或部分裁剪）掉不可见的图形，可使需要消隐的图形减至最小。

42.裁剪的目的：

判断图形元素是否落在裁剪窗口之内并找出其位于内部的部分。

裁剪的处理的基础：

1图元关于窗口内外关系的判别；

2图元与窗口的求交。

43.待裁剪线段和窗口的关系:

1线段完全可见2显然不可见3线段至少有一端点在窗口之外，但非显然不可见.

44.点剪裁：

点（x,y）在窗口内的充分必要条件是

45.Cohen_Sutherland算法步骤：

第一步判别线段两端点是否都落在窗口内，如果是，则线段完全可见；

否则进入第二步；

第二步判别线段是否为显然不可见，如果是，则裁剪结束；

否则进行第三步；

第三步求线段与窗口边延长线的交点，这个交点将线段分为两段，其中一段显然不可见，丢弃。

对余下的另一段重新进行第一步，第二步判断，直至结束。

对显然不可见线段的快速判别

C-S编码方法：

区域编码：

用窗口四边所在的直线将整个平面分成9个区域，每个区域赋于一个四位的编码CtCbCrCl

端点编码：

定义为它所在区域的编码

结论：

当线段的两个端点的编码的逻辑“与”非零时，线段为显然不可见的

46.在现有的整体光照明模型中，主要有光线跟踪和辐射度两种方法。

经过消隐得到的投影图称为物体的真实图形。

判别可见面算法的分类按照实现时所基于的坐标系分为：

物空间算法和像空间算法。

47.为什么判别可见面算法并非在物空间实现？

1判别可见面的算法离不开排序

2排序一般是基于体、面、边或点到视点的距离

3判别可见面的算法的效率很大程度上取决于排序的效率

4扫描线的方式实现像空间算法时容易利用连贯性质，使得像空间算法更具效率。

消隐：

消除二义性，必须在绘制时消除被遮挡的不可见的线或面，习惯说称为消除隐藏线和面，简称“消隐”。

48.深度测试：

在观察坐标系下判断线段与多边形的前后关系，分粗略测试和精确测试。

49.

Z缓冲器算法优点：

1算法简单、稳定。

2便于硬件加速。

3不需要整个场景的几何数据

缺点：

1需要Z缓冲器。

2计算复杂度大

需计算的像素深度值次数=多边形个数*多边形平均占据的像素个数。

50.阴影Z缓冲器算法步骤:

1.将所有景物变换到光源坐标系中，利用Z缓冲器算法按光线方向对景物进行消隐，把那些距光源最近的物体表面上点的深度值保存在阴影缓冲器中

2.利用Z缓冲器算法按视线方向对景物进行消隐，将得到的每一个可见点变换到光源坐标系中，若它在光源坐标系中的深度值比阴影缓冲器中相应单元的值小，则说明该可见点位于阴影中，否则不是。

优点:

算法简单

缺点:

每个光源需要一个阴影缓冲器

51.混淆现象:

不光滑（阶梯状）的图形边界;

图形细节失真;

狭小图形的遗失与动态图形的闪烁。

假设与现实的矛盾是导致混淆出现的原因之一

解决方法：

改变直线段模型。

实现步骤：

1、将直线段看作具有一定宽度的狭长矩形；

2、当直线段与某象素有交时，求出两者相交区域的面积；

3、根据相交区域的面积，确定该象素的亮度值

52.反混淆:

在图形显示过程中，用于减少或消除混淆现象的方法

非加权区域采样方法解决方法：

改变直线段模型