计算机图形学全部知识点.docx

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计算机图形学全部知识点

第一讲

1.计算机图形学的研究内容

什么是计算机图形学?

（1/2）

什么是计算机图形学?

（2/2）

什么是交互式计算机图形学?

（1/3）

什么是交互式计算机图形学?

（2/3）

什么是交互式计算机图形学?

（3/3）

基本概念——图形

图形表示方法

相关学科

图像处理

图像分析

2.图形学发展历史

计算机图形学的发展历史

现代计算机图形学的发展

硬件的对比

现代计算机图形学的发展

模型与渲染

交互式图形学的概念框架

图形库

3.图形学应用领域

图形学的应用

设计

信息显示

仿真

VirtualReality

用户界面

超媒体用户界面

4.相关知识

软件兼容性和图形标准

官方标准

APIs的嵌入标准

典型的图形系统

好的图形需要什么?

（1/2）

好的图形需要什么?

（2/2）

ACMSIGGRAPH会议

资料查询作业

第二讲数字图像基础

1.基础概念

计算机图形系统

例子：

一个简单程序（P23code）

图形系统的概念框架

图形处理器

Renderfarms

光栅&像素

像素（Pixel）着色

顶点

顶点（Vertex）着色

扫描线

刷新频率

分辨率

例子

纵横比

2.图形输入设备

输入设备

3D输入设备

图形输入设备

3.图形输出设备

图形输出设备

硬拷贝设备

3D图形设备

CRT显示器

彩色CRTs

局限性

液晶显示器（LiquidCrystalDisplays）

LCDs

光栅显示

光栅显示器

内存映射

显存（帧缓冲存储器）

显存大小的计算

Avatar引发的3D浪潮（前沿）

三维电视

问题提出

3D显示技术原理

技术手段？

立体显示技术分类

问题？

MIT“第六感”

涉及的技术

4.图形文件

图形文件

点阵图形及其表示

参数图形及其表示

作业

第三讲（第四章）

扫描转换

3.1扫描转换直线

直线的扫描转换

寻找下一个像素

数字微分法（DDA）P35

DDA算法

DDA算法实例

DDA算法

Bresenham画线算法

竖直距离

Bresenham画线算法

Bresenham算法实例

Bresenham画线算法

3.2圆的扫描转换

圆的扫描转换

圆的扫描转换（正负法）

圆的扫描转换（中点法）

圆的扫描转换

中点画圆实例

圆的扫描转换

圆的扫描转换（Bresenham算法）

3.3椭圆的扫描转换

椭圆的扫描转换

作业

第四讲（第四章）

1.基本概念

光栅图形的基本概念

多边形的顶点表示

多边形的点阵表示

多边形的扫描转换

2.区域填充

·四连通区域和八连通区域

·连通区域的种子填充算法

点阵表示的区域填充

区域的类型

内部表示区域种子填充算法

边界表示区域种子填充算法

边界表示种子填充算法演示

3.多边形的扫描转换

·逐点判断算法

·扫描线算法

·连贯性概念：

区域、扫描线、边

·奇异点的处理

·算法的数据结构与实现

逐点判断算法

逐点判断算法中的奇异情况

逐点判断算法的不足

相邻像素之间的连贯性

区域连贯性

扫描线连贯性

边的连贯性

奇异点

奇异点的分类

奇异点的处理

多边形扫描转换算法

边的数据结构

边的数据结构实例

分类的边表（ET）

分类的边表实例

活性边表（AEL）

活性边表实例

多边形扫描转换算法

多边形扫描转换实例

多边形扫描转换

矩形填充

4.多边形的扫描转换与区域填充的比较

多边形扫描转换与区域填充比较

5.字符的扫描转换

字符的扫描转换

位图字体

BitBlt/RasterOp（1/3）

BitBlt/RasterOp（2/3）

BitBlt/RasterOp（3/3）

轮廓字体

6.反走样

走样

走样现象举例

采样和重构

点的采样

反走样

提高分辨率

区域取样

像素移位

GeForce3-Multisampling

ATISmoothvision

作业

第五讲三维基础

1.物体的几何表示

·线框模型

物体的几何表示

线框模型

2.面模型

·多边形表示

面模型

物体的多边形表示实例

物体的多边形表示

多边形表示物体的主要来源

扫描重建与等值面多边形物体

多边形表示物体的主要来源

多边形表示方法：

OBJ格式

多边形表示的OBJ格式数据结构

三角形网格

三角形网格表示的数据结构

半边结构（Half-EdgeStructure）

半边结构的实例

关于半边结构

多边形表示的优势

多边形表示的不足

面模型

多边形表示的大规模场景：

草地

多边形表示的复杂物体：

油轮

大规模网格模型：

雕塑

3.体模型

·实体CSG表示

·实体建模技术

物体的CSG树表示

CSG树表示的实例

物体CSG树表示的分析

实体模型

实体建模技术

体素造型

布尔运算

Sweep操作

面操作

基于模型特征

参数建模

4.自然景物表示方法（分形理论）

自然景物表示方法

分形举例：

Koch雪花曲线

海岸线问题

分形

基于分形方法生成山

基于分形方法生成山：

一维实例

基于分形方法生成山

基于分形方法生成山的实例

L-系统：

植物建模

L-系统实例

L-系统实例的图示

基于L-系统的植物建模实例

L-系统：

植物建模

基于L-系统生成的花与树木

粒子系统

粒子系统一般性描述

基于粒子系统的火焰与瀑布

自然景物造型

在计算机中生成的复杂场景

第六讲几何与坐标变换

图形变换

1.二维变换

·基本变换（平移、旋转、缩放）

·齐次坐标表示

·其它变换（剪切、反射、复合）

理解2D图形变换

顶点（Vertex）

平移（Translation）

旋转（Rotation，关于原点）

缩放（Scale，关于原点）

T,R,S的组合变换

齐次坐标（P78）

二维平移

二维旋转

二维放缩

剪切变换（Shear）

对称（反射）变换

复合变换

实例P102

三维模型变换：

平移

三维模型变换：

放缩

三维模型变换：

旋转

三维模型变换

x方向上3D错切变换

课堂练习

2.三维变换

·场景坐标系和造型变换（基本变换）

·视点坐标系和取景变换

·投影坐标系和投影变换

·屏幕坐标系和设备变换

三维变换的基本概念

三维变换流程图

三维变换中的各种坐标系

场景坐标系和模型变换

三维模型变换：

平移

三维模型变换：

放缩

三维模型变换：

旋转

三维模型变换

x方向上3D错切变换

视点坐标系和取景变换

视点坐标系的交互建立

投影坐标系和投影变换

投影变换的基本概念

投影分类

平行投影

正平行投影

斜投影

透视投影

关于透视投影

点的透视变换（P77）

透视变换

变换矩阵的统一表示

例题

视域四棱锥裁剪

规格化设备坐标和设备变换

屏幕坐标系和视窗变换

第七讲颜色与着色模型

1.光和颜色

颜色

色彩视觉

常见的颜色模型

CIEXYZ颜色模型

CIE色度图

色度图中纯色波长

CIE颜色空间

CIE颜色空间例题

CIE颜色模型的特点

CIELab颜色模型

CIELab颜色模型的特点

Photoshop中的CIELab

RGB颜色模型

RGB颜色模型的特点

CMY颜色模型

RGB模型和CMY模型转换关系

HSV颜色模型

HSV颜色模型的特点

NTSCYIQ颜色模型

YIQ颜色模型

2.光照明模型

光照明模型

泛光模型

Lambert漫反射模型

Phong模型

Whitted模型

光照明模型的进一步完善

3.插值着色法

多边形物体的明暗处理（Shading）

FlatShading

FlatShading

GouraudShading

PhongShading

课堂练习

第八讲裁剪算法

1.直线裁剪

·直接求交算法

·Cohen-Sutherland编码算法

·梁友栋-Barsky算法

图形裁剪

点的裁剪

直线的裁剪

直接求交算法

编码算法（P132）

Cohen_Sutherland算法

端点分类

Cohen_Sutherland算法

C_S算法例题

3DC_S算法

Cohen_Sutherland算法

Liang-Barsky裁剪算法（P135）

Liang-Barsky裁剪算法例题

Liang-Barsky裁剪算法

2.多边形裁剪

·Sutherland_Hodgman算法（逐边裁剪算法）

·Weiler_Atherton算法*（双边裁剪算法）

多边形剪裁

Sutherland-Hodgman算法

Weiler-Athenton算法*

3.字符的裁剪

字符裁剪

课堂练习

作业

第九讲人机交互

1.用户界面（接口）概述

用户界面的重要性

几个问题

实例1

实例2

UI的重要性

人机交互

UI的发展

UI的三元素

2.逻辑设备与输入控制方式

逻辑设备与输入控制方式

逻辑设备

输入方式

请求方式

事件方式

事件类型

Callbacks

GLUTcallbacks

GLUTEventLoop

displaycallback

3.交互式图形设计方法

基本交互技术

基本交互技术——定位

基本交互技术——笔划

基本交互技术——定值

基本交互技术——选择

基本交互技术——字符串输入

图形交互技术

几何约束

引力场

拖动

橡皮筋技术

操作柄技术

拾取技术

其他的交互技术

4.UI设计

用户界面设计

案例：

MacintoshOS的UI设计

UI评估及方法

界面评估清单

界面评估

5.UI发展趋势

UI的发展趋势

WIMP的优势

WIMP的劣势

WIMPGUI的局限性

后-WIMP接口

后-WIMP特征

后-WIMP世界

WIMPGUI

从HCI到HHI（Human-HumanInteraction）

第十讲曲线与曲面

一、曲线与曲面的表示方法

·显示表示法

·隐式表示

·参数形式

·特点分析

什么是好的表示方法?

显示表示

隐式表示

参数曲线

参数直线

参数曲面

参数平面

法向量

参数表示方法的优点

曲线曲面拟合方法

插值vs.逼近

曲线段

参数连续性

参数连续性&几何连续性

二、常用曲线与曲面

·曲线曲面类型

·Hermite

·Bezier

·B-spline

·性能分析

三次Hermite曲线

三次Hermite曲线基函数

基函数的作用

三次Hermite曲线的形状控制

三次Hermite曲线

例子

Bézier曲线

Bézier曲线的应用

Bézier曲线

三次Bézier曲线

三次Bézier曲线基函数

Bernstein基函数

Bézier曲线性质（P183-184）

Bézier曲线分析

Bezier曲面

双三次Bezier曲面

双三次Bézier曲面实例

Bézier曲面性质

Bézier曲面的不足

B-样条（B-Splines）

B-样条曲线

三次B-样条曲线

三次B-样条曲线基函数

B-样条曲线的定义

B-样条基函数实例

B-样条曲线性质

B-样条曲面

B-样条曲面的重要性质

B-样条曲面实例

B-样条曲线曲面分析

NURBS

引入NURBS曲线的原因

NURBS曲线

NUR