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计算机图形学基础教程第一章：引言计算机图形学是研究计算机处理和生成图像的一门学科，它涵盖了从数学、计算机科学到视觉感知等多个领域。
本教程将介绍计算机图形学的基本原理和技术，并通过实例演示来帮助读者理解和应用这些知识。
第二章：矢量图形矢量图形是计算机图形学中重要的概念之一。
本章将介绍矢量图形的定义、特点以及其在计算机图形学中的应用。
我们将学习如何使用数学表示矢量图形，如何进行矢量图形的变换和组合等。
第三章：三维图形的表示与变换三维图形的表示与变换是计算机图形学中的核心问题之一。
本章将介绍三维图形的表示方法，包括顶点表示和多边形表示，并讨论如何进行三维图形的变换，如旋转、平移、缩放等。
第四章：光照模型与渲染技术光照模型和渲染技术是实现真实感图形的重要手段。
本章将介绍光照模型的基本原理，如漫反射、镜面反射等，并讨论如何利用光照模型和渲染技术来实现真实感图形的效果。
第五章：图形管线与渲染流程图形管线是计算机图形学中的一个重要概念，它描述了图形数据如何从输入到输出的过程。
本章将介绍图形管线的基本原理和流程，并讨论图形数据的处理过程，如顶点处理、光栅化、片元处理等。
第六章：纹理映射与贴图技术纹理映射和贴图技术是计算机图形学中常用的技术之一。
本章将介绍纹理映射的原理和方法，包括纹理坐标的计算、纹理过滤、纹理混合等，并讨论如何利用纹理映射和贴图技术来增强图形的真实感。
第七章：几何建模与曲面设计几何建模和曲面设计是计算机图形学中用于创建和编辑三维模型的技术。
本章将介绍几何建模的基本原理和方法，包括点、线、面的描述，以及曲线和曲面的表示与构造等。
第八章：动画与模拟动画和模拟是计算机图形学中用于呈现动态场景的重要手段。
本章将介绍动画和模拟的基本原理和技术，包括关键帧动画、插值动画、物理模拟等，并讨论如何利用动画和模拟来实现逼真的动态效果。
第九章：图形学应用与未来发展计算机图形学的应用广泛，涵盖了游戏、电影、虚拟现实、计算机辅助设计等多个领域。
计算机图形学基础教程孔令德课后答案【篇一：大学计算机图形学课程设】息科学与工程学院课程设计任务书题目：小组成员：巴春华、焦国栋成员学号：专业班级：计算机科学与技术、2009级本2班课程：计算机图形学指导教师：燕孝飞职称：讲师完成时间： 2011年12 月----2011年 12 月枣庄学院信息科学与工程学院制2011年12 月20日课程设计任务书及成绩评定12【篇二：计算机动画】第一篇《计算机图形学》小结《计算机图形学》第一章：从计算机的辅助设计，艺术，和虚拟现实技术等方面介绍了计算机图形学的应用领域；接下了解了有关计算机图形学的概念和发展情况和图新显示器的发展和阴极射线管光栅扫描显示等的工作原理；最后介绍了图形学的最新技术。
第二章：介绍了面向对象程序设计，visual c++下的编程，主要基于mfc的编程，更重要的是绘制图形的方法。
第三章：图形的扫描与转换：主要分两部分，一是：直线，圆，和椭圆的扫描和转换中的一些重要而经典的算法。
二是：反走样技术，尤其，直线距离加权反走样的算法。
第四章：主要介绍了多边形填充，有多边形的的概述到有效边表填充，边缘填充，最后区域填充的原理和算法第五章：二维变换和裁剪：主要介绍了裁剪的方法：cohen sutherland算法是最著名的算法，除此之外还有重点分割裁剪算法，梁友栋——barsky算法。
第二篇计算机动画2.1计算机动画的概念：计算机动画是指采用图形与图像的处理技术，借助于编程或动画制作软件生成一系列的景物画面，其中当前帧是前一帧的部分修改。
计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生下图1-1几幅图片就是用计算机动画（a）（b）（c）（d）图2-1 计算机动画示例2.2 计算机动画的发展：计算机动画的发展大致分为三阶段：第一阶段：初出茅庐阶段：20世纪60年代初。
第一部计算机动画片诞生，之后大约20年，二维动画是计算机动画研究的重心，同时，二维动画也被应用于教学演示和辅助传统的动画片制作。
计算机图形学入门教程近年来，计算机图形学已经成为IT领域中备受关注和追求的技术。
它涉及到如何使用计算机生成、处理和显示图像的方法和技巧。
本文将带您深入了解计算机图形学的入门知识，并介绍其应用领域和学习路径。
一、介绍计算机图形学计算机图形学是研究计算机处理和生成图像的学科。
它主要涵盖了三个方面的内容：图像的表示和存储、图像的处理和图像的显示。
图像的表示和存储是指将图像转化为计算机能够识别和处理的数据形式，常见的表示方法有点、线、多边形和三维模型等。
图像的处理包括对图像进行增强、变换和合成等操作，常用的处理技术有图像滤波、边缘检测和图像重建等。
图像的显示则是指将经过处理的图像以可视化的方式呈现给用户，主要包括图像的渲染、光照和纹理等技术。
二、应用领域计算机图形学在各个领域都有广泛的应用。
在娱乐产业中，计算机图形学被用于电影、游戏和动画等制作，提供了逼真的图像和动态效果。
在设计领域，图形学技术可以帮助设计师在计算机上绘制和编辑图像，提高设计效率。
在医学领域，计算机图形学可以用于医学图像的重建和分析，辅助医生进行疾病诊断。
在建筑领域，图形学技术可以帮助建筑师设计和展示建筑模型，提供直观的效果图。
此外，计算机图形学还应用于虚拟现实、计算机辅助教育和数字艺术等领域。
三、学习路径想要学习计算机图形学，首先需要掌握相关的数学知识和计算机基础。
线性代数、微积分和概率论等数学课程是计算机图形学的基础理论。
计算机基础课程包括数据结构、算法和计算机图形学的编程语言等。
在学习过程中，建议结合实际案例和项目进行练习，锻炼自己的实践能力。
学习计算机图形学的过程中，可以选择一些经典教材和学习资源。
《计算机图形学原理与实践》是一本经典的教材，详细介绍了图形学的基本原理和应用技术。
此外，还可以参考一些在线教程和开放课程平台上提供的学习资料，如Coursera和MIT OpenCourseWare等。
在学习过程中，还可以进行相关的实践项目。
计算机图形学基础教程计算机图形学是研究计算机如何生成、操作和显示图像的学科领域。
它与计算机科学、数学和物理学等学科有着密切的联系。
本篇文章将介绍计算机图形学的基础知识，旨在帮助初学者对这一领域有基本的了解。
一、计算机图形学的定义与应用范围1. 定义：计算机图形学是通过计算机生成和处理图像的学科领域。
2. 应用范围：计算机图形学广泛应用于电影制作、游戏开发、虚拟现实、计算机辅助设计等领域。
二、图像的表示与处理方法1. 位图与矢量图：位图是通过像素点表示的图像，矢量图是通过数学公式描述的图像。
2. 光栅化：将矢量图转化为位图的过程。
3. 图像处理：包括图像的增强、滤波、分割等操作，用于改善图像质量或提取图像特征。
三、计算机图形学中的几何转换1. 平移、旋转、缩放：分别指物体的平移、旋转和尺度变换。
2. 坐标系与变换矩阵：用于描述物体在二维或三维空间中的位置和方向。
四、视景投影与相机模型1. 正交投影与透视投影：分别用于模拟平行投影和透视效果。
2. 相机模型：用于模拟相机的成像原理，包括焦距、视角等参数。
五、光线追踪与渲染1. 光线追踪：通过模拟光线在场景中的传播路径，生成逼真的光影效果。
2. 渲染：根据场景中物体的材质、光照等属性，生成逼真的图像。
六、三维建模与动画1. 网格建模：使用三角形或多边形网格来描述物体的表面。
2. 曲面建模：使用数学曲面来描述物体的表面。
3. 动画：通过对三维模型的移动和变形，生成动态的图像。
七、计算机图形学中的算法与技术1. Bresenham算法：用于绘制直线和圆。
2. 贝塞尔曲线：用于实现曲线的平滑插值。
3. 着色模型：包括平面着色、Gouraud着色和Phong着色等方法。
八、计算机图形学的发展与挑战1. 发展历程：计算机图形学经历了从二维到三维、从实时渲染到光线追踪的发展过程。
2. 挑战与前景：目前的挑战包括实时渲染、虚拟现实、计算机辅助设计等领域的应用。
九、计算机图形学的学习方法与资源推荐1. 学习方法：通过阅读教材、参加课程和实践项目来提升对计算机图形学的理解和实践能力。
计算机图形学基础教程 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】第一章1.计算机图形学的主要研究内容是什么？答：计算机中图形的表示方法，以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法，构成了计算机图形学的主要研究内容。
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，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。
2.列举三个以上图形学的应用领域。
答：计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、可视化、真实感图形实时绘制与自然景物仿真、计算机动画、用户接口、计算机艺术等。
3.一个图形系统通常由哪些图形设备组成？答：一个图形系统通常由图形处理器、图形输入设备和图形输出设备构成。
4.图形和图像的区别是什么？答：图像是指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息；图形含有几何属性，更强调物体（或场景）的几何表示，是由物体（或场景）的几何模型(几何参数)和物理属性(属性参数)共同组成的。
5.CRT显示器的原理是什么？答：通过电子枪，将从阴极发射出大量电子，经过强度控制，聚集和加速，使其形成电子流，再经过偏转线圈的控制，快速的轰击显示器的荧光屏，从而使荧光屏上的荧光粉发亮。
6.LCD有哪些技术指标?（1）可视角度（2）点距和分辨率（3）展望7.有哪些常用的图形输入设备？答：键盘、鼠标、光笔和触摸屏等。
第二章1.描述直线扫描的DDA算法、中点画线算法和Bresenham算法，并用程序实现Bresenham算法。
答：直线扫描的DDA算法:DDA算法原理是当直线的斜率在（-1，1）之间时，它的增量应该以x为准，即每次都应该让x增加一个像素，然后计算出y的值（y值增量绝对值小于1，更精确），再进行四舍五入，最终得到实际点的像素。
当直线斜率绝对值大于1时，增量应该以y为准。
中点画线算法: 假定直线斜率k在0~1之间，当前象素点为（xp,yp），则下一个象素点有两种可选择点P1（xp+1,yp）或P2（xp+1,yp+1）。
若P1与P2的中点（xp+1,yp+）称为M，Q为理想直线与x=xp+1垂线的交点。
当M在Q的下方时，则取P2应为下一个象素点；当M在Q的上方时，则取P1为下一个象素点。
Bresenham算法: 过各行、各列像素中心构造一组虚拟网格线，按直线从起点到终点的顺序计算直线各垂直网格线的交点，然后确定该列像素中与此交点最近的像素。
2.用中点画线发扫描转换从点A（1,0）到B（4，7）经过的直线段，并给出每一步的判别值。
解：由于A B直线的斜率k=7/3且k>1我们将坐标进行交换，得到的k=3/7就可以用书上的方法：a=-3 b=7 d=1 d1=-6 d2=8 判别式随坐标的变化： x y d0 1 11 1 -52 2 33 2 -34 3 55 3 -16 4 77 4 1程序： x=1:1:4;y=7/3*x-7/3;a=[1 1 2 2 3 3 4 4];b=0:7;plot (x,y,'k',a,b,'*r')title('MATLAB 图形')xlabel('x=1:4')ylabel('y=0:7')grid3.描述多边形扫描转换的扫描线算法，并写出伪码。
P26-274..字符串裁剪可按哪三个精度进行？答：串精度，字符精度，笔画或像素精度。
5.为了在显示器等输出设备上输出字符,系统中必须装备有相应的字库。
字库中存储了每个字符的形状信息，字库分为哪两种类型?各有什么特点？答：字库分为矢量型和点阵型两种。
P326.简述裁剪方法和中点裁剪方法的思想，并指出中点裁剪方法的改进之处及这种改进的理由。
答：（1）裁剪就是确定图形中哪些部分落在显示区之内，哪些落在显示区之外，最后只需显示落在显示区内的那部分图形，以便提高显示效率的过程。
一般的裁剪方法是：先裁剪再扫描转换。
（2）中点裁剪方法的思想是首先对线段端点进行编码，并把线段与窗口的关系分为三种情况，即在全在窗口内、完全不在窗口内和线段与窗口有交。
对第一种情况，显示该线段；对第二种情况，丢弃该线段；对第三种情况，用中点分割法求出线段与窗口的交点，即从线段的一端的端点出发找出距该端点最近的可见点，并从线段的另一端点出发找出距该端点最近的可见点，两个可见点之间的连线即为线段的可见部分。
（3）中点裁剪方法改进之处：对第三种情况,不直接解方程组求交,而是采用二分法收搜索交点。
这样改进的理由是：计算机屏幕的像素通常为 1024×1024,最多十次二分搜索即可到像素级,必然能找到交点，而且中点法的主要计算过程只用到加法和除2运算,效率高,也适合硬件实现。
7.是描述Liang-Barskey裁剪算法，并说明在什么情况下它比中点法和Cohen-Sutherland快及原因。
答：（1）设要裁剪的线段是P0P1。
P0P1和窗口边界交于A,B,C,D四点，见图。
算法的基本思想是从A,B和P0三点中找出最靠近的P1点，图中要找的点是P0。
从C,D和P1中找出最靠近P0的点。
图中要找的点是C 点。
那么P0C就是P0P1线段上的可见部分。
（2）梁友栋-Barsky算法只能应用于矩形窗口的情形。
通常梁友栋-Barsky算法比Cohen－Sutherland算法效率更高，因为需要计算的交点数目减少了。
更新参数u1、u2仅仅需要一次除法；线段与窗口边界的交点仅计算一次，就计算出u1、u2最后的值。
相比之下，即使一条线段完全落在裁剪窗口之外，Cohen－Sutherland算法也要对它反复求交点，而且每次求交计算都需要做乘除法。
8.解释走样及反走样的概念，并描述反走样的主要方法。
答：用离散量表示连续量引起的失真现象称为走样，用于减少或消除这种效果的技术称为反走样。
反走样的主要方法有三种：（1）提高分辨率，把显示器分辨率提高一倍，直线经过两倍的像素，锯齿也增加一倍，但同时每个阶梯也减少了一倍，所以显示出的直线看起来就平直光滑了一些。
增加分辨率虽然简单，但不是经济的方法，而且它也只能减轻而不能消除锯齿问题。
（2）区域采样，区域采样方法假定每个像素是一个具有一定面积的小区域，将直线段看做具有一定宽度的狭长矩形。
当直线段与像素有交时，求出两者相交区域的面积，然后根据相交区域面积的大小确定该像素的亮度值。
（3）加权区域采样，使相交区域对像素亮度的贡献依赖于该区域与像素中心的距离。
当直线经过该像素时，该像素的亮度F是在两者相交区域A、上对滤波器进行积分的积分值。
9.描述消隐的扫描线Z-Buffer算法，并与其他两种Z-Buffer算法进行比较。
答：（1）算法的思想描述：在处理当前扫描线时，开一个一维数组作为当前扫描线的Z-Buffer。
首先找出与当前扫描线相关的多边形，以及每个多边形中相关的边对；然后计算每个边对之间的小区间上各像素的深度，并与Z-Buffer中的值相比较，找出各像素处对应的可见平面，计算颜色，写帧缓存。
对深度计算，采用增量算法。
（2）与Z-Buffer算法相比，扫描线Z-Buffer算法做了如下两点的改进。
一、将整个绘图窗口内的消隐问题分解到一条条扫描线上解决，使所需的Z缓存器大大减少。
二、计算深度值时，利用了面的连贯性，只用了一个加法。
但它在每个像素处都计算深度值，进行深度比较。
因此，被多个多边形覆盖的像素区处还要进行多处计算，计算量仍然很大。
10.比较书中举例的几种消隐算法的优缺点答：常见的面消隐算法有：画家算法、Z缓冲区(Z-Buffer)算法、扫描线Z-buffer算法、扫描线算法、区域子分割算法、光线投射算法等。
Z缓冲区算法是一种典型的、也是最简单的图象空间的消隐算法。
另一个优点是算法便于硬件实现，并可以并行化。
缺点：1）需要一个额外的Z缓冲器2）在每个多边形占据的每个像素处都要计算深度值，计算量大3）没有利用图形的相关性与连续性。
画家算法它的缺点是只能处理互不相交的面.扫描线算法和Z—buffer算法的缺点是，对于不可见的多边形面片了同样画出，这样造成了绘制过程中不必要的费时。
BSP树算法利用它的存储结构可以优化多边形的排序过程，故它的排序速度比画家算法要快，尤其是复杂度高的场景。
第三章1.参数曲线曲面有几种表示形式？(1)代数形式一条三次曲线的代数形式是：??(2)几何形式描述参数曲线的条件有：端点位矢、端点切矢、曲率等。
上式是三次Hermite(Ferguson)曲线的几何形式，F0，F1，G0，G1称为调和函数（或混合函数）有参数和非参数（显式、隐式）表示2.设有控制顶点为P0(0,0)，P1(48,96)，P2(120,120)，P3(216,72)的三次Bézier 曲线P(t)，试计算P的(x,y)坐标，并写出(x(t),y(t))的多项式表示。
3.设一条二次Bezier曲线的控制顶点为P0、P1和P2，另一条二次Bezier曲线的顶点是Q0、Q1和Q2, 写出两条曲线精确合并成一条二次Bezier曲线的条件。
4.已知Bezier曲线上的4个点分别为Q0(50,0),Q1(100,0),Q2(0,50)和Q3(0,100)，它们对应的参数分别为0，1/3，2/3，1，反求Bezier曲线的控制点。
5.设一条三次Bézier曲线的控制顶点为P0，P1，P2，P3。
对曲线上一点P，及一个给定的目标点T，给出一种调整Bézier曲线形状的方法，使得P精确通过点T。
根据Bézier曲线的递推算法，构造过程：6.计算以(30,0)，(60,10)，(80,30)，(90,60)，(90,90)为控制顶点的4次Bézier 曲线在t=1/2处的值，并画出de Casteljau三角形。
7.给定三次Beizer曲线的控制顶点（1,0），（1,0,100），（100,0），（100,100），计算升阶一次后的控制顶点。
8. 用de Boor算法，求以(30,0)，(60,10)，(80,30)，(90,60)，(90,90)为控制顶点，以T=[0,0,0,0,,1,1,1,1]为节点向量的三次B样条曲线在t=1/4处的值。
9.试证明n次Bezier曲线退化为n-1次Bezier曲线的条件为△nP0=0。
10.NURBS曲线的凸包性指什么？，Q1，Q2，S1，S2是平面上的5个点。
请设计一条均匀三次B样条曲线，使曲线经过这5个点，且满足如下设计要求：(1)在Q1，Q2点与Q Q1，Q Q2相切；(2)分别在Q，Q1和Q，Q2间生成一段直线段；(3) 在Q是一尖点。
