計算機(jī)圖形學(xué)全部知識點(diǎn)計算機(jī)圖形學(xué)全部知識點(diǎn)計算機(jī)圖形學(xué)全部知識點(diǎn)xxx公司計算機(jī)圖形學(xué)全部知識點(diǎn)文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度第一講1.計算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容什么是計算機(jī)圖形學(xué)(1/2)什么是計算機(jī)圖形學(xué)(2/2)什么是交互式計算機(jī)圖形學(xué)(1/3)什么是交互式計算機(jī)圖形學(xué)(2/3)什么是交互式計算機(jī)圖形學(xué)(3/3)基本概念——圖形圖形表示方法相關(guān)學(xué)科圖像處理圖像分析2.圖形學(xué)發(fā)展歷史計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展歷史現(xiàn)代計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展硬件的對比現(xiàn)代計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展模型與渲染交互式圖形學(xué)的概念框架圖形庫3.圖形學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域圖形學(xué)的應(yīng)用設(shè)計信息顯示仿真VirtualReality用戶界面超媒體用戶界面4.相關(guān)知識軟件兼容性和圖形標(biāo)準(zhǔn)官方標(biāo)準(zhǔn)APIs的嵌入標(biāo)準(zhǔn)典型的圖形系統(tǒng)好的圖形需要什么（1/2）好的圖形需要什么(2/2)ACMSIGGRAPH會議資料查詢作業(yè)第二講數(shù)字圖像基礎(chǔ)1.基礎(chǔ)概念計算機(jī)圖形系統(tǒng)例子：一個簡單程序（P23code）圖形系統(tǒng)的概念框架圖形處理器Renderfarms光柵&像素像素（Pixel）著色頂點(diǎn)頂點(diǎn)（Vertex）著色掃描線刷新頻率分辨率例子縱橫比2.圖形輸入設(shè)備輸入設(shè)備3D輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備3.圖形輸出設(shè)備圖形輸出設(shè)備硬拷貝設(shè)備3D圖形設(shè)備CRT顯示器彩色CRTs局限性液晶顯示器(LiquidCrystalDisplays)LCDs光柵顯示光柵顯示器內(nèi)存映射顯存（幀緩沖存儲器）顯存大小的計算Avatar引發(fā)的3D浪潮（前沿)三維電視問題提出3D顯示技術(shù)原理技術(shù)手段立體顯示技術(shù)分類問題MIT“第六感”涉及的技術(shù)4.圖形文件圖形文件點(diǎn)陣圖形及其表示參數(shù)圖形及其表示作業(yè)第三講(第四章)掃描轉(zhuǎn)換掃描轉(zhuǎn)換直線直線的掃描轉(zhuǎn)換尋找下一個像素數(shù)字微分法（DDA）P35DDA算法DDA算法實例DDA算法Bresenham畫線算法豎直距離Bresenham畫線算法Bresenham算法實例Bresenham畫線算法圓的掃描轉(zhuǎn)換圓的掃描轉(zhuǎn)換圓的掃描轉(zhuǎn)換（正負(fù)法）圓的掃描轉(zhuǎn)換（中點(diǎn)法）圓的掃描轉(zhuǎn)換中點(diǎn)畫圓實例圓的掃描轉(zhuǎn)換圓的掃描轉(zhuǎn)換（Bresenham算法）橢圓的掃描轉(zhuǎn)換橢圓的掃描轉(zhuǎn)換作業(yè)第四講(第四章)1.基本概念光柵圖形的基本概念多邊形的頂點(diǎn)表示多邊形的點(diǎn)陣表示多邊形的掃描轉(zhuǎn)換2.區(qū)域填充·四連通區(qū)域和八連通區(qū)域·連通區(qū)域的種子填充算法點(diǎn)陣表示的區(qū)域填充區(qū)域的類型內(nèi)部表示區(qū)域種子填充算法邊界表示區(qū)域種子填充算法邊界表示種子填充算法演示3.多邊形的掃描轉(zhuǎn)換·逐點(diǎn)判斷算法·掃描線算法·連貫性概念：區(qū)域、掃描線、邊·奇異點(diǎn)的處理·算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)逐點(diǎn)判斷算法逐點(diǎn)判斷算法中的奇異情況逐點(diǎn)判斷算法的不足相鄰像素之間的連貫性區(qū)域連貫性掃描線連貫性邊的連貫性奇異點(diǎn)奇異點(diǎn)的分類奇異點(diǎn)的處理多邊形掃描轉(zhuǎn)換算法邊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)邊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實例分類的邊表(ET)分類的邊表實例活性邊表(AEL)活性邊表實例多邊形掃描轉(zhuǎn)換算法多邊形掃描轉(zhuǎn)換實例多邊形掃描轉(zhuǎn)換矩形填充4.多邊形的掃描轉(zhuǎn)換與區(qū)域填充的比較多邊形掃描轉(zhuǎn)換與區(qū)域填充比較5.字符的掃描轉(zhuǎn)換字符的掃描轉(zhuǎn)換位圖字體BitBlt/RasterOp(1/3)BitBlt/RasterOp(2/3)BitBlt/RasterOp(3/3)輪廓字體6.反走樣走樣走樣現(xiàn)象舉例采樣和重構(gòu)點(diǎn)的采樣反走樣提高分辨率區(qū)域取樣像素移位GeForce3-MultisamplingATISmoothvision作業(yè)第五講三維基礎(chǔ)1.物體的幾何表示·線框模型物體的幾何表示線框模型2.面模型·多邊形表示面模型物體的多邊形表示實例物體的多邊形表示多邊形表示物體的主要來源掃描重建與等值面多邊形物體多邊形表示物體的主要來源多邊形表示方法：OBJ格式多邊形表示的OBJ格式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格三角形網(wǎng)格表示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)半邊結(jié)構(gòu)(Half-EdgeStructure)半邊結(jié)構(gòu)的實例關(guān)于半邊結(jié)構(gòu)多邊形表示的優(yōu)勢多邊形表示的不足面模型多邊形表示的大規(guī)模場景：草地多邊形表示的復(fù)雜物體：油輪大規(guī)模網(wǎng)格模型：雕塑3.體模型·實體CSG表示·實體建模技術(shù)物體的CSG樹表示CSG樹表示的實例物體CSG樹表示的分析實體模型實體建模技術(shù)體素造型布爾運(yùn)算Sweep操作面操作基于模型特征參數(shù)建模4.自然景物表示方法(分形理論）自然景物表示方法分形舉例：Koch雪花曲線海岸線問題分形基于分形方法生成山基于分形方法生成山：一維實例基于分形方法生成山基于分形方法生成山的實例L-系統(tǒng)：植物建模L-系統(tǒng)實例L-系統(tǒng)實例的圖示基于L-系統(tǒng)的植物建模實例L-系統(tǒng)：植物建?；贚-系統(tǒng)生成的花與樹木粒子系統(tǒng)粒子系統(tǒng)一般性描述基于粒子系統(tǒng)的火焰與瀑布自然景物造型在計算機(jī)中生成的復(fù)雜場景第六講幾何與坐標(biāo)變換圖形變換1.二維變換·基本變換(平移、旋轉(zhuǎn)、縮放）·齊次坐標(biāo)表示·其它變換（剪切、反射、復(fù)合）理解2D圖形變換頂點(diǎn)（Vertex）平移（Translation）旋轉(zhuǎn)（Rotation，關(guān)于原點(diǎn))縮放（Scale，關(guān)于原點(diǎn))T,R,S的組合變換齊次坐標(biāo)（P78）二維平移二維旋轉(zhuǎn)二維放縮剪切變換(Shear)對稱(反射)變換復(fù)合變換實例P102三維模型變換：平移三維模型變換：放縮三維模型變換：旋轉(zhuǎn)三維模型變換x方向上3D錯切變換課堂練習(xí)2.三維變換·場景坐標(biāo)系和造型變換（基本變換）·視點(diǎn)坐標(biāo)系和取景變換·投影坐標(biāo)系和投影變換·屏幕坐標(biāo)系和設(shè)備變換三維變換的基本概念三維變換流程圖三維變換中的各種坐標(biāo)系場景坐標(biāo)系和模型變換三維模型變換：平移三維模型變換：放縮三維模型變換：旋轉(zhuǎn)三維模型變換x方向上3D錯切變換視點(diǎn)坐標(biāo)系和取景變換視點(diǎn)坐標(biāo)系的交互建立投影坐標(biāo)系和投影變換投影變換的基本概念投影分類平行投影正平行投影斜投影透視投影關(guān)于透視投影點(diǎn)的透視變換(P77)透視變換變換矩陣的統(tǒng)一表示例題視域四棱錐裁剪規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)和設(shè)備變換屏幕坐標(biāo)系和視窗變換第七講顏色與著色模型1.光和顏色顏色色彩視覺常見的顏色模型CIEXYZ顏色模型CIE色度圖色度圖中純色波長CIE顏色空間CIE顏色空間例題CIE顏色模型的特點(diǎn)CIELab顏色模型CIELab顏色模型的特點(diǎn)Photoshop中的CIELabRGB顏色模型RGB顏色模型的特點(diǎn)CMY顏色模型RGB模型和CMY模型轉(zhuǎn)換關(guān)系HSV顏色模型HSV顏色模型的特點(diǎn)NTSCYIQ顏色模型YIQ顏色模型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模型光照明模型的進(jìn)一步完善3.插值著色法多邊形物體的明暗處理（Shading）FlatShadingFlatShadingGouraudShadingPhongShading課堂練習(xí)第八講裁剪算法1.直線裁剪·直接求交算法·Cohen-Sutherland編碼算法·梁友棟-Barsky算法圖形裁剪點(diǎn)的裁剪直線的裁剪直接求交算法編碼算法（P132）Cohen_Sutherland算法端點(diǎn)分類Cohen_Sutherland算法C_S算法例題3DC_S算法Cohen_Sutherland算法Liang-Barsky裁剪算法（P135)Liang-Barsky裁剪算法例題Liang-Barsky裁剪算法2.多邊形裁剪·Sutherland_Hodgman算法（逐邊裁剪算法）·Weiler_Atherton算法*（雙邊裁剪算法）多邊形剪裁Sutherland-Hodgman算法Weiler-Athenton算法*3.字符的裁剪字符裁剪課堂練習(xí)作業(yè)第九講人機(jī)交互1.用戶界面（接口）概述用戶界面的重要性幾個問題實例1實例2UI的重要性人機(jī)交互UI的發(fā)展UI的三元素2.邏輯設(shè)備與輸入控制方式邏輯設(shè)備與輸入控制方式邏輯設(shè)備輸入方式請求方式事件方式事件類型CallbacksGLUTcallbacksGLUTEventLoopdisplaycallback3.交互式圖形設(shè)計方法基本交互技術(shù)基本交互技術(shù)——定位基本交互技術(shù)——筆劃基本交互技術(shù)——定值基本交互技術(shù)——選擇基本交互技術(shù)——字符串輸入圖形交互技術(shù)幾何約束引力場拖動橡皮筋技術(shù)操作柄技術(shù)拾取技術(shù)其他的交互技術(shù)設(shè)計用戶界面設(shè)計案例：MacintoshOS的UI設(shè)計UI評估及方法界面評估清單界面評估發(fā)展趨勢UI的發(fā)展趨勢WIMP的優(yōu)勢WIMP的劣勢WIMPGUI的局限性后-WIMP接口后-WIMP特征后-WIMP世界WIMPGUI從HCI到HHI(Human-HumanInteraction)第十講曲線與曲面一、曲線與曲面的表示方法·顯示表示法·隱式表示·參數(shù)形式·特點(diǎn)分析什么是好的表示方法顯示表示隱式表示參數(shù)曲線參數(shù)直線參數(shù)曲面參數(shù)平面法向量參數(shù)表示方法的優(yōu)點(diǎn)曲線曲面擬合方法插值vs.逼近曲線段參數(shù)連續(xù)性參數(shù)連續(xù)性&幾何連續(xù)性二、常用曲線與曲面·曲線曲面類型·Hermite·Bezier·B-spline·性能分析三次Hermite曲線三次Hermite曲線基函數(shù)基函數(shù)的作用三次Hermite曲線的形狀控制三次Hermite曲線例子Bézier曲線Bézier曲線的應(yīng)用Bézier曲線三次Bézier曲線三次Bézier曲線基函數(shù)Bernstein基函數(shù)Bézier曲線性質(zhì)(P183-184)Bézier曲線分析Bezier曲面雙三次Bezier曲面雙三次Bézier曲面實例Bézier曲面性質(zhì)Bézier曲面的不足B-樣條（B-Splines）B-樣條曲線三次B-樣條曲線三次B-樣條曲線基函數(shù)B-樣條曲線的定義B-樣條基函數(shù)實例B-樣條曲線性質(zhì)B-樣條曲面B-樣條曲面的重要性質(zhì)B-樣條曲面實例B-樣條曲線曲面分析NURBS引入NURBS曲線的原因NURBS曲線NURBS曲線的權(quán)因子NURBS曲線的例子NURBS曲線表示圓NURBS曲面NURBS曲面表示球面三、曲線曲面的繪制·繪制曲線的主要方法·直線近似·前向差分·Bezier曲線與曲面的遞歸細(xì)分方法·其它多項式曲線如何轉(zhuǎn)換成Bezier多項式deCasteljau遞推算法二次Bezier曲線實現(xiàn)過程三次Bezier曲線實現(xiàn)過程四次Bezier曲線實現(xiàn)過程四、OpenGL中的曲線與曲面·OpenGL求值器·如何繪制曲線與曲面·討論OpenGL二次曲線·GLUT二次曲線·GLU二次曲線OpenGL支持什么一維求值器設(shè)置一個求值器例子計算例子Bezier曲面例子UtahTeapot用線(line)繪制用四邊形繪制均勻網(wǎng)格帶光照的繪制二次曲面GLUT對象（P121）GLUT理想實體（P121）GLU中的二次曲面對象定義一個圓柱體第十一計算機(jī)動畫計算機(jī)動畫例1：物體靜止，攝像機(jī)在運(yùn)動例2：攝像機(jī)靜止，物體運(yùn)動動畫形成的視覺原理計算機(jī)動畫的主要兩個類別計算機(jī)動畫技術(shù)1.關(guān)鍵幀技術(shù)關(guān)鍵幀技術(shù)例子線性插值頂點(diǎn)線性插值線性插值的問題2.樣條驅(qū)動技術(shù)樣條曲線插值樣條驅(qū)動技術(shù)例子樣條驅(qū)動動畫技術(shù)按參數(shù)采樣與按弧長采樣的對比例子常用的曲線類型Hermite曲線Bezier曲線Catmull-Rom曲線B-Spline/NURBS曲線變形動畫技術(shù)（Morphing）Morphing空間變形二維多邊形形狀漸變二維圖像morphing技術(shù)實現(xiàn)Morphing的傳統(tǒng)技術(shù)圖像morphing的過程三維morphing技術(shù)動畫演示簡單的三維Morphing應(yīng)用實例4.過程動畫技術(shù)例子動畫演示粒子系統(tǒng)應(yīng)用例子泡沫、濺起的水花采用粒子系統(tǒng)生成動畫演示生成粒子系統(tǒng)某瞬間畫面的基本步驟5.關(guān)節(jié)動畫例子可以用于關(guān)節(jié)動物也可以用于無生命的物體以創(chuàng)建擬人效果6.正運(yùn)動學(xué)方法逆運(yùn)動學(xué)方法逆運(yùn)動學(xué)的求解動力學(xué)方法7.運(yùn)動捕獲和運(yùn)動重現(xiàn)應(yīng)用實例運(yùn)動捕獲的三種技術(shù)運(yùn)動重現(xiàn)（MotionRetargeting）把運(yùn)動曲線應(yīng)用于一個新的角