黄章进图形学 第七章 光照和明暗处理
第八章 光照模型与面绘制算法
第8章 光照模型与面绘制算法 对物体进行透视投影，然后在可见面上产生自然光照效果，实现场景的真实感显示。（彩图1.15，1.36 等） 绘制真实感图形涉及物理学和心理学两个方面。 光（电磁能）经过和周围具体环境的互相作用后到达人的眼睛，刺激人的眼睛（在人的眼睛里，发生物理和化学变化），生成人脑所能感知的电脉冲，使我们“看见”物体。 一个光照明模型（illumination model）（明暗模型主要用于物体表面某点光强度的计算。 面绘制算法（surface-rendering algorithm）是通过光照模型中的光强度计算，确定场景中物体表面的所有投影象素点的光强度。面绘制有二种方法： 1． 将光照模型应用于每个可见面的每一点（如光线跟踪算法） 2． 经过少量的光照模型计算，在面片上进行亮度插值（扫描线方法） 图形学中的真实感成像包括两部分内容： 1．物体的精确图形表示； 2．场景中光照效果的物理描述，如：光的反射，透明性、阴影表面纹理等。 光照模型包含许多因素： 1．物体类型：物体的透明度， 物体表面可以是光亮的、阴暗的；物体表面的纹理； 2．物体相对于光源的位置； 3．光源的属性：形状、颜色、位置； 4．观察平面的位置和方向等。 光强度的计算量较大，如较精确的计算模型：辐射度算法，考虑场景中光源与物体表面间辐射能量的传递，计算强度。 大多数软件包采用简化的光照计算和经验模型（如phong模型，Gouraud 模型等） §1 光源 观察一个不透明不发光的物体时，从物体表面得到反射光.（从光源发
出的,或从周围物体获得的） 光源：发光物体：灯泡、太阳； 反射光源：房屋的墙壁。 有时一个光发物体，既是光源又是反射体，如：一个塑料球内放置一个灯泡，球表面上既发光也反射光。 光源分为： 1．点光源：是发光体的最简单的模型。 如 太阳、小灯泡、 离场景足够远的光源、比物体小得多的光源。 光线由光源向四周发共用散。 2． 分布式光源：如：日光灯，与场景中面片比不足够小。 光线被投射到一个物体后会： 1）被反射：反射光线的强弱由表面的材质类型决定； 2）被吸收； 3）被折射（透明物体）。 表面光滑的材质，反射较多的入射光，吸收较少的入射光；表面粗糙的物体往往将发射光向各个方向散射：—漫反射（光线的散射现象）。反射包括： 1） 漫反射； 粗糙的物体表面将反射光向各个方向散射=>从各个视角观察到的光亮度几乎相同。物体的颜色实际上就是入 射光线被漫反射后表现出的颜色。如：一束白光照在一个蓝 色物体-->蓝色被反射其它的被吸收；红光->蓝色物体，物 体为黑色（红光被吸收）。 2） 镜面反射：磨光的物体表面上产生高光或强光。 §2、基本光照模型 在基本光照模型中，假设所有的光源均为点光源，且已知其位置和光强度（颜色）。它是一中简单有效的方法。 在基本光照模型中光线的计算，主要基于物体表面的材质，背景光线条件及光源。 1、 环境光 一个物体表面即使不直接暴露于光源之下，只要其周围的物体被照明，它也可能看得见。 环境光（ambient light）： 或称背景光（泛光），是场景的基准光亮度。
计算机图形学试题附答案完整版
名词解释 将图形描述转换成用像素矩阵表示的过程称为扫描转换。 1．图形 2．像素图 3．参数图 4．扫描线 5．构造实体几何表示法 6．投影 7．参数向量方程 8．自由曲线 9．曲线拟合 10．曲线插值 11．区域填充 12．扫描转换 三、填空 1．图形软件的建立方法包括提供图形程序包、和采用专用高级语言。 2．直线的属性包括线型、和颜色。 3．颜色通常用红、绿和蓝三原色的含量来表示。对于不具有彩色功能的显示系统，颜色显示为。 4．平面图形在内存中有两种表示方法，即和矢量表示法。 5．字符作为图形有和矢量字符之分。 6．区域的表示有和边界表示两种形式。 7．区域的内点表示法枚举区域内的所有像素，通过来实现内点表示。 8．区域的边界表示法枚举区域边界上的所有像素，通过给赋予同一属性值来实现边界表示。 9．区域填充有和扫描转换填充。 10．区域填充属性包括填充式样、和填充图案。 11．对于图形，通常是以点变换为基础，把图形的一系列顶点作几何变换后，
连接新的顶点序列即可产生新的变换后的图形。 12．裁剪的基本目的是判断图形元素是否部分或全部落在之内。 13．字符裁剪方法包括、单个字符裁剪和字符串裁剪。 14．图形变换是指将图形的几何信息经过产生新的图形。 15．从平面上点的齐次坐标，经齐次坐标变换，最后转换为平面上点的坐标，这一变换过程称为。 16．实体的表面具有、有界性、非自交性和闭合性。 17．集合的内点是集合中的点，在该点的内的所有点都是集合中的元素。 18．空间一点的任意邻域内既有集合中的点，又有集合外的点，则称该点为集合的。 19．内点组成的集合称为集合的。 20．边界点组成的集合称为集合的。 21．任意一个实体可以表示为的并集。 22．集合与它的边界的并集称集合的。 23．取集合的内部，再取内部的闭包，所得的集合称为原集合的。 24．如果曲面上任意一点都存在一个充分小的邻域，该邻域与平面上的（开）圆盘同构，即邻域与圆盘之间存在连续的1-1映射，则称该曲面为。 25．对于一个占据有限空间的正则（点）集，如果其表面是，则该正则集为一个实体（有效物体）。 26．通过实体的边界来表示一个实体的方法称为。 27．表面由平面多边形构成的空间三维体称为。 28．扫描表示法的两个关键要素是和扫描轨迹。 29．标量：一个标量表示。 30．向量：一个向量是由若干个标量组成的，其中每个标量称为向量的一个分量。 四、简答题 1. 什么是图像的分辨率？
计算机图形学基础期末考试试题
一、填空题 1．将多边形外部一点A与某一点B用线段连接，若此线段与多边形边界相交的次数为??????????，则点B在多边形外部。若此线段与多边形边界相交的次数为??????????，则点B在多边形内部。 2．生成直线的四点要求是_______________________，____________________________，____________________________________，速度要快。 3．由5个控制顶点Pi(i=0,1,…4)所决定的3次B样条曲线，由??????????段3次B样条曲线段光滑连接而成。 4．用于减少或克服在“光栅图形显示器上绘制直线、多边形等连续图形时，由离散量表示连续量引起的失真”的技术叫??????????。 5．图形的数学表示法一般有??????????，??????????，??????????。 1.一个交互性的计算机图形系统应具有、、、、 输入等五方面的功能。 2.阴极射线管从结构上可以分为、和。 3.常用的图形绘制设备有和，其中支持矢量格式。 4.PHIGS和GKS将各种图形输入设备从逻辑上分为六种：定位设备、笔划设 备、、、和。 5.通常可以采用和处理线宽。 6.齐次坐标表示就是用维向量表示n维向量。 7.平行投影根据可以分为投影和投影。 8.一个交互式计算机图形处理系统包括图形软件和_____________，图形软件又分为 _____________、_____________和三部分。 9.构成图形的要素包括和，在计算机中通常用采用两种方法来表示 图形，他们是和。 10.荫罩式彩色显像管的结构包括、、和。 11.目前常用的PC图形显示子系统主要由3个部件组成：、和一 个ROM BIOS芯片。 12.在交互输入过程中，图形系统中有_____________、、和其组 合形式等几种输入（控制）模式。 13.填充一个特定区域，其属性选择包括、和。 14.计算机中表示带有颜色及形状信息的图和形常用和参数法，其中用参数法描 述的图形称为，用描述的图形称为。 15.在显示技术中，我们常常采用提高总的光强等级。 16.常用的交互式绘图技术有、、和。
3DMAX基础入门教程 -----新手菜鸟学就会
认识总界面 你安装好3DS MAX后,按下3DS的启动标志,就进入了它的总界面.大家可以从总界面图了解下3DS MAX.它分为菜单栏,工作视窗,命令面板,动画面板,窗口控制板,工具图标栏,辅助信息栏等几个部分,先来了解下它各部份的简介. 菜单栏 主菜单位于屏幕最上方,提供了命令选择.它的形状和Windows菜单相似。主菜单栏的特点如下：1：主菜单上共有十一个菜单项： File(文件）用于对文件的打开、存储、打印、输入和输出不同格式的其它三维存档格式，以及动画的摘要信息、参数变量等命令的应用。 Edit(编辑）用于对对象的拷贝、删除、选定、临时保存等功能。 Tools(工具）包括常用的各种制作工具。 Group(组）将多个物体组为一个组，或分解一个组为多个物体。 Views(视图)对视图进行操作，但对对象不起作用。 Rendering(渲染)通过某种算法，体现场景的灯光，材质和贴图等效果。
Trsck View(轨迹视图)控制有关物体运动方向和它的轨迹操作。 Schematic View(概要观看)一个方便有效、有利于提高工作效率的视窗。例子：如果你在要画一个人体动画，那么你就可以在Schematic View(概要观看）中很好地组织身体的各个部份，这样有利于你去选择其中一部分进行修改。这是新增的，有点难明，以后我们会详细地学到它。 Customize(定制)方便用户按照自已的爱好设置操作界面。3DS MAX3。1的工具条、菜单栏、命令面板都可以放置在任意的位置，如果你厌烦了以前的工作界面，就可以自已定制一个保存起来，下次启动时就会自动加载。 MAXScript(打开脚本之类的意思)这是有关编程的东西。将编好的程序放入3DSMAX中来运行。 Help(帮助)关于这个软件的帮助。包括在线帮助，插件信息等。 这些命令以后我们会很详细地说明它的功能，注意，这里它的中文意思是用东方快书翻译软件翻译的。 2：将鼠标置于菜单栏上的菜单命令名称上并单击，即可弹出该命令的菜单。 3：打开某一个菜单后，只需在菜单栏上的各个菜单名称之间来回移动即可切换动其它菜单。 4：菜单栏上有些命令名称旁边有“...”号的，表示单击该名称可以弹出一个对话框。 5：菜单上的命令名称最右方有一个小三角形，表示该命令后还有其它的命令，单击它可以弹出一个新的子菜单。 6：菜单上命令旁边的字母表示该菜单命令的快捷键。 缺省界面了解 上面的图是3D STUDIO MAX的缺省界面。在3。0以前的版本中，它的操作界画是不可以更改的，但在3。0以后，引入了GUI图形界画用户接口，我们就可以随便更改它的操作界面，下面你们来玩一下改变它的操作界面。 按键盘Ctrl+X.只剩下工作窗口，再按下Ctrl+X,又恢复界面原形。 按Q钮，右边的命令面板被隐藏，再按Q钮，命令面板又出现 3DMAX的面板可以移动。将鼠标放在面板空旷上面，出现一个拖动符号，就可以拖动该面板。又击面板顶部，可以交浮动的面板还原初始位置。 这里有个问题，如果界面乱了，怎么办？不要紧，我们选择菜单栏上的Customixe/Load Custom UI(自定义/选择自定义界面）命令，在出现的选择框里选择MAXStart.cui文件，它是3DSMAX的启动时的缺省界面，又回复了原始的界画。 工作视图的改变 缺省窗口为：Top(顶视图）Front(前视图）Left(左视图）Perspective(透视图）。当我们按改变窗口的快捷钮时，所对应的窗口就会变为所想改变的视图，下面我们来玩一下改变窗口的游戏。首先我们将鼠标激会一个视图窗口，按下 B 键，这个视图就变为底视图，就可以观察物体的底面。下面是各视图的快捷钮。用鼠标对着一个视窗口，按以下：
计算机图形学
计算机图形学 姓名：李倩倩 班级：硕研10-14 学号： 第一题： #include <> #include <> void MidpintLine( HDC hDC,int x0,int y0,int x1,int y1,unsigned long color) { int a,b,delta1,delta2,d,x,y; a=y0-y1; b=x1-x0; d=2*a+b; delta1=2*a; delta2=2*(a+b); x=x0; y=y0; SetPixel(hDC,x,y,color); while(x 光照模型 逄瑶瑶 （山东师范大学 2012级传媒学院数字媒体艺术，济南 250355 ） 摘要：计算机如何生成三维形体的真实图形是计算机图形学研究的重要内容之一，光照模型是真实感图形技术的重要组成部分，它主要研究的是如何根据光学物理的有关定律，采用计算机来模拟自然界中光照明的物理过程。本文通过对光源特性和物体表面特性、局部光照模型和整体光照模型的具体分析，完成对光照模型的系统阐述。 关键词：光源特性、局部光照模型、全局光照模型、真实感图形Abstract: how to generate a three-dimensional shape of the computer's graphics are an important part of research in computer graphics, lighting model is an important part of photorealistic graphics technology, it is mainly based on the study of how the relevant laws of optical physics, using computer simulation the physical nature of light illumination process. Based on the source characteristics and surface characteristics, specific analysis of partial illumination model and overall illumination model, complete illumination model describes the system. Keywords: source characteristics, local illumination model, global illumination model, realistic graphics 1引言：真实感图形学作为一种图形生成技术，一直是计算机图形学研究的前沿领域，其中光照模型的研究对真实感图形的生成至关重要。物体表面的色彩和明暗变化主要和两个因素有关，即光源特性和物体表面特性。计算机图形学的光照模型分为局部光照模型和全局光照模型。 2光源特性与物体表面特性 2.1光源特性 （1）光的色彩 光的色彩一般用红、绿、蓝三种色光的组合来描述。三种色光按不通过比例合成便形成光的不同色相，因此，色光可视为坐标空间中由红（R）、绿（G）、蓝（B）三色光构成的一个点，表达式为： color_light=(I r，I g，I b) 其中I r，I g，I b分别为R，G，B三色光的强度。 （2）光的强度 光的强弱由RGB三色光的强弱决定，三色光在总光强中的权值各不相同。总的光强I为： I=0.30 I r+0.59I g+0.11I b 由此可见，各色光对总光强的权值大小依次为0.30、0.59、0.11. （3）光的方向 按照光的方向的不同，可以将光源进行分类，一般可以分为：点光源、分布式光源和漫射光源。 习题 2．试证明下述几何变换的矩阵运算具有互换性： （1）两个连续的旋转变换；（2）两个连续的平移变换； （3）两个连续的变比例变换；（4）当比例系数相等时的旋转和比例变换； （1）证明：设第一次的旋转变换为： cosθ1 sinθ1 0 T1= - sinθ1 cosθ1 0 0 0 1 第二次的旋转变换为： Cosθ2 s inθ2 0 T2= - sinθ2 cosθ2 0 0 0 1 则因为 T1*T2 = cosθ1 sinθ1 0 cosθ2 sinθ2 0 - sinθ1 cosθ1 0 - sinθ2 cosθ2 0 0 0 1 0 0 1 = cosθ1 cosθ2+sinθ1 sinθ2 cosθ1 sinθ2+ sinθ1 cosθ2 0 - sinθ1 cosθ2- cosθ1 sinθ2 -sinθ1 sinθ1+ cosθ1 cosθ2 0 0 0 1 Cos（θ1+θ2）sin（θ1+θ2） 0 = - sin（θ1+θ2） cos（θ1+θ2） 0 0 0 1 cosθ2 sinθ2 0 cosθ1 sinθ1 0 T2*T1 = - sinθ2 cosθ2 0 - sinθ1 cosθ1 0 0 0 1 0 0 1 cosθ1 cosθ2+ sinθ1 sinθ2 cosθ1 sinθ2+ sinθ1 cosθ2 0 = - sinθ2cosθ1- cosθ2 sinθ1 -sinθ1 sinθ1+ cosθ1 cosθ2 0 0 0 1 Cos（θ1+θ2）sin（θ1+θ2） 0 = - sin（θ1+θ2） cos（θ1+θ2） 0 0 0 1 即T1*T2= T2*T1, 两个连续的旋转变换具有互换性 （2）证明：设第一次的平移变换为： 1 0 0 T1= 0 1 0 Tx1 Ty1 1 第二次的平移变换为： 1 0 0 T2= 0 1 0 Tx2 Ty2 1 则因为 T1*T2 = 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 Tx1 Ty1 1 Tx2 Ty2 1 1 0 0 = 0 1 0 Tx1+Tx2 Ty1+Ty2 1 而 T2*T1 = 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 Tx2 Ty2 1 Tx1 Ty1 1 1 0 0 = 0 1 0 计算机图形学编程试8MFC明暗处理实现 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 计算机图形学编程练习8：MFC+明暗处理实现 MFC与OpenGL集成 在Windows下编程，利用MFC是一个非常便捷的方法。本次练习的主要目的，是希望同学们在MFC应用程序框架下进行OpenGL编程。为此，需要对MFC生成的应用程序进行适当的初始化，关于这方面的内容详见： [1] Crain, Dennis. "Windows NT OpenGL: Getting Started." April 1994. (MSDN Library, Technical Articles) [2] Rogerson, Dale. "OpenGL I: Quick Start.". December 1994. (MSDN Library, Technical Articles) [3] D. Shreiner and The Khronos OpenGL ARB Working Group. OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Versions 3.0 and 3.1, 7th Ed., 2009. (附录D) 从设计目标来说，OpenGL是流水线结构(streamlined)、硬件无关(hardware-independent)、跨平台的3D图形编程API。但是，在实际应用时，OpenGL的具体实现是与操作系统以及图形硬件相关的。为此，操作系统需要提供像素格式(pixel format)与绘制上下文管理函数(rendering context managnment functions)。Windows操作系统提供了通用图形设备接口(generic graphics device interface, GDI)以及设备驱动实现。为了使OpenGL命令得到正确的执行，需要调用WGL函数，具体的步骤如下： Step 1: 添加成员变量 在CView类(利用AppWizard生成)中添加如下成员变量： // OpenGL Windows specification HDC m_hDC; // Device Context HGLRC m_hGLRC; // Rendering Context CPalette m_cGLLP; // Logical Palette Step 2: 设置像素格式 创建CView类的WM_CREATE的消息响应函数，进行像素格式的设置，例如： int COpenGLRenderView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct) { if (CView::OnCreate(lpCreateStruct) == -1) return -1; // TODO: Add your specialized creation code here int nPixelFormat; // Pixel format index HWND hWnd = GetSafeHwnd(); // Get the window's handle m_hDC = ::GetDC(hWnd); // Get the Device context static PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd = { sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), // Size of this structure 1, // Version of this structure PFD_DRAW_TO_WINDOW | // Draw to Window (not to bitmap) PFD_SUPPORT_OPENGL | // Support OpenGL calls in window 1.列举计算机图形学的主要研究内容。 计算机中图形的表示方法、图形的计算、图形的处理和图形的显示。 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.常用的图形输出设备是什么? 显示器（CRＴ、LCD、等离子）、打印机、绘图仪等。 2.常用的图形输入设备是什么? 键盘、鼠标、跟踪球、空间球、数据手套、光笔、触摸屏、扫描仪等。 3.列出３种图形软件工具。 ＡutoＣＡＤ、SolidWorｋs、UG、ProEnｇiｎeｅr、CorｅlＤｒaw、Photｏshop、PａintShop、Viｓio、3ＤMAX、MＡYA、Alｉas、Softimａｇe等。 错误:CAD 4.写出｜k|>1的直线Ｂreseｎhａｍ画线算法。 d d d d 设直线方程为:y＝kｘ+ｂ，即ｘ=(y－b)/k，有x i+１=x i+(y i+1-y i)／ｋ＝x i＋1／k，其中ｋ=dy／dx。因为直线的起始点在象素中心,所以误差项d的初值ｄ0=0。y下标每增加1,d的值相应递增1／k，即d＝d＋1/k。一旦ｄ≥1，就把它减去1，这样保证d在0、１之间。 ●当ｄ≥0．5时,最接近于当前象素的右上方象素(xｉ+1,y i+1),x方向加１，d减 去1; ●而当d<０.5时,更接近于上方象素(x i,yｉ+1)。 为方便计算,令ｅ＝d-0.５，e的初值为－０.5,增量为1/k。 ●当e≥0时，取当前象素(x i,y i)的右上方象素(ｘｉ+1,y i＋1)，ｅ减小１; ●而当e<0时，更接近于上方象素(xｉ,yｉ+1)。 voiｄBrｅseｎhaｍｌine (int x0,int y0，inｔx１, inｔy１,ｉｎt colｏr) { int x,y，dx,ｄｙ; float k，ｅ; dx= ｘ1-x0, dy = ｙ1-y０，k=dｙ/dx; e=-0．５, x=x0, ｙ=y０； for (i=0; i≤dｙ; ｉ++） {ｄrawpiｘel(x, y，color); ｙ=y＋１，e=e＋１/k; if （ｅ≥0) { ｘ++, e=e-1;} } ｝ 4.写出|ｋ|>1的直线中点画线算法。 构造判别式:d=F(Ｍ)=Ｆ（ｘp+0.5,y p+１）＝a（x p+0．5）＋b(ｙp+１)+c ●当d<０,M在Ｑ点左侧，取右上方Ｐ２为下一个象素； ●当d＞0，M在Ｑ点右侧,取上方P1为下一个象素; ●当d=0,选P１或P2均可,约定取P１为下一个象素； 合并图形··拾取的图形要是样条线，所以要将你要合并的东西转换为可编辑样条线。比如那个文字，就是要先转换为样条线才能被拾取。 3DSMax常用快捷键我3Dsmax真是断断续续学了3遍了，每次隔了一段时间不用就忘光了。下面把我遇到的各种初学浅显问题和答案列一下，顺便附个快捷键表。 【1】、3dsmax8中怎么用角度捕捉可以旋转指定的角度？ 答：1、按键盘A键可锁定旋转角度； 2、直线是路径、椭圆是截面。选择了直线就按椭圆，反之亦然。 3、右键点捕捉按钮, Options 里的Angle就是角度啊。默认是5..你可以自由设置. 【2】、3DMAX里，坐标轴不在物体中心，要怎么设置啊？ 答：点击仅影响轴后会激活下面的三个选项，其中第一个就是center to object(对齐到物体中心)，点一下这个就会自动对齐到中心的！ 【3】、如何让物体随鼠标中心缩放？ 答：菜单——自定义——首选项——视口——以鼠标点为中心缩放（正交） 【4】、如何分割平面？ 答：转换成可编辑多边形，边级别下找到切片平面，通过旋转工具调整好切片平面的角度，比如对准对角线（配合捕捉），然后点下面的切片按钮，之后一条沿对角线的新的线出现了。 【5】、坐标轴不见了！ 答：ctrl+x，如果是要坐标轴缩小或变大，直接按“-”或“+”号。小键盘不行。 ========================我是分割线=================================== 常用的是F：正视图；T：顶视图；L：侧视图；P：透视图；C：相机视图。还有其他的，我就不列了。 二视图的变换 常用的是 Alt＋鼠标中键按下：旋转视图（在透视图模式下，如果是在二维试图里，就会切换成轴测图； 鼠标中键滚动：缩放当前的视图，缩放原点就是鼠标放的地方，所以想看哪里，就把鼠标放到那里； Alt＋Z：有时鼠标滚轮动态太大，就用这个可以慢慢缩放。 OpenGL中的光照模型 一、OpenGL的光照模型 在OpenGL的简单光照模型中反射光可以分成三个分量，环境反射光（Ambient Light）、漫反射光（Diffuse Light）和镜面反射光（Specular Light）： a、环境光Ambient，是由光源发出经环境多次散射而无法确定其入射方向的光，即似乎来自所有方向。当环境光照到曲面上时，它在各个方向上均等地发散（类似于无影灯光）。特征：入射方向和出射方向均为任意方向。 b、漫射光Diffuse，来自特定方向，它垂直于物体时比倾斜时更明亮。一旦它照射到物体上，则在各个方向上均匀地发散出去，效果为无论视点在哪里它都一样亮。特征：入射方向唯一、出射方向为任意方向。 c、镜面光Specular，来自特定方向并沿另一方向反射出去，一个平行激光束在高质量的镜面上产生100%的镜面反射。特征：入射方向和出射方向均唯一。 二、创建光源 定义光源特性的函数：glLight*(light , pname, param) 其中第一个参数light指定所创建的光源号，如GL_LIGHT0、GL_LIGHT1、...、GL_LIGHT7；第二个参数pname指定光源特性，这个参数的辅助信息见表1所示；最 GL_LIGHT0，其他几个光源的GL_DIFFUSE和GL_SPECULAR缺省值为 (0.0,0.0,0.0,1.0)。 三、启用光源和明暗处理 如果光照无效，则只是简单地将当前颜色映射到当前顶点上去，不进行法向、光源、材质等复杂计算。要启用光照或关闭光照，调用函数：glEnable(GL_LIGHTING) 或glDisable(GL_LIGHTING)。 启用光照后必须调用函数glEnable(GL_LIGHT0) ，使所定义的光源有效。其它光 第一章绪论 概念：计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、 图形的几何要素、非几何要素、数字图像处理； 计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系； 计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。 第二章图形设备 图形输入设备：有哪些。 图形显示设备：CRT的结构、原理和工作方式。 彩色CRT：结构、原理。 随机扫描和光栅扫描的图形显示器的结构和工作原理。 图形显示子系统：分辨率、像素与帧缓存、颜色查找表等基本概念，分辨率的计算 第三章交互式技术 什么是输入模式的问题，有哪几种输入模式。 第四章图形的表示与数据结构 自学，建议至少阅读一遍 第五章基本图形生成算法 概念：点阵字符和矢量字符； 直线和圆的扫描转换算法； 多边形的扫描转换：有效边表算法； 区域填充：4／8连通的边界／泛填充算法； 内外测试：奇偶规则，非零环绕数规则； 反走样：反走样和走样的概念，过取样和区域取样。 5.1.2 中点Bresenham 算法（P109） 5.1.2 改进Bresenham 算法（P112） 习题解答 习题5（P144） 5.3 试用中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且大于1的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。（P111） 解：k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最大位移方向 故有 构造判别式： 推导d各种情况的方法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q)： 所以有：y Q-kx Q-b=0 且y M=y Q d=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M) 所以，当k<0， d>0时，M点在Q点右侧（Q在M左），取左点 P l(x i-1,y i+1)。 d<0时，M点在Q点左侧（Q在M右），取右点 Pr(x i,y i+1)。 d=0时，M点与Q点重合（Q在M点），约定取右点Pr(x i,y i+1) 。 所以有 递推公式的推导： d2=f(x i-1.5,y i+2) 7.6 习题 2．试证明下述几何变换的矩阵运算具有互换性： （1）两个连续的旋转变换；（2）两个连续的平移变换； （3）两个连续的变比例变换；（4）当比例系数相等时的旋转和比例变换；（1）证明：设第一次的旋转变换为： cosθ1 sinθ1 0 T1= - sinθ1 cosθ1 0 0 0 1 第二次的旋转变换为： Cosθ2 sinθ20 T2= - sinθ2 cosθ2 0 0 0 1 则因为 T1*T2 = cosθ1 sinθ1 0 cosθ2 sinθ2 0 - sinθ1 cosθ1 0 - sinθ2 cosθ2 0 0 0 1 0 0 1 = cosθ1 cosθ2+sinθ1 sinθ2 cosθ1 sinθ2+ sinθ1 cosθ2 - sinθ1 cosθ2- cosθ1 sinθ2 -sinθ1 sinθ1+ cosθ1 cosθ2 0 0 0 1 Cos（θ1+θ2）sin（θ1+θ2）0 = - sin（θ1+θ2）cos（θ1+θ2）0 0 0 1 cosθ2 sinθ2 0 cosθ1 sinθ1 0 T2*T1 = - sinθ2 cosθ2 0 - sinθ1 cosθ1 0 0 0 1 0 0 1 cosθ1 cosθ2+ sinθ1 sinθ2 cosθ1 sinθ2+ sinθ1 cosθ2 0 = - sinθ2cosθ1- cosθ2 sinθ1 -sinθ1 sinθ1+ cosθ1 cosθ2 0 0 0 1 Cos（θ1+θ2）sin（θ1+θ2）0 = - sin（θ1+θ2）cos（θ1+θ2）0 0 0 1即T1*T2= T2*T1, 两个连续的旋转变换具有互换性 （2）证明：设第一次的平移变换为： 1 0 0 T1= 0 1 0 Tx1 Ty1 1 第二次的平移变换为： 1 0 0 T2= 0 1 0 Tx2 Ty2 1 则因为 T1*T2 = 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 Tx1 Ty1 1 Tx2 Ty2 1 1 0 0 3DMAX常用快捷键命令大全主界面 显示降级适配（开关）【O】 适应透视图格点【Shift】+【Ctrl】+【A】 排列【Alt】+【A】 角度捕捉(开关) 【A】 动画模式(开关) 【N】 改变到后视图【K】 背景锁定(开关) 【Alt】+【Ctrl】+【B】 前一时间单位【.】 下一时间单位【,】 改变到上（Top）视图【T】 改变到底(Bottom)视图【B】 改变到相机(Camera)视图【C】 改变到前（Front）视图【F】 改变到等大的用户(User)视图【U】 改变到右(Right)视图【R】 改变到透视（Perspective）图【P】 循环改变选择方式【Ctrl】+【F】 默认灯光(开关) 【Ctrl】+【L】 删除物体【DEL】 当前视图暂时失效【D】 是否显示几何体内框(开关) 【Ctrl】+【E】 显示第一个工具条【Alt】+【1】 A-角度捕捉开关 B-切换到底视图 C-切换到摄象机视图 D-封闭视窗 E-切换到轨迹视图 F-切换到前视图 G-切换到网格视图 H-显示通过名称选择对话框I-交互式平移 J-选择框显示切换 K-切换到背视图 L-切换到左视图 M-材质编辑器 N-动画模式开关 O-自适应退化开关 P-切换到透视用户视图 Q-显示选定物体三角形数目R-切换到右视图 S-捕捉开关 T-切换到顶视图 U-切换到等角用户视图 V-旋转场景 W-最大化视窗开关 X-中心点循环 Y-工具样界面转换 Z-缩放模式 [-交互式移近 ]-交互式移远 /-播放动画 F1-帮助文件 F3-线框与光滑高亮显示切换 F4-Edged Faces显示切换 F5-约束到X轴方向 F6-约束到Y轴方向 F7-约束到Z轴方向 F8-约束轴面循环 F9-快速渲染 F10-渲染场景 F11-MAX脚本程序编辑 F12-键盘输入变换 Delete-删除选定物体 SPACE-选择集锁定开关 END-进到最后一帧 HOME-进到起始帧 INSERT-循环子对象层级 PAGEUP-选择父系 PAGEDOWN-选择子系 CTRL+A-重做场景操作 CTRL+B-子对象选择开关 CTRL+F-循环选择模式 CTRL+L-默认灯光开关 CTRL+N-新建场景 CTRL+O-打开文件 CTRL+P-平移视图 CTRL+R-旋转视图模式 CTRL+S-保存文件 CTRL+T-纹理校正 CTRL+T-打开工具箱（Nurbs曲面建模） 名词解释： 1图形的扫描转换：确定最佳逼近图形的象素集合，并用指定的颜色和灰度设置象素的过程称为图形的扫描转换或光栅化。 2区域填充：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。 3图形：通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成, 强调场景的几何表示，由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成。 4直线的扫描转换：当我们对直线进行光栅化时，需要在显示器有限个象素中，确定最佳逼近该直线的一组象素，并且按扫描线顺序，对这些象素进行写操作，这个过程称为用显示器绘制直线或直线的扫描转换。 5剪裁：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，以便只显示落在显示区内的那部分图形的选择过程称为裁剪。 6计算机图形学：计算机图形学是研究怎样用数字计算机生成、处理和显示图形的一门学科。7种子填充算法：根据已知多边形区域内部的一个象素点来找到区域内其它象素点，从而对多边形区域内部进行填充。 8走样：在光栅显示设备上，由于象素点和象素点之间是离散的，因此用象素点阵组合出的图形，与真实景物之间必然存在一定的误差。比如，直线或曲线往往呈现锯齿状，细小物体在图上显示不出来等。这种现象就是图形的走样 9CRT：一种真空器件，它利用电磁场产生高速的、经过聚焦的电子束，偏转到屏幕的不同位置轰击屏幕表面的荧光材料而产生可见图形。 10区域：是指已经表示成点阵形式的填充图形，它是像素集合。 11.图形和图象主要不同之处：在计算机图形学中，前者是指矢量表示的图，后者是指用点阵表示的图。 12.随机扫描和光栅扫描主要不同之处：前者是电子束扫描路径随图形不同而不同，后者是电子束扫描路径固定不变。 填空： 1．刷新式CRT图形显示器按扫描方式分为随机扫描和光栅扫描两种。 2．屏幕上最小的发光单元叫做象素点，它的多少叫做分辨率，颜色深度指的是位平面的个数。 3．汉字字库一般可分为电阵字库和矢量字库两种。 4．在线段AB的区域编码裁剪算法中，如A、B两点的码均为零，则该线段位于窗口内；如A、B两点的码按位与不为零，则该线段在窗口外。 5．裁剪的目的是为了使位于窗口外的图形不显示出来，消隐的目的是为了使位于可见图形后的线、面不显示出来。 6、通常画直线的方法有数值微分法（DDA）中点画线法Bresenham算法。三种。 7、微机显示器具有文本工作模式、图形工作模式两种工模作式。 8、规定生成、存储、传送图形信息的通用格式的图形软件标准是CGM ，供控制图形硬件的一种与设备无关的方法的图形软件标准是CGI ，图形核心标准是GKS 。 9、Turbo C语言中使用 intigraph 进行图形系统的初始化，使用 closegraph 进行图形系统的关闭，自动进行硬件测试使用 detect 。 10、阴极射线管的技术指标是分辨率和显示速度。 12、关于一般多边形的填充时，对于一条扫描线，可以分为四个步骤：求交、排序、交点配对、区间填色。 13、与彩色相关的三个参数是；色调、饱和度、亮度。 一、选择题 B 1、计算机图形学与计算几何之间的关系是( )。 A）学术上的同义词B）计算机图形学以计算几何为理论基础 C）计算几何是计算机图形学的前身D）．两门毫不相干的学科 B 2、计算机图形学与计算机图象学的关系是( )。 第八章光照模型与面绘制算法 对物体进行透视投影，然后在可见面上产生自然光照效果，实现场景的真实感显示。（彩图1.15，1.36 等） 绘制真实感图形涉及物理学和心理学两个方面。 光（电磁能）经过和周围具体环境的互相作用后到达人的眼睛，刺激人的眼睛（在人的眼睛里，发生物理和化学变化），生成人脑所能感知的电脉冲，使我们“看见”物体。 一个光照明模型（illumination model）（明暗模型主要用于物体表面某点光强度的计算。 面绘制算法（surface-rendering algorithm）是通过光照模型中的光强度计算，确定场景中物体表面的所有投影象素点的光强度。 面绘制有二种方法： 1．将光照模型应用于每个可见面的每一点（如光线跟踪算法） 2．经过少量的光照模型计算，在面片上进行亮度插值（扫描线方法） 图形学中的真实感成像包括两部分内容： 1．物体的精确图形表示； 2．场景中光照效果的物理描述，如：光的反射，透明性、阴影表面纹理等。 光照模型包含许多因素： 1．物体类型：物体的透明度，物体表面可以是光亮的、阴暗的；物体表面的纹理； 2．物体相对于光源的位置； 3．光源的属性：形状、颜色、位置； 4．观察平面的位置和方向等。 光强度的计算量较大，如较精确的计算模型：辐射度算法，考虑场景中光源与物体表面间辐射能量的传递，计算强度。 大多数软件包采用简化的光照计算和经验模型（如phong模型，Gouraud模型等） §1 光源 观察一个不透明不发光的物体时，从物体表面得到反射光.（从光源发出的,或从周围物体获得的） 光源：发光物体：灯泡、太阳； 反射光源：房屋的墙壁。 有时一个光发物体，既是光源又是反射体，如：一个塑料球内放置一个灯泡，球表 5.3 试用中点Bresenham 算法画直线段的原理推导斜率在[-1,0]之间的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式以及最终画图过程）。 解： 原理：每次在最大位移方向上走一步，而另一个方向是走步还是不走步取决于误差项的判别。 ∵斜率k 在[-1,0]之间 ∴x 为最大位移方向，每次在x 加1，而y 或减1或减0。 设直线段的方程F(x,y)=y-kx-b ，假设当前点是P(x i ,y i )，则下一点在P u (x i +1,y i )与P d (x i +1,y i -1)中选一。设M 为P u 和P d 的中点，则M 点的坐标为(x i +1,y i -0.5)。 构造误差判别式： d i =F(x M ,y M )=F(x i +1,y i -0.5)= y i -0.5-k(x i +1)-b 若d i ≥0，取P d (x i +1,y i -1)； 若d i ＜0，取P u (x i +1,y i )； 即有x i+1=x i +1,y i+1=y i -1(d i ≥0)或y i (d i ＜0)。 误差函数的递推： d i ≥0时，取P d (x i +1,y i -1)，再判断下一像素取哪个时，应计算 d i+1=F(x i +2,y i -1.5)= y i -1.5-k(x i +2)-b=d i -1-k ，增量为-1-k 。 d i ＜0时，取P u (x i +1,y i )，再判断下一像素取哪个时，应计算 d i+1=F(x i +2,y i -0.5)= y i -0.5-k(x i +2)-b=d i -k ，增量为-k 。 (x 0,y光照模型作业
计算机图形学答案,第七章
计算机图形学编程试8MFC明暗处理实现
计算机图形学基础教程习题课1(第二版)(孙家广-胡事民编著)
3DSMax常用快捷键
OpenGL中的光照模型
计算机图形学基础(第2版)课后习题答案__陆枫
《计算机图形学》答案,第七章
3DMAX常用快捷键命令大全
计算机图形学基础试题
光照模型与面绘制算法
计算机图形学基础第五章课后习题答案