图元属性参数概念(精)
图元的属性
1
4.1 颜色和查找表
颜色是所有图元的一个基本 属性.用户可以选择多种颜色, 依赖于特定系统的能力和设 计目标.颜色可用数值指定,也 可以从菜单或显示的标尺中 选择.
2
4.1 颜色和查找表
4.1.1 RGB颜色分量
在彩色光栅系统中,可选用的颜色数量依赖于帧缓存中提 供的存储容量。颜色信息有两种存储方法:
需要操作3个字节）
6
Color Lookup Tables
❖Advantages
➢ 使用彩色表可提供合理的同时显示的颜色数量，而无需大容量帧 缓冲器。 256或512种不同颜色足以显示单个图像。
➢ 表项可随时改变，容易试验在设计、场景或图形中使用不同的颜 色组合，而无需改变对图形数据结构的属性设置。
❖不计算水平边和扫 描线的交点
42
4.6 通用扫描线填充算法
❖4.6.1 扫描线算法 ❖4.6.2 有序边表算法 ❖4.6.3 边填充算法 ❖4.6.4 边标志算法
43
4.6.2 有序边表算法
➢ 基本原理
一条扫描线与多边形的边有偶数个交点
➢ 步骤(对于每一条扫描线):
✓ 求交点 ✓ 交点排序 ✓ 交点配对，填充区段
4
Color Lookup Tables
❖Idea：存 储在颜色 查找表中 的信息控 制RGB三 枪
5
直接存储
❖Advantages
➢ 特别灵活 – 可同时使用颜色范围的任一颜色 ➢ 硬件简单
❖Disadvantages
➢ 帧缓冲区存储容量需求大 ➢ 视频操作速度慢（例如24位色光栅系统，改变一个像素
y
12 11 10
9 8 7 6 5 4 3 2 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 x
图元属性参数概念(精)
|m|<1 (x,y) & (x,y+1)
|m|>1 (x,y) & (x+1,y)& (x-1,y)&(x-2,y)
4.3 Line Attributes
Pen and Brush Options
Shape形状 Size尺寸 Pattern 样式
Color Lookup Tables
Disadvantages
需要高速 RAM-DAC 能同时使用颜色数有限
灰度的概念
当RGB函数中指定相同
的红、绿、蓝分量时，
产生的色彩是某种程度
的灰色。
Cyan
White
Green Yellow
W Black
Red
G
Megenta
Blue
B R
Pixel Mask
4.3 Line Attributes Line Color
4.4 Curve Attributes曲线属性
Curve type Pixel masks eg.11100 根据曲线斜率 设置像素掩码 的实心段和空 白段像素数目
4.4 Curve Attributes
Curve width 水平(|m|>1) 或垂直 (|m|<1)像 素段
4.4 Curve Attributes
Curve width 17 填充平行曲线
路径之间的区
域
14
Eg. R=16
4.4 Curve Attributes
Pen & Brush options
Revit考试题-附答案
1、在链接模型时，主体项目是公制，要链入的模型是英制，如何操作(C) A、把公制改成英制再链接B、把英制改成公制再链接C、不用改就可以链接D、不能链接(关键词：链接公制)也可以用屋顶的两个文件临时试验一下2、下列那个视图应被用于编辑墙的立面外形 --------------- (C) A、表格B、图纸视图C、3D视图或是视平面平行于墙面的视图D、楼层平面视图(常识题，容易)3、导入场地生成地形的DWG文件必需具有如下数据(C) A、颜色B、图层C、高程D、厚度(常识题，容易)4、使用“对齐”编辑命令时，要对相同的参照图元执行多重对齐，请按住(A) A、Ctrl 键B、Tab 键C、Shift 键D、Alt 键(关键词：对齐)5、可以将门标记的参数改为(D) A、门族的名称B、门族的类型名称C、门的高度D、以上都可(常识题：记忆)6、放置幕墙网格时，系统将首先默认捕捉到(D)A、幕墙的均分处，或1/3标记处B、将幕墙网格放到墙、玻璃斜窗和幕墙系统上时，幕墙网格将捕捉视图中的可见标高、网格和参照平面C、在选择公共角边缘时，幕墙网格将捕捉相交幕墙网格的位置。
D、以上皆对(关键词：幕墙网格捕捉)7、以下哪个不是选项栏“编辑组”命令的作用(D)人、进入编辑组模式B、用“添加到组”命令可以将新的对象添加到组中C、用“从组中删除”命令可以将现有对象从组中排除D、可以将模型组改为详图组(常识题：脑筋急转弯)8、你如何在天花板建立一个开口(B) A、修改天花板，将”开口” 参数的值设为”是”B、修改天花板，编辑它的草图加入另一个闭合的线回路。
C、修改天花板，编辑它的外侧回路的草图线，在其上产生曲折。
D、删除这个天花板，重新创建，使用坡度功能。
(常识题，容易,天花板和楼板一样)9、如何将临时尺寸标注更改为永久尺寸标注(A) A、单击尺寸标注附近的尺寸标注符号8、双击临时尺寸符号C、锁定D、无法互相更改(常识题，容易。
4_1图元的属性共51页
6
w位查找表 2 n 表项 n
帧缓冲存储器
2 w 级DAC
`
2 w 为总光强等级 2 n 为每次可显示的光强等级
电子抢
CRT光栅
图2-8 具有N位帧缓存和W位颜色查找表的光栅显示器
7
▪ 设定颜色显示模型
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB) ➢ GLUT_RGB：RGB模型 ➢ GLUT_RGBA：多了个参数A用来控制图元重 叠时的颜色调和，应用是模拟透明效果。 ➢ GLUT_INDEX：颜色索引模式.
17
▪ 可以通过添加“线帽”来调 整线端的形状以给出较好的 外观，
▪ 线帽有方帽、圆帽和突方帽。 方帽通过调整所构成平行线 的端点位置，使粗线的显示 具有垂直于线段路径的正方 形端点。假如指定线的斜率m， 则粗线的方端的斜率-1/m。
18
▪ 生成粗线的其它方法包括将显示线段看作 填充长方形，或用选定的笔或刷样式来生 成线段。
while(x<xEnd){
x++;
if(p<0) p+=twoDy; else{ y++; p+=twoDyDx }；
setpixel(x,y,RED);
setpixel(x,y+1,RED);
setpixel(x,y-1,RED);
}
}
14
▪ 对于斜率绝对值小于1的线，可 修改画线程序，通过在沿线的每 个x位置画像素的垂直段来显示 粗线。每段的像素数目等于线宽 的整数值。
2)提供一张系统当前属性值表，并使用包含在图 形软件包中的独立函数来为属性表设置当前值 。（共享方式）
2
▪ OpenGL等图形库采用第2种方式，即更新 系统属性表的独立函数来设定属性。
计算机图形学_完整版 ppt课件
▲ 图像（Image）
➢一些相关概念： 像素 Pixel 网格图 Grid 位图 Bitmap 点阵图 光栅图 Raster 图片 Picture……
计算机图形学与虚拟现实 Computer Graphics and Virtual Reality
第一章 图形学综述 第二章 图形系统概述 第三章 输出图元 第四章 图元属性 第五章 图形变换 第六章 三维对象的表示 第七章 可见面判别算法 第八章 光照模型 第九章 图形用户界面和交互输入方法 第十章 颜色模型 第十一章 虚拟现实技术
系统 存储器
CPU
DAC
图 形
GPU
帧缓存 显存
卡
接口
视频卡
系统总线
其他输入/输出设备
图形卡工作原理示意
图形处理器
GPU
✓可看作连接计算机和显示终端的纽带。不仅存储图 形，还能完成大部分图形函数，减轻了CPU的负担， 提高了显示能力和显示速度。
图形软件体系结构
专业应用系统，如MATLAB、 AutoCAD、3DSMAX、 UG……
CGM 图元文件
CGI 设备相关服务
操作系统通信接口
图形输 入设备
图形 工作站
图形输 出设备
图形输出显示设备
阴极射线管 CRT
存储管式显示器→随机扫描显示器（矢量显示器）→ 刷新式光栅扫描显示器→彩色光栅扫描显示器
平板显示器FPD 等离子体显示板 薄膜光电显示器 发光二极管LED 液晶显示器LCD
边界表示 B-reps
使用一组多边形平面或曲面——面片，来描述 三维对象。面片将对象分为内部和外部。
安徽师范大学自动化本科专业《计算机图形学》课程大纲本科教学大纲
理论类课程大纲
课程名称:计算机图形学
一、课程概况
所属专业: 自动化开课单位：物理与电子信息学院
课程类型: 专业方向课程课程代码: 0845470
开课学期: 5 学分： 2.5
学时：34 核心课程: 否
拟使用教材：
蔡士杰等译，《计算机图形学》，电子工业出版社，2012年
国内(外)现有教材：
蔡士杰等译，《计算机图形学》，电子工业出版社，2012年
学习参考资料
[1] 孙家广等著，《计算机图形学》，清华大学出版社，1999年
[2] 李军，徐波等译，《OPENGL 编程指南》，机械工业出版社，
2010年
.
二、课程描述（300字以内）
本门课程是电子信息类、自动化类等专业方向课，为学习后续课程准备必要的计算机图形学知识，主要培养学生掌握图形学理论基础知识和图形程序设计方法、培养三维图形编程技能、引领学生初步具备解决绘制三维图形界面、绘制真实感三维图形等方面的知识和能力，课程的主要内容包括图形渲染流水线、扫描转换算法、裁剪算法、二维及三维图形绘制、投影变换等。
三、课程目标
掌握计算机图形学基础知识，掌握扎实的图形程序编制技能，初步具备解决。
MAPGIS中图元属性的建立及其在图形编辑中的作用
M APGIS是集数字制图、数据库管理及空间分析为一体的空间信息系统。
在MAPG IS中，属性是反映事物特征信息的数据，主要用来描述实体要素的类别、级别等分类特征和其他质量特征，它由属性结构和属性数据两部分内容构成。
M APGIS地理信息系统中图元属性的建立，可以在属性库管理、空间分析、图形处理输入编辑等多个子系统中实现，而强大的图形处理输入编辑子系统所提供的编辑、修改、拷贝属性等功能，使我们在对图形数据矢量化的同时亦能编辑图元属性结构和直接输入属性数据，并能利用图元的属性编辑处理图形数据，从而提高了工作质量和效率。
对应于MAPG IS系统的点、线、区(包括弧段和区两种实体数据)、网、表五类文件，属性结构也分为点、线、区、弧段、结点、网属性结构和表格等。
属性结构包含了字段名称、字段类型、字段长度、小数位数等要素。
属性结构的编辑可在属性库管理、空间分析和图形处理输入编辑等子系统中进行。
在属性库管理和图形输入编辑子系统中编辑属性结构的方法如下：在属性库管理子系统中，装入需要编辑属性结构的点、线、区等文件，根据文件类型，在“结构”菜单下，选择相应类型的“编辑属性结构”，在弹出的“编辑属性结构”窗口中即可进行编辑，其操作包括增加、删除、移动和修改字段名称、字段类型、字段长度、小数位数等。
在图形输入编辑子系统中，通过点、线、区编辑菜单下相应的“编辑属性结构”选项，编辑点、线、区文件的属性结构，方法同属性库管理子系统中的“编辑属性结构”。
（1）在属性库管理子系统中输入属性数据在属性库管理子系统中装入文件，将窗口切换至编辑状态，逐个输入图元的属性数据。
图形窗口的图元与属性窗口中的数据可实行联动，进行可视化编辑。
双击图元，属性窗口随即跳转至该图元所对应的属性记录，同时属性窗口改变数据，图形窗口对应的图元即闪烁。
系统还提供了属性统改的功能，可实现属性数据的批量修改，修改方式包括：固定值方式、增量方式和计算方式。
外部数据库中数据与MAPGIS中实体属性相连通过属性库管理中的连接属性功能输入图元的属性数据：将指定的MAPGIS图形文件与DBA SE、FoxBase、FoxPro、Acces s、Excel等数据库的表文件或MAPGIS的表文件，按指定的关键字段或序号连接起来，将所选的属性字段写进M APGIS图形数据属性中。
图元——精选推荐
图元图元--图形元素，可以编辑的最⼩图形单位。
图元是图形软件⽤于操作和组织画⾯的最基本的素材。
⼀幅画⾯由图元组成。
图元是⼀组最简单的、最通⽤的⼏何图形或字符。
“图元”是为了区分不同数据信息⽽对某⼀类数据所取的名字。
图元指的是图形数据，所对应的就是绘图界⾯上看得见的实体。
英⽂中，图元的名字为“entity”,翻译为中⽂有“图素”“图元”“实体”等称呼。
与图元对应的是图⾯看不见的信息，如图层，⽂字样式，标注样式等等，这些信息被称为“对象”，英⽂名字为“object”。
对象多为图形的属性或绘图界⾯的信息，针对的不是个别单个的图形，可以指定单个图形为不同的属性，却不能通过单个图形修改属性的信息。
修改“对象”的信息要通过特定的命令，如layer,style等 简单来讲，图元就是组成图像的基本单元，⽐如三维模型中的点、线、⾯等等，注意图元（entity）与⽚元（primitive）的区别，⽚元就是以后的像素点，它⽐像素多⼀些位置啊、法向量等属性。
逐个⽚元操作有像素所有权操作（确定⽬标像素可见还是被⼀个重叠的窗⼝盖住了），剪切测试、Alpha测试、模板测试、混合等。
⽽⽚段（fragments）是指具有相同属性的⼀⼩部分像素区域。
...1. 引⾔使⽤计算机绘图就是为了提⾼绘图速度和效率，然⽽ CAD的绘图命令达⼏百条之多，要将这些绘图命令全部掌握，不但烦琐，⽽且没有必要。
但是，在这⼏百条绘图命令⾥，活学活⽤，会给我们的绘图⼯作带来意想不到的效果。
实践证明使⽤Auto CAD加快绘图速度,提⾼⼯作效率的⽅法有使⽤样板图、⽤好当前点、块与属性，巧妙使⽤命令的组合以及灵活使⽤层和Ucs。
本⽂介绍如何使⽤Auto CAD加快绘图，提⾼⼯作效率，让你充分体验到Auto CAD的魅⼒所在。
样板图：样板图是绘制⼀幅新图形时，⽤来给这个新图形建⽴⼀个作图环境的⼀个样本。
其中包括层，每⼀层的线形，颜⾊，标注时字的⼤⼩，字的纵横⽐，箭头⼤⼩，绘图范围等⼀些限制设置。
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将较低的一条边缩
短，保证对通过公
共顶点的扫描线仅 产生一个交点
多边形顶点的调整---单调递减情况
扫描线y3
将较低的一条边缩
短，保证对通过公 共顶点的扫描线仅 产生一个交点
多边形顶点调整后
B I A H H'
E C C'
D
扫描线y1 扫描线y2 扫描线y3
G
F
算法技巧 – 水平边
不计算水平边和扫 描线的交点
区域取样技术
Def. 通过计算待显示的对象在每个像素上的覆 盖区域从而确定像素亮度的技术。
像素覆盖区域通过确定对象边界与单个像素边界的相交 处而得到
像素移相技术
Def. 通过移动像素区域的显示位置实现反走样 的技术。
通过与对象几何形状相关的电子束的微定位而作用
A. 直线段过取样
IDEA
字体 宋体 字高
仿宋体
楷体
黑体
隶书
宋体 宋体
宋体 宋体
宋体
字宽 大海 大海 大海 大海 字倾斜角 倾斜 倾斜 对齐 (左对齐、中心对齐、右对齐) 字色 红色、绿色、蓝色 ……
4.6 Area-Fill Attributes
Hollow
Solid
Patterned
区域填充算法
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 x
x-扫描线算法填充多边形
算法技巧 – 交点数 扫描线y1 扫描线y2
单调增
单调减
Example
I
B
A
H C E
扫描线y1 扫描线y2 扫调整---单调递增情况
程序实现
void floodFill4(int x, int y, int fill, int old) { if (getpixel(x, y) == old) { setpixel(x, y, fill); floodFill(x+1, y, fill, old); floodFill(x, y+1, fill, old); floodFill(x-1, y, fill, old); floodFill(x, y-1, fill, old); } }
如何处理奇数个交点？ 如何处理水平边？ 如何计算交点坐标？
数据结构 算法描述 程序实现(第二版P.87)
Idea
y
扫描线自底向上扫描， 计算扫描线与多边形 边界的交点确定填充 区间，再用要求的颜 色显示这些区间的像 素，即完成填充工作。 一条扫描线的填充过 程分为求交、排序、 配对和填色四个步骤。
简单边界，例如多边形， 圆，椭圆以及其他简单曲 线，通过扫描线与边界交 点确定填充区域。
复杂边界，从内部 给定位置开始填充， 递归填充直至边界。
扫描线填充算法 扫描线多边形填充算法 递归填充算法 边界填充算法
洪泛填充算法
4.6.1 扫描线多边形填充算法
Idea(P.159) 算法技巧
4.1 属性参数
Def. 任何影响图元显示方法的参数 属性选择设计
扩展每个输出图元函数的参数列表 维护一张系统当前属性值表，并且软件包提供相 应的函数设置当前值 OpenGL的所有图元使用当前属性值表中的属性 显示
4.2 颜色和灰度
颜色信息存储方式 直接存储 Color Lookup Tables颜色查找表 灰度的概念 OpenGL颜色函数(P.143-147)
4.7 Antialiasing反走样
Concept of Aliasing走样概念 Antialiasing Tech.反走样技术
4.7.1 Concept of Aliasing
Problem
4.7.1 Concept of Aliasing
Def. The distortion of information due to lowfrequency sampling (undersampling) is called aliasing. 图形数字化过程中，由于低频采样而造成的图 形畸变->走样 Simple method Display objects at higher resolution提高 分辨率
直接存储
Idea: 帧缓冲区 像素信息直接控 制RGB三枪强 度（直接存储策 略） 如何增大系统支 持色彩数？
Color Lookup Tables
Idea：存 储在颜色 查找表中 的信息控 制RGB三 枪 如何增大 系统支持 色彩数？
直接存储
Advantages
特别灵活 – 可同时使用颜色范围的任一颜色 硬件简单（仅仅在概念上）
帧缓冲区存储容量需求大 视频操作速度慢（例如24位色光栅系统，改变一 个像素需要操作3个字节）
Disadvantages
Color Lookup Tables
Advantages
使用彩色表可提供合理的同时显示的颜色数量，而无 需大容量帧缓冲器。 256或512种不同颜色足以显示 单个图像。 表项可随时改变，容易试验在设计、场景或图形中使 用不同的颜色组合，而无需改变对图形数据结构的属 性设置。 视频操作速度快，因为每个像素在帧缓冲区中占有更 少的数据位。 有些图形系统提供两种能力，方便用户选择
每个像素分为若干子像素； 统计沿直线路径的子像素数目； 每个像素的亮度等级正比于子像素数目
4.7.2 Antialiasing Tech.
IDEA
通过修改沿图元边界的像素的亮度来平滑边界减小锯齿现象
Hardware requirement硬件需求 Types
Supersampling 过取样技术 区域取样技术 像素移相技术 …
Supersampling
Def. 在高分辨率下对对象取样而在较低分辨率下显 示结果的技术。 把屏幕看成比实际所具有的更细的网格来增加取样 率 沿这种更细网格使用取样点来确定每个屏幕像素的 合适亮度等级
Color Lookup Tables
Disadvantages
需要高速 RAM-DAC 能同时使用颜色数有限
灰度的概念
当RGB函数中指定相同 的红、绿、蓝分量时， 产生的色彩是某种程度 的灰色。 Cyan
White
Green
Yellow
W Black Red
G
Megenta
Blue
4.4 Curve Attributes
Curve width 填充平行曲线 路径之间的区 域
17
14
Eg. R=16
4.4 Curve Attributes
Pen & Brush options
Eg. Rectangular pen 3x3
4.5 Character Attributes
CB
YC
CD
YD
DE AB
AE
YA
最大 Y值
1 0
较低顶 1/m 点X值
活化边表
C
B
E 扫描线Y D
C’
A
把与当前扫描线相 交的边称为活化边， 并把它们按与扫描 线交点x坐标递增 的顺序存放在一个 链表中,形成活化 边表。
CD
DE
AE
AB
算法描述
1)输入多边形顶点数及顶点坐标； 2)建立有序边表； 3)根据当前扫描值建立活化边表； 4)求出扫描线与多边形边界交点，交点配对、填 充； 5)更新活化边表并重新排序； 6)进入下一条扫描线，重复步骤3，直至扫描线 值为窗口高度。
(1)获得当前栈顶像素的颜色； (2)若像素颜色既不是边界色也不是填充色，则置成填 充色；依次将右、左、上、下四邻接点压栈； (3)若当前栈顶像素已是边界点或已填充，则弹栈。
程序实现
void boundaryFill4(int x, int y, int fill, int boundary) { int current = getPixel(x, y); if ((current != boundary) && (current != fill)) { setPixel(x, y, fill); boundaryFill4(x+1, y, fill, boundary); boundaryFill4(x, y+1, fill, boundary); boundaryFill4(x-1, y, fill, boundary); boundaryFill4(x, y-1, fill, boundary); } }
Window height
有序边表
CB
有序边表构建过程
按顶点输入顺序依次 形成边，存储到每条 边最小Y值所对应的扫 描线位置(水平边除 外)；相同最小y值的 边按较低顶点x值升序 排列
YC
CD
YD
DE AB
AE
YA
1 0
Window height
有序边表 typedef struct tEdge { int yUpper; float xIntersect; float dxPerScan; struct tEdge * next; }Edge;
Sampling theorem
Nyquist theorem: the sampling frequency should be