太原工业学院计算机工程系计算机图形学
案例10 扫描线种子填充算法
程序代码
PointTemp.x=xleft;PointTemp.y=PointTemp.y-2; //处理下一条扫描线 while(PointTemp.x<xright) { bSpanFill=FALSE; while(pDC->GetPixel(Round(PointTemp.x),Round(PointTemp.y))!=BoundaryClr && pDC->GetPixel(Round(PointTemp.x),Round(PointTemp.y))!=SeedClr) { bSpanFill=TRUE; PointTemp.x++; } if(bSpanFill) { if(PointTemp.x==xright && pDC->GetPixel(Round(PointTemp.x), Round(PointTemp.y))!=BoundaryClr && pDC->GetPixel(Round(PointTemp.x),Round(PointTemp.y))!=SeedClr) PopPoint=PointTemp; else PopPoint.x=PointTemp.x-1;PopPoint.y=PointTemp.y; Push(PopPoint); bSpanFill=FALSE; } while((pDC->GetPixel(Round(PointTemp.x),Round(PointTemp.y))==BoundaryClr && PointTemp.x<xright) || (pDC->GetPixel(Round(PointTemp.x),Round(PointTemp.y)) ==SeedClr && PointTemp.x<xright)) PointTemp.x++; } }
大学计算机图形学与多媒体技术期末结课论文
大学计算机图形学与多媒体技术期末结课论文计算机图形学和多媒体技术是现代计算机科学与技术领域不可或缺的技术之一，尤其在如今信息爆炸的时代，为了更好地应对未来数字化世界的发展，我们需要掌握这些技术。
本文将介绍计算机图形学和多媒体技术的概念及其应用，重点讨论图形学和多媒体在游戏、影视动画、虚拟现实等领域中的应用。
一、计算机图形学计算机图形学是指研究人类视觉系统和计算机图形处理系统之间的信息交互。
图形学的主要作用有：设计和开发图形界面、创建动画和模拟环境、可视化设计、计算几何、计算拓扑等。
在游戏、影视动画、虚拟现实等领域中，图形学扮演着重要的角色。
1. 游戏中的图形学游戏是图形学的一个重要应用领域。
图形学技术在游戏中主要用于场景渲染和动画设计。
游戏场景的渲染需要用到光照、纹理、阴影、反射等效果，这需要运用到计算机图形学的相关知识。
而动画设计则需要用到骨骼动画、插值动画等技术，这些技术都是基于计算机图形学的。
2. 影视动画中的图形学影视动画是另一个图形学的重要应用领域。
在电影、电视剧等影视作品中，图形学技术被广泛应用于角色设计、场景设计和特效制作等。
例如，绿幕技术就是一种用于合成背景的图形学技术。
3. 虚拟现实中的图形学虚拟现实是虚拟世界与现实世界的结合，是一个基于计算机科学、计算机图形学、计算机视觉等技术的全新领域。
虚拟现实技术需要用到头戴式显示器、手柄等设备，通过显示器展示虚拟的图像和影像，使得用户感受到身临其境的体验。
二、多媒体技术多媒体技术指的是将图像、声音、文字等信息结合起来，用于存储、处理和传输一种信息的技术。
多媒体技术主要包括音频、视频、图像处理、数据压缩等方面。
1. 音频处理音频处理是多媒体技术的一个分支，包括音频编码、音频识别、音频合成等技术。
在音乐、电台、广告等领域，音频处理技术都有广泛的应用。
2. 视频处理视频处理是指对视频、影像等图像进行调整、编辑、处理等操作。
视频处理技术主要用于影视后期制作、视频教学、虚拟现实等领域。
计算机图形学学习知识点
1、计算机图形系统硬件：图形输入、办理、显示、储存、输出等设施软件：图形生成、显示、办理算法以及图形数据储存、互换格式等2、硬件设施的发展：图形显示器是计算机图形学中的重点设施画线显示器——储存管式显示器——刷新式光栅扫描显示器——液晶显示器和等离子显示器3、随机扫描显示器：（由电子束的随机运动产生光点）随机扫描方式指屏幕上的图形是按矢量线段一笔一笔划出的，其次序完整按用户的画图指令来决定。
又称为画线式显示器、矢量式显示器储存管式显示器：【特色】不需刷新，价钱较低，弊端是不拥有动向改正图形功能，不合适交互式液晶显示器：体积小，辐射弱等离子显示器：平板式、透明。
显示图形无锯齿现象；不需要刷新缓冲储存器。
4、输入设施：将各样形式的信息变换成适合计算机办理的形式图形输入设施从逻辑上分为 6 种：定位 (Locator) 、笔划 (Stroke)、数值 (Valuator) 、选择 (Choice)、拾取 (Pick)、字符串 (String)5、计算机图形学算法研究的发展：1）光栅扫描图形生成；2）图形变换；3）真切感图形生成；4）几何建模；5）曲线与曲面生成算法；6）图形学应用算法计算机图形学的应用领域：图形用户界面、计算机协助设计与制造(CAD/CAM) 、科学计算可视化、地理信息系统、娱乐、计算机艺术、虚构现实、逆向工程6、计算机图形：计算机图形是经过计算机利用算法在专用显示设施上设计和结构出来的。
7、计算机视觉与模式辨别：图形学的逆过程，剖析和辨别输入的图像并从中提取二维或三维的数据模型（特色）。
手写体辨别、机器视觉。
8、逆向工程：也称反求工程、反向工程)是一种现代化新产品开发技术，解决了由产品实物模型到产品数字模型，从而作改正和详尽设计，迅速开发出新产品的过程，为现代设计方法和迅速原型制造等供给了技术支持。
9、计算机图形学研究的内容：图形的输入、表示（储存）、办理、显示与输出。
1、图形显示设施：是一个画点设施。
案例2直线中点Bresenham算法
总结
主教材《计算机图形学基础教程（Visual C++版）》中仅 介绍了斜率0≤k≤1直线段的中点Bresenham扫描转换算法。
本案例基于该算法实现的CLine类的成员函数类似于CDC
类的MoveTo()函数和LineTo()函数，可以使用鼠标绘制任意斜 率的直线段。
案例描述
在窗口客户区内按下鼠标左键选择直线
的起点，移动鼠标指针到直线终点，弹起鼠
标左键绘制任意斜率的直线段。
效果图
图2-1 效果图
原理算法
MFC提供的CDC类的成员函数MoveTo()和LineTo()函
数用于绘制任意斜率的直线段，直线段的颜色由所选用的 画笔指定。MoveTo()函数移动当前点到参数（x,y）所指定 的点，不画线；LineTo()函数从当前点画一直线段到参数（ x,y）所指定的点，但不包括（x,y）点。
计算机图形学实践教程（VisualC++版）（第2版）
案例2 直线中点Bresenham算法
孔令德 太原工业学院计算机工程系 2017.1.10
知识点
斜率0≤k≤1直线的中点Bresenham算法。
任意斜率直线段绘制算法。 颜色类的定义与调用方法。 直线类的定义与调用方法。 鼠标按键消息映射方法。
原理算法
图2-2 直线段的斜率对称性
程序代码
d=0.5-k; for(p=P0;p.x<P1.x;p.x++) { pDC->SetPixelV(Round(p.x),Round(p.y), RGB(clr.red*255,clr.green*255,clr.blue*255)); if(d<0) { p.y++; d+=1-k; } else d-=k; } }
什么是计算机图形学
什么是计算机图形学?计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门显示设备上显示的原理、方法和技术的学科计算几何：研究几何模型和数据处理的学科，探讨几何形体的计算机表示、分析和综合计算机图形学研究内容:建模,绘制,动画图形系统的基本功能1.计算功能元素生成、坐标变换、求交、剪裁计算。
2.存储功能存储数据:形体的集合数据、形体间相互关系、数据的实时检索、保存图形的编辑等信息。
3.输入功能输入信息: 数据、图形信息、图象信息等输入。
命令关键字、操作信息。
4.输出功能输出信息: 图形信息、文件信息；静态图形、动态图形。
5.交互功能人─机交互:拾取对象、输入参数；接受命令、数据等。
显示器种类阴极射线管、随机扫描、存储管式、光栅扫描、等离子和液晶显示器从以下几个方面介绍图形显示设备：图形硬件显示原理CRT;CRT是利用电子枪发射电子束来产生图像，容易受电磁波干扰液晶显示器;液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过未来显示器光栅显示系统的组成图形显示方式:随机扫描存储管式扫描光栅扫描图形显示质量与一帧的画线数量有关:当一帧线条太多，无法维持30～60帧/秒刷新频率，就会出现满屏闪烁光栅扫描显示器的常用概念:行频、帧频（图像刷新率）水平扫描频率为行频。
垂直扫描频率为帧频。
隔行扫描、逐行扫描隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。
像素屏幕被扫描线分成n 行，每行有m 个点，每个点为一个象素。
整个屏幕有m ×n 个象素。
具有灰度和颜色信息分辨率指CRT单位长度上能分辨出的最大光点(象素)数。
分为水平分辨率和垂直分辨率。
点距：相邻象素点之间的距离指标相关。
带宽：（水平像素数*垂直像数数*帧频）显示速度指显示字符、图形特别是动态图像的速度，与显示器的分辨率及扫描频率有关。
可用最大带宽来表示。
图像刷新刷新是指以每秒30帧以上的频率反复扫描不断地显示每一帧图像。
计算机图形学教学大纲
计算机图形学教学大纲课程概述计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科，是计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术等专业的必修课。
近年来，计算机图形学被广泛应用在影片渲染、计算机游戏、虚拟现实、科学计算可视化等多个方面。
我们的计算机图形学课程有管线视角、理论体系完整、编程框架先进（将对课程中讲解的实验提供配套代码下载，包括完整工程以及工程中用到的资源，如课程团队原创的卡通人物形象的模型资源等）三个特点：第一，管线视角的图形学，按照图形渲染管线的三个概念阶段，即应用程序阶段、几何阶段、光栅化阶段来组织课程内容，将整个课程内容划分为五篇：基础篇、应用程序、几何阶段、光栅化阶段、高级话题。
第二，构建完整的理论体系，将传统理论和图形新发展结合起来，既包括朴素的软光栅、经典的造型技术，也包括真实感图形学的光照、纹理、阴影等内容，在这些内容中不仅体现经典的算法，还包括一些新的算法如实时光线追踪、法线贴图、实时动态阴影等。
第三，搭建先进实用的编程框架，基于可编程管线进行图形编程，采用主流的图形标准OpenGL，并用采用其着色器语言OpenGL Shading Language（简称GLSL）进行着色器的编写（Shader的编写思想与Unity3D相通）。
这个图形编程框架充分利用了日趋强大的GPU的计算能力，和目前工业界的实际做法完全相通。
设置了从在一个窗口中绘制多边形到粒子系统、延迟渲染的多个进阶实验，逐步提高学生的图形编程能力。
实验将提供配套代码的下载链接。
为了使对计算机图形学感兴趣的同学们拥有更好的学习体验，本次我们的计算机图形学课程还添加了如下的两个部分：第一部分，光栅化渲染器，它是一个在浏览器中学习渲染管线知识的工具。
同学们可以交互式地学习渲染流程中的各种算法；也可以通过在线的管线编辑器，自由探究渲染管线中的各个阶段，甚至创造出自己独特的软渲染管线。
第二部分，PBR渲染器，它是一款渐进式学习PBR的教学渲染器，随着学习的不断深入，可以逐步解锁PBR更高级复杂的功能。
计算机科学中的计算机图形学和可视化
计算机科学中的计算机图形学和可视化【计算机科学中的计算机图形学和可视化】计算机图形学和可视化是计算机科学中一个重要而且非常有发展潜力的领域。
它涉及到对图像和数据的处理、分析、呈现和可视化，为人们提供了强大的工具和技术来实现对复杂数据的理解和交流。
本文将介绍计算机图形学和可视化的基本概念、应用领域和未来发展趋势。
一、基本概念1. 计算机图形学计算机图形学是研究如何对图像进行数字化处理和生成的科学与技术。
它关注如何用计算机算法和数学模型来表示和处理图像，包括图像的生成、显示、编辑和动画等方面。
计算机图形学广泛应用于CAD/CAM、娱乐、虚拟现实等领域。
2. 可视化可视化是将抽象的数据转化为具有视觉表现形式的技术与方法。
通过可视化，人们可以直观地理解和分析复杂的数据，从而从中获取有价值的信息。
可视化应用广泛，涵盖了地理信息系统、医学图像处理、数据分析等领域。
二、应用领域1. CAD/CAM计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）是计算机图形学和可视化的重要应用领域。
CAD/CAM技术可以帮助工程师和设计师在计算机上进行设计和制造产品。
通过CAD/CAM，人们可以快速创建和修改设计，提高工作效率和产品质量。
2. 娱乐与游戏娱乐和游戏行业是计算机图形学和可视化的重要应用领域之一。
电影、动画和电子游戏等娱乐产品需要高质量的图形和视觉效果来吸引观众。
计算机图形学和可视化技术在娱乐和游戏中发挥着至关重要的作用，为人们带来更加逼真、沉浸式的视觉体验。
3. 虚拟现实与增强现实虚拟现实和增强现实是计算机图形学和可视化的前沿研究领域。
虚拟现实通过计算机生成的图像和声音，模拟出一种虚拟的环境，使用户沉浸其中。
增强现实则将虚拟元素与现实世界相结合，提供沉浸式的交互体验。
这些技术将对教育、医疗、游戏等领域产生革命性的影响。
三、未来发展趋势1. 计算机图形学与人工智能的融合随着人工智能的迅猛发展，计算机图形学和可视化将与人工智能相结合，创造出更加智能化的图形和可视化技术。
案例4椭圆中点Bresenham算法
总结
本案例绘制的是任意椭圆，也可以用于绘制长半轴与短半 轴相等的圆。由于可以使用鼠标任意指定矩形的对角点，所以 椭圆中心的位置会发生改变。在四分法画椭圆子函数中，对中 心位置进行了平移，使得矩形成为椭圆的外接矩形。请在四分 法画椭圆子函数EllipsePoint()中添加以下语句绘制一个对角点 为p0、另一个对角点为p1的矩形，该矩形成为椭圆的外接矩形 。如图4-2所示。 pDC->MoveTo(Round(p0.x),Round(p0.y)); pDC->LineTo(Round(p1.x),Round(p0.y)); pDC->LineTo(Round(p1.x),Round(p1.y)); pDC->LineTo(Round(p0.x),Round(p1.y)); pDC->LineTo(Round(p0.x),Round(p0.y));
程序代码
（1）椭圆中点Bresenham函数 d2=b*b*(x+0.5)*(x+0.5)+a*a*(y-1)*(y-1)-a*a*b*b; while(y>0) { if (d2<0) { d2+=b*b*(2*x+2)+a*a*(-2*y+3); x++; } else { d2+=a*a*(-2*y+3); } y--; EllipsePoint(x,y ,pDC); } //椭圆CB弧段
计算机图形学实践教程（VisualC++版）（第2版）
案例4 椭圆中点Bresenham算法
孔令德 太原工业学院计算机工程系 2017.1.10
知识点
绘制1/4椭圆弧的上半部分和下半部分的 中点Bresenham算法原理。 下半部分椭圆误差项的初始值计算方法。 顺时针四分法绘制椭圆的中点Bresenham 算法。 给定矩形的两个对角点绘制椭圆。 鼠标按键消息映射方法。
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太原工业学院《计算机图形学》教学大纲
英文名称：Computer Graphics
总学时数：40学时,其中讲授32学时，上机8学时
先修课程：线性代数、计算方法、数据结构、面向对象程序设计语言、
开课学期：第五学期开课院系：计算机工程系
一、课程的性质与设置目的要求
计算机图形学是计算机科学与技术专业的专业选修课，它是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的学科。
由于图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据（可视化）已经成为信息领域的一个重要发展趋势，设置本课程的目的就在于让学生了解和掌握图形学的基本概念、方法和技术，使学生掌握计算机图形处理系统的组成及工作原理，并具备一定的图形应用系统开发能力。
二、教学内容和学时分配
总学时： 40学时，其中讲授32学时，上机实验8学时
第一章：概论（2学时）
第二章： Visual C++ 6.0 绘图基础（2学时）
第三章：基本图形的扫描转换（4学时）
第四章：多边形填充（4学时）
第五章：二维变换和裁剪（4学时）
第六章：三维变换和投影（4学时）
第七章：自由曲线和曲面（4学时）
第八章：分形几何（2学时）
第九章：动态消隐（4学时）
第十章：真实感图形（2学时）
三、教学内容与要求
第一章概论
学习目的和要求：了解计算机图形学的有关概念以及计算机图形学的产生、发展及应用。
课程内容：
第1节：计算机图形学应用领域
第2节：的概念
第3节：图形显示器的发展及其工作原理
考核要求：了解阴极射线管（CRT）的结构及工作原理；掌握像素、刷新、分辨率、位面等概念；掌握光栅扫描显示器的工作原理。
第二章 Visual C++ 6.0 绘图基础
学习目的和要求：MFC上机操作步骤、Visual C++6.0基本绘图函数。
课程内容：
第1节MFC上机操作步骤
第2节基本绘图函数
考核要求：掌握SetPixel函数、RGB函数、画笔和画刷函数，掌握VC++绘制图形的几种方法。
第三章基本图形的扫描转换
学习目的和要求：理解和掌握Bresenham算法绘制直线、圆和椭圆的基本原理和算法，并了解常见的图形反走样技术。
课程内容：
第1节直线生成算法
第2节圆与椭圆的生成算法
第3节反走样
考核要求：掌握生成直线和圆、椭圆的的的中点Bresenham算法、基于距离加权的反走样技术。
第四章多边形填充
学习目的和要求：理解并掌握多边形填充的常用算法。
课程内容：
第1节有效边表填充算法
第2节边缘填充算法
第3节区域填充算法
考核要求：掌握有效边表算法的有效边表和边表结构；了解边原缘填充、栅栏填充和区域填充算法；掌握区域的4连通和8连通的概念。
第五章二维变换和裁剪
学习目的和要求：掌握齐次坐标的概念，掌握二维图形基本几何变换矩阵（平移、比例、旋转、反射和错切），了解二维复合变换原理；掌握窗口和视区的概念，了解如何进行窗口至视区的坐标变换；掌握基本直线裁剪算法。
课程内容：
第一节图形几何变换基础
第二节二维图形基本几何变换矩阵
第三节二维复合变换
第四节二维图形裁剪
考核要求：二维图形基本几何变换矩阵、Cohen-Sutherland直线裁剪算法、直线中点分割
裁剪算法、梁友栋－Barsky直线裁剪算法。
第六章三维变换和投影
学习目的和要求：掌握三维基本几何变换矩阵；投影变换的原理和变换矩阵。
课程内容：
第1节三维基本几何变换矩阵
第2节三维复合变换
第3节投影变换
考核要求: 三维图形基本几何变换矩阵；了解三视图，斜等侧图变换矩阵；掌握透视变换矩
阵，了解灭点与主灭点的定义，怎样产生一点透视、两点透视与三点透视。
第七章自由曲线和曲面
学习目的和要求：了解常用的自由曲线和自由曲面的构造方法。
课程内容：
第1节基本概念
第2节Bezier曲线
第3节Bezier曲面
第4节B样条曲线
第5节B样条曲面
考核要求：掌握曲线曲面的表示形式、曲线曲面的连续性条件、拟合和逼近的基本概念；掌
握Bezier、B样条曲线的生成方法和性质；了解Bezier曲面和B样条曲面的定义及性质。
第八章分形几何
学习目的和要求：了解分形和分维的概念，掌握分形基本病态曲线递归模型的算法。
课程内容：
第1节分形和分维
第2节递归模型
考核要求：了解分形的基本特征，分维的计算方法；掌握Cantor集，Koch曲线、Peano-Hilbert 曲线、Sierpinski垫片、地毯和海绵的递归算法。
第九章动态消隐
学习目的和要求：了解图形的数据结构，隐线算法和隐面算法。
课程内容：
第1节图形的数据结构
第2节隐线算法
第3节隐面算法
考核要求：了解线框模型、表面模型和实体模型的定义；掌握图凸多面体隐线算法和曲面体隐线算法、重点掌握深度缓冲算法和画家算法。
第十章真实感图形
学习目的和要求：了解常见的消隐算法和简单光照明模型，并了解绘制真实感图形的流程。
课程内容：
第1节颜色模型
第2节材质设置和光照模型
第3节纹理映射
考核要求：RGB颜色模型、Gouraud明暗处理方法、材质的设置和环境光、漫反射光、镜面反射光的光照模型；掌握纹理的定义和映射方法。
四、上机内容与时数
本课程安排四个实验，实验时数为8小时，其中
实验一：基本图形生成算法
实验二：有效边表填充算法
实验三：立方体的透视变换
实验四：球的光照模型
五、有关说明与实施要求
考核方法：本课程采用开卷考试的方法
教材：《计算机图形学基础教程（Visual C++版）》，孔令德编著，清华大学出版社主要参考书：
1．《计算机图形学基础》，陈传波、陆枫编著，电子工业出版社
2．《计算机图形学》，孙家广等编著，清华大学出版社。