计算机图形学基础知识
计算机图形学基础知识重点整理
计算机图形学基础知识重点整理一、图形学的概念计算机图形学简单来说，就是让计算机去生成、处理和显示图形的学科。
它就像是一个魔法世界，把一堆枯燥的数字和代码变成我们眼睛能看到的超酷图形。
你看那些超炫的3D游戏里的场景、超逼真的动画电影，那可都是计算机图形学的功劳。
这个学科就是想办法让计算机理解图形，然后把图形按照我们想要的样子呈现出来。
二、图形的表示1. 点点是图形里最基本的元素啦。
就像盖房子的小砖头一样，很多个点组合起来就能变成各种图形。
一个点在计算机里就是用坐标来表示的，就像我们在地图上找一个地方，用经度和纬度一样，计算机里的点就是用x和y坐标（如果是3D图形的话，还有z坐标呢）来确定它在空间里的位置。
2. 线有了点，就能连成线啦。
线有各种各样的类型，直线是最简单的，它的方程可以用我们学过的数学知识来表示。
比如说斜截式y = kx + b，这里的k就是斜率，b就是截距。
还有曲线呢，像抛物线、双曲线之类的，在图形学里也经常用到。
这些曲线的表示方法可能会复杂一点，但也很有趣哦。
3. 面好多线围起来就形成了面啦。
面在3D图形里特别重要，因为很多3D物体都是由好多面组成的。
比如说一个正方体，就有六个面。
面的表示方法也有不少，像多边形表示法，就是用好多条边来围成一个面。
三、图形变换1. 平移平移就是把图形在空间里挪个位置。
这就像我们把桌子从房间的这头搬到那头一样。
在计算机里，平移一个图形就是把它每个点的坐标都加上或者减去一个固定的值。
比如说把一个点(x,y)向右平移3个单位，向上平移2个单位，那这个点就变成(x + 3,y + 2)啦。
2. 旋转旋转就更有意思啦。
想象一下把一个图形像陀螺一样转起来。
在计算机里旋转图形，需要根据旋转的角度和旋转中心来计算每个点新的坐标。
这就得用到一些三角函数的知识啦，不过也不难理解。
比如说以原点为中心，把一个点(x,y)逆时针旋转θ度，新的坐标就可以通过一些公式计算出来。
3. 缩放缩放就是把图形变大或者变小。
计算机图形学基础知识重点整理
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嘿，小伙伴们！你们知道吗？在我们生活的世界里，无论是游戏、电影还是软件界面，背后都离不开一个神奇的技术——计算机图形学。
那接下来，就让我来给你们讲讲这计算机图形学里的那些基础知识吧！
想象一下，咱们每天用电脑画画、玩游戏，那些绚丽的画面是怎么来的呢？其实啊，这背后可是有大学问的。
先说说最基础的——像素吧！
像素，就像咱们画画时用的小格子一样，每个小格子都有一个颜色和亮度。
你知道吗？在电脑上，一张图片就是由成千上万个这样的像素组成的！咱们平时用手机拍照片，其实也就是在捕捉这些像素的信息呢。
再来谈谈图形的显示原理。
电脑里的图形，其实是数字信号转变成我们可以看到的样子。
举个例子吧，当你在游戏里建了一座房子，你的电脑其实是先算出一大堆数字，然后再把数字转换成我们能看到的图像哦！
咱们再来聊聊三维图形吧！是不是觉得电影里的3D效果特别震撼？那可是因为计算机能算出很多个不同角度的图像，然后快速切换，咱们的眼睛就感觉是立体的啦！这就像咱们小时候搭积木，从不同的角度看，形状都会变呢。
当然啦，要想玩转计算机图形学，光知道这些还不够哦。
还有像算法、颜色理论、图形处理等等的知识等着我们去学习呢。
不过别担心，只要咱们有兴趣，慢慢学，总有一天能成为图形学的小达人！
怎么样？听完我的介绍，是不是对计算机图形学产生了浓厚的兴趣呢？那就让我们一起努力，去探索这个充满无限可能的领域吧！期待我们都能在计算机图形学的世界里大放异彩！
你看，现在咱们对计算机图形学是不是有了个大概的了解呢？其实啊，这只是一个开始哦！还有很多有趣的知识等着我们去发掘呢。
所以啊，大家一定要保持好奇心和热情哦！加油！。
计算机图形学基础知识重点整理
计算机图形学基础知识重点整理一、图形学基础知识1、图形学的定义：图形学是一门研究图形的计算机科学，它研究如何使用计算机来生成、处理和显示图形。
2、图形学的应用：图形学的应用非常广泛，它可以用于计算机游戏、虚拟现实、图形用户界面、图形设计、图形处理、图形建模、图形分析等。
3、图形学的基本概念：图形学的基本概念包括图形、坐标系、变换、光照、纹理、投影、深度缓冲、抗锯齿等。
4、图形学的基本算法：图形学的基本算法包括几何变换、光照计算、纹理映射、投影变换、深度缓冲、抗锯齿等。
5、图形学的基本技术：图形学的基本技术包括OpenGL、DirectX、OpenCL、CUDA、OpenGL ES等。
二、图形学的基本原理1、坐标系：坐标系是图形学中最基本的概念，它是一种用来表示空间位置的系统，它由一系列的坐标轴组成，每个坐标轴都有一个坐标值，这些坐标值可以用来表示一个点在空间中的位置。
2、变换：变换是图形学中最重要的概念，它指的是将一个图形从一个坐标系变换到另一个坐标系的过程。
变换可以分为几何变换和光照变换，几何变换包括平移、旋转、缩放等，光照变换包括颜色变换、照明变换等。
3、光照：光照是图形学中最重要的概念，它指的是将光照投射到物体表面，从而产生颜色和纹理的过程。
光照可以分为环境光照、漫反射光照和镜面反射光照。
4、纹理：纹理是图形学中最重要的概念，它指的是将一张图片映射到物体表面，从而产生纹理的过程。
纹理可以分为纹理映射、纹理坐标变换、纹理过滤等。
5、投影：投影是图形学中最重要的概念，它指的是将一个三维图形投射到二维屏幕上的过程。
投影可以分为正交投影和透视投影，正交投影是将三维图形投射到二维屏幕上的过程，而透视投影是将三维图形投射到二维屏幕上，从而产生透视效果的过程。
计算机图形学基础知识重点整理
计算机图形学基础知识重点整理一、图形学基本概念1. 图形学是啥呢？它就像是一个魔法世界，研究怎么在计算机里表示图形，然后对这些图形进行各种操作。
比如说，我们玩的那些超酷炫的游戏，里面的人物、场景都是通过计算机图形学搞出来的。
2. 图形在计算机里可不是随便存着的哦。
有矢量图形，就像我们数学里的向量一样，用数学公式来描述图形的形状、颜色等信息。
还有光栅图形，这个就和屏幕上的像素点有关啦，它是把图形表示成一个个小格子（像素）的组合。
二、图形的变换1. 平移是最基础的啦。
就好比你在一个平面上把一个图形从一个地方挪到另一个地方，很简单对吧。
比如一个三角形，从左边移到右边，它的每个顶点的坐标都按照一定的规则发生变化。
2. 旋转也很有趣。
想象一下把一个正方形绕着一个点转圈圈。
在计算机里，要根据旋转的角度，通过数学公式来计算图形每个点旋转后的新坐标。
这就像我们小时候玩的陀螺，不停地转呀转。
3. 缩放就更直观了。
把一个小图形变大或者把一个大图形变小。
不过要注意哦，缩放的时候可不能让图形变得奇奇怪怪的，得保持它的形状比例之类的。
三、颜色模型1. RGB模型是最常见的啦。
红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue），这三种颜色就像三个小魔法师，通过不同的组合可以创造出各种各样的颜色。
就像我们画画的时候，混合不同颜色的颜料一样。
2. CMYK模型呢，主要是用在印刷方面的。
青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（Black），这几种颜色的混合可以印出我们看到的书本、海报上的各种颜色。
四、三维图形学1. 在三维图形学里，多了一个维度，事情就变得更复杂也更有趣啦。
我们要考虑物体的深度、透视等。
比如说，我们看远处的山，它看起来就比近处的树小很多，这就是透视的效果。
2. 三维建模是个很厉害的技能。
可以通过各种软件来创建三维的物体，像做一个超级逼真的汽车模型，从车身的曲线到车轮的纹理，都要精心打造。
五、图形渲染1. 渲染就像是给图形穿上漂亮衣服的过程。
计算机图形学基础知识
计算机图形学基础知识计算机图形学，听起来是不是有点高深莫测？但其实，它就在我们的日常生活中，从我们玩的游戏、看的电影，到日常使用的各种软件界面，都离不开计算机图形学的身影。
那什么是计算机图形学呢？简单来说，它是研究如何利用计算机来生成、处理和显示图形的一门学科。
计算机图形学的发展历程可以追溯到上世纪 50 年代。
早期的计算机图形主要是用于简单的线条图和图表。
随着计算机技术的不断进步，图形的质量和复杂度也在逐步提高。
如今，我们已经能够在屏幕上看到逼真的三维场景和栩栩如生的动画效果。
在计算机图形学中，有几个重要的概念需要了解。
首先是图形的表示方式。
常见的有位图和矢量图。
位图就像是由一个个小像素组成的拼图，每个像素都有自己的颜色和亮度信息。
而矢量图则是通过数学公式来描述图形，比如一个圆可以用圆心坐标和半径来表示。
位图的优点是能够显示丰富的细节，但放大时会出现锯齿；矢量图则无论放大缩小都不会失真，但对于复杂的图像可能表现力不足。
接下来是图形的变换。
这包括平移、旋转、缩放等操作。
想象一下，我们在屏幕上移动一个图形，这背后就是通过数学计算来实现图形的位置和形状的改变。
还有投影变换，它能把三维的物体投影到二维的屏幕上，让我们看到立体的效果。
渲染也是计算机图形学中的关键环节。
渲染就是把三维的场景转化为二维的图像。
这涉及到光照模型、材质属性、纹理映射等技术。
光照模型决定了物体表面如何反射光线，从而呈现出不同的亮度和颜色。
材质属性描述了物体的表面特性，比如光滑还是粗糙。
纹理映射则是给物体表面贴上图片，增加真实感。
在计算机图形学中，还有一个重要的部分是图形的交互技术。
比如，我们通过鼠标、键盘等输入设备来控制图形的操作，或者通过触摸屏幕来与图形进行互动。
这让我们能够更加方便和直观地使用图形应用程序。
另外，计算机图形学在很多领域都有着广泛的应用。
在游戏开发中，精美的游戏画面离不开图形学技术的支持。
电影特效也是如此，那些令人惊叹的科幻场景和奇幻生物都是通过图形学创造出来的。
计算机图形学知识点大全
计算机图形学知识点大全计算机图形学是计算机科学中的一个重要分支，涵盖了图像处理、计算机视觉、图形渲染等多个领域。
本文将介绍计算机图形学的一些重要知识点，帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、基础概念1. 图形学概述：介绍计算机图形学的定义、发展历史以及应用领域。
2. 图像表示：探讨图像的表示方法，包括光栅图像和矢量图像，并介绍它们的特点和应用场景。
3. 坐标系统：详细介绍二维坐标系和三维坐标系，并解释坐标变换的原理和应用。
二、图像处理1. 图像获取与预处理：介绍数字图像的获取方式和常见的预处理方法，如去噪、增强和平滑等。
2. 图像特征提取：讲解图像特征提取的基本概念和方法，例如边缘检测、角点检测和纹理特征提取等。
3. 图像分割与目标识别：介绍常见的图像分割算法，如阈值分割、基于区域的分割和基于边缘的分割等，以及目标识别的原理和算法。
三、计算机视觉1. 相机模型：详细介绍透视投影模型和针孔相机模型，并解释摄像机矩阵的计算和相机标定的方法。
2. 特征点检测与匹配：讲解常用的特征点检测算法，如Harris 角点检测和SIFT特征点检测，并介绍特征点匹配的原理和算法。
3. 目标跟踪与立体视觉：介绍目标跟踪的方法，如卡尔曼滤波和粒子滤波，以及立体视觉的基本原理和三维重建方法。
四、图形渲染1. 光栅化：详细介绍光栅化的原理和算法，包括三角形光栅化和线段光栅化等。
2. 着色模型：介绍常见的着色模型，如平面着色、高光反射和阴影等，并解释经典的光照模型和材质属性。
3. 可视化技术：讲解常用的可视化技术，如体数据可视化、流场可视化和虚拟现实等，以及它们在医学、工程等领域的应用。
五、图形学算法与应用1. 几何变换：介绍图形学中的几何变换，包括平移、旋转、缩放和矩阵变换等，并解释它们在图形处理和动画中的应用。
2. 贝塞尔曲线与B样条曲线：详细介绍贝塞尔曲线和B样条曲线的定义、性质和应用，以及它们在曲线建模和动画设计中的重要作用。
考研计算机图形学知识点浓缩
考研计算机图形学知识点浓缩计算机图形学是计算机科学和数学的一个重要分支，研究如何使用计算机生成、处理和显示图像。
在考研中，计算机图形学是一个重要的考点，涉及到的知识点非常丰富。
本文将对考研计算机图形学的知识点进行浓缩整理，以帮助考生更好地备考。
一、图形学基础知识图形学基础知识是考研计算机图形学的基础，主要包括图形的表示方法、颜色模型、坐标变换和曲线与曲面等内容。
1. 图形的表示方法图形的表示方法主要包括点、线段和多边形。
点是图形的基本单元，线段由两个点组成，多边形由多个线段组成。
这些基本图形的表示方法是计算机图形学中的基础。
2. 颜色模型颜色模型是图形的另一个重要特征，常用的颜色模型有RGB模型和CMYK模型。
RGB模型是通过红、绿、蓝三个颜色通道的组合来表示颜色，CMYK模型则是通过青、洋红、黄和黑色四个颜色通道的组合来表示颜色。
3. 坐标变换坐标变换是将一个图形从一个坐标系转换到另一个坐标系的过程，常见的坐标变换包括平移、旋转和缩放。
这些坐标变换操作可以改变图形的位置、方向和大小。
4. 曲线与曲面曲线与曲面是计算机图形学中的重要概念，常见的曲线有直线、二次曲线和三次贝塞尔曲线等。
曲面则是曲线在三维空间中的推广，常见的曲面有球面、圆柱体和圆锥体等。
二、图形学渲染技术图形学渲染技术是计算机图形学中的核心内容，主要包括光栅化、着色和阴影等技术。
1. 光栅化光栅化是将图形从矢量形式转换为像素形式的过程，也是计算机图形学中最基本的操作。
光栅化的过程包括扫描转换、裁剪和填充等操作。
2. 着色着色是给图形添加颜色的过程，常见的着色方法有平直着色、Gouraud着色和Phong着色等。
这些着色方法根据光照模型对图形进行颜色计算，使得图形看起来更加逼真。
3. 阴影阴影是图形学中模拟光照效果的一个重要技术，常见的阴影类型有平行光阴影和透视阴影。
通过阴影技术，可以增强图形的立体感和真实感。
三、三维图形学三维图形学是计算机图形学的一个重要分支，主要研究三维空间中的图形处理和显示技术。
计算机图形学编程的基础知识与技术
计算机图形学编程的基础知识与技术计算机图形学编程是一门涉及计算机图像处理和图形显示的学科，它在现代科技领域中扮演着重要的角色。
通过计算机图形学编程，我们可以实现各种各样的图像处理和图形显示效果，使得计算机界面更加美观、直观，提升用户体验。
本文将介绍计算机图形学编程的基础知识与技术，帮助读者了解这一领域的重要性和应用。
一、图形学编程的基础知识1. 坐标系统计算机图形学编程中，我们需要了解坐标系统的概念和使用。
常见的坐标系统有笛卡尔坐标系和极坐标系。
在笛卡尔坐标系中，我们使用x、y轴表示平面上的点，而在极坐标系中，我们使用极径和极角来表示点的位置。
理解坐标系统对于进行图形绘制和变换操作非常重要。
2. 图形基元图形基元是计算机图形学编程中的基本图形元素，如点、线段、多边形等。
了解图形基元的特性和使用方法，可以帮助我们进行图形的绘制和操作。
例如，我们可以使用线段连接两个点来绘制直线，使用多边形填充算法来填充多边形区域等。
3. 图像处理算法图像处理算法是计算机图形学编程中的核心内容之一。
常见的图像处理算法包括图像滤波、边缘检测、图像增强等。
这些算法可以帮助我们对图像进行各种处理，如去噪、锐化、色彩调整等，从而改善图像的质量和效果。
二、图形学编程的技术1. 图形库图形库是计算机图形学编程中常用的工具之一。
图形库提供了一系列的函数和方法，用于绘制图形、处理图像等操作。
常见的图形库有OpenGL、DirectX等。
通过学习和使用图形库，我们可以更加方便地进行图形编程，实现各种图像效果。
2. 三维图形渲染三维图形渲染是计算机图形学编程中的重要技术之一。
通过三维图形渲染，我们可以实现逼真的三维图像显示效果。
三维图形渲染涉及到光照、纹理映射、投影等技术，需要深入理解和掌握相关知识才能实现高质量的渲染效果。
3. 图形用户界面图形用户界面（GUI）是计算机图形学编程中的重要应用之一。
通过GUI，我们可以实现直观、友好的用户界面，提升用户体验。
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而且还具有体的特征
优点:能够表达复杂三维对象的外观形状和界面特征， 能够对其进行着色和渲染，可以对其指定物理属性进行各种 工程计算和分析 缺点:数据量大，对计算机的性能要求高等。
对于实体模型可以通过布尔运算的交、并和差运算实现
各种复杂三维对象的实体建模维图形，除了对图形的 尺寸和位置等几何约束信息以外，一般均包含一些 非几何信息如文字、颜色、线型和层等 这些图形的非几何信息与几何信息一起构成了 完整的图形
2.3.2 视图 视图是工程制图中的概念，即三维实体模型在不同方向 投影面上的投影
本章小结
本章比较系统地介绍了计算机辅助设计技术的基础
知识，包括几何建模的概念、尺寸驱动的概念、几何约束
关系、坐标系的概念、几何模型的概念、参数化设计的概
念、图形的非几何特性、设计空间与视图及视窗的概念等 概念
习题
2.2.3 线型 线型是由线、点和间隔组成的图样 既可以指定全局线型，也可以通过图层指定对象的线型
2.3 设计空间、视图与视窗
2.3.1 模型空间 模型空间就是三维图形建模的工作环境 在模型空间中，既可以创建三维的线框模型、表面模型 和实体模型，也可以创建二维的图形， 模型空间中，同一时刻只能显示模型的一个视图 2.3.2 图纸空间 图纸空间也称为布局空间，可以把它看作是绘图纸的平面 当需要把一个三维模型的不同视图绘制在一张图纸上时， 就需要在图纸空间中设计图形
图形的变化将会引起尺寸标注的变化，同样，尺寸标注的 变化也会引起图形的变化
这样就为设计提供了极大的方便
2.1.4 图元的拓扑信息
图元的相对位置
图元的拓扑信息主要包括 连接关系
这些关系除了可以用尺寸进行约束以外，一般还可 以使用一些约定的几何约束关系来实现这些几何约束
这些几何约束关系一般包括水平、垂直、平行、共
的位置插入到当前的图形中，从而避免每次重复绘制 相同的图形，这样可以大大的提高绘图的效率。
2.1.7 几何模型的概念
用计算机绘制的表示三维对象的图形一般 称为三维几何模型。
根据造型方法不同，可以将三维几何模型 分为线框模型、表面模型和实体模型
2.1.8 线框模型 线框模型是对三维对象的轮廓描述 由描述对象的线段和曲线组成 线框模型的结构简单，但不能表达三维对象的面和体的特 征 优点： 存储的数据量少，生成的速度快。 缺点：
1．基本的图形元素有哪些？ 2．计算机辅助设计中常用的曲线有哪些？ 3．基本图元的常用关键点有哪些？ 4．什么是尺寸驱动，它有什么作用？ 5．什么是参数化设计，它有什么作用？ 6．常用的约束关系有哪些？ 7．什么是世界坐标系，它有什么作用？ 8．什么是用户坐标系，它有什么作用？ 9．图块或图组有什么作用？
2.2.1 文字 1）文本使用的字库 现在的CAD系统一般都使用操作系统的字库 2）字体
3）字号
4）文字的几何属性
2.2.2 颜色 颜色的应用可以分为两个阶段： 一个阶段是在图形的绘制过程中，指定不同的图形元素以不
同的颜色
另一个阶段是在图形的着色或渲染阶段，给着色或渲染对象 指定不同的着色或渲染颜色 所谓全局颜色是指该图形文件中的所有图形具有同一种颜色
线、相切、同心、相等和对称等
2.1.5 坐标系的概念
1．世界坐标系 其原点和坐标轴的方向始终固定不变
世界坐标系有时又被称为绝对坐标系
2．用户坐标系
用户坐标系又称相对坐标系
它是由用户自己创建的坐标系
2.1.6 图块与图组的概念
图块或图组就是将一组整体的图形，组成一个独立的
图形块或图形组，在需要的时候把这一组图形按指定
容易造成歧义性
无法指定以物理属性，无法用于工程分析等
2.1.9 表面模型
表面模型用面描述三维对象的轮廓
优点：
能够表达复杂的曲面形状
能够对模型着色和渲染， 缺点： 不能对其指定其他的诸如体积、重心等物理属性，无法用 于工程分析等
2.1.10 实体模型 实体模型是三维对象的真实表达，它不仅具有线和面的特征，
计算机辅助设计
主讲： 阮培英 maryruan@
第 2章
计算机辅助设计
的基础知识
2.1
几何建模
2.1.1 图形元素的概念 一个几何模型或一个图形，不管它有多么复杂，都是由 基本的图形元素组成的，这些基本图形元素简称为图元 （primitive或entity） 对于一个计算机辅助设计系统，基本的绘图工具就是这 些图元的建立工具 点 直线 圆、圆弧 基本图元 椭圆、椭圆弧 Bè zier曲线 曲线 B样条曲线（B-Spline） 非均匀有理B样条曲线
2.1.2 图元的几何信息 尺寸的大小 图元的主要几何信息包括 位置的关系
图形的大小是由尺寸标注表示的， 尺寸标注是图形设计中的一项重要内容
2.1.3 尺寸驱动的概念
尺寸标注
只是对已有图形标注上尺寸 图形的变化不一定引起尺寸标注的变化，反之，尺寸标注 的变化也不会引起图形的变化。
尺寸驱动
将图形与尺寸标注关联起来