计算机图形学--第二讲 计算机图形系统简介(讲义)
计算机图形系统功能结构1
2图形硬件系统
图形软件系统
3
4OpenGL 简介（自学）
2.1 计算机图形系统功能结构
一个计算机图形系统至少应具有计算、存储、输入、输出和交互等基本功能，各功能之间的关系如下：
2.1 计算机图形系统功能结构
计算功能
的表示及其求交、分类（用于图形的集合运算）；
2.1 计算机图形系统功能结构
存储功能
各种图形的几何数据及图形之间的相互关系以及各种属性信息，并可基于设计人员的要求快速方便地实现对有关信息的实时检索和对图形的删除、增加、修改等操作。
图形的形状、尺寸，必要的参数和各种绘图命令输入到计算机中，从而构造更复杂的几何图形。其中约束条件、属性参数都是必不可少的。
2.1 计算机图形系统功能结构
输出功能
保存分析计算的结果或交互需要的图形和非图形信息。根据对输出结果的精度、形式和时间等的不同要求，相应的有多种不同的输出设备。
交互功能
通过观察屏幕上显示的计算结果和图形，利用选择、定位等手段对不满意的部分进行修改。另外，可以由系统追溯到以前的工作步骤，跟踪检索出出错的地方，同时对设计者或操作员输入的错误给以必要的提示和帮助。
计算机图形系统功能结构1
2图形硬件系统
图形软件系统
3
4OpenGL 简介（自学）
2.2 图形硬件系统
键盘
图形系统的字母数字键盘是原始的文本串输入工具，
可以进行屏幕坐标的输入、菜单选择和图形功能选择。
键盘设备最重要的功能特征是它产生一个和按下的键
唯一对应的码（如
通用键盘都包含光标控制键和功能键。前者用来选择
被显示的对象或通过定位屏幕光标来确定坐标位置，
后者允许用户以单一击键的方式输入常用的操作。
键盘中还常常包含数字键盒，用来快速输入数值数据。
2.2 图形硬件系统
鼠标
鼠标是给屏幕光标定位的小型手持设备，它在平面上的相对移动可以测量出来。
鼠标通常有一个、两个或三个按钮，用来给出某些操作的执行信号。
机械鼠标底部滑轮的移动被转换成用于确定移动方向和数量的数字值。光学鼠标在专门的鼠标衬板上移动，衬板上交替着亮线和
暗线的网格，鼠标移动时，每次穿过暗线，反射光线都会被中断，
产生的脉冲数量和穿过的暗线数量相等，用来向计算机报告鼠标
的移动。
鼠标是相对设备，可以在某一位置拿起，移动，然后再在另一位置放下，而不改变所报告的位置，因而鼠标可用作屏幕光标位置
的相对变化。。
2.2 图形硬件系统
光笔
光笔的笔尖处开有一个圆孔，荧光屏的光通过这个孔进入光笔。
光笔的头部有一个透镜组，把所收集的光聚集至光导纤维的一个端面上，光导纤维再把光引至光笔另一端的光电倍增管，从而将光信号转换成电信号，经过整形后输出一个有合适信噪比的逻辑电平，并作为中断信号送给计算机和显示器的显示控制器。
2.2 图形硬件系统
数字化仪：
标位置的常用设备，可用来输入二维或三维空间的坐
标值，是一种把图形转变为计算机能接受的数字形式
的专用设备。
2.2 图形硬件系统
数字化仪工作原理：
应技术。在一块布满金属栅格的
绝缘平面板上放置一个可移动的
定位设备，当电流通过该定位设
备上的电感线圈时，会产生相应
的磁场，使其正下方的金属栅格
上产生相应的感应电流。根据已
产生电流的金属栅格的位置，判
断出定位设备当前所处的坐标位
置。这种位置信息传送给计算机，
就实现了图形的数字化。
2.2 图形硬件系统
手写输入板：
图形显示器一起使用，也可以单独使用，后者中的输
入板就是通常所说的数字化仪。
2.2 图形硬件系统
手写输入板工作原理：
由一平板和一支触笔或游标组
成，触笔用来拾取输入板表面
的位置坐标。通常，触笔对输
入板的接近也可以感知到。当
和
馈是一个称为光标的小跟踪符
号，它能跟随触笔在输入板上
的运动而运动。当单独作为数
字化仪使用时，反馈信息就是
读出的数字。
2.2 图形硬件系统
输入板一般给出二维坐标信息。返回的坐标是以输入
板坐标的形式给出的，再由软件将输入板坐标转换成
用户坐标系或世界坐标系的坐标。
手写输入板多用于交互设计，使用时大多划出一个图
形区，其余部分放置菜单，称为菜单区。图形区与显
示屏之间存在着一种映射关系，这种映射关系是用专
门软件一次性自动建立起来的。一旦建立了这种关系，
屏幕光标将随触笔或游标的移动而移动，如果移出了
图形区范围，屏幕光标将随之消失。
2.2 图形硬件系统
扫描仪
广告画等）扫描并输入到计算机中，以像素信息进行
存储表示的设备。
按采用的固体器件分类，可分为电荷耦合器件
描仪
2.2 图形硬件系统
2.2 图形硬件系统
真实物体的三维信息的输入：
的产生过程中许多零件和样板要进行大规模的生产就必须在计算机中生成三维实体模型，有时这个模型要通过已有的实物零件得到，这时候就需要一种设备来采集实物表面各个点的位置信息。一般的方法是通过激光扫描来实现。这项技术的一个应用就是扫描保存古代名贵的雕塑和其它艺术品的三维信息（右图为美国
小组的扫描雕塑作品的工作现场）。
2.2 图形硬件系统
新的输入设备
一种新的人机界面技术，是自鼠标问世以来最重大的人机交流模式的转变。它充分利用了书写的自然性和墨水丰富的表达能力，将个人计算机强大的计算和处理能力以及纸的易用性结合起来，成为一种以人为中心的技术。
2.2 图形硬件系统
新的输入设备
数据手套可以测量手指的三
维位置和运动，并传送给计
算机，复杂的数据手套还可
以测量肘和腕的运动。数据
手套可包含控制按钮，可作
为输出设备，能够指向、握
紧或推动物体，可用在虚拟
现实系统中。
计算机图形学教程课后习题参考答案.
第一章 1、试述计算机图形学研究的基本内容？ 答：见课本P5-6页的1.1.4节。 2、计算机图形学、图形处理与模式识别本质区别是什么？请各举一例说明。 答：计算机图形学是研究根据给定的描述，用计算机生成相应的图形、图像，且所生成的图形、图像可以显示屏幕上、硬拷贝输出或作为数据集存在计算机中的学科。计算机图形学研究的是从数据描述到图形生成的过程。例如计算机动画制作。 图形处理是利用计算机对原来存在物体的映像进行分析处理，然后再现图像。例如工业中的射线探伤。 模式识别是指计算机对图形信息进行识别和分析描述，是从图形（图像）到描述的表达过程。例如邮件分捡设备扫描信件上手写的邮政编码，并将编码用图像复原成数字。 3、计算机图形学与CAD、CAM技术关系如何？ 答：见课本P4-5页的1.1.3节。 4、举3个例子说明计算机图形学的应用。 答：①事务管理中的交互绘图 应用图形学最多的领域之一是绘制事务管理中的各种图形。通过从简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解，并促使决策的制定。 ②地理信息系统 地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统。利用计算机图形生成技术可以绘制地理的、地质的以及其它自然现象的高精度勘探、测量图形。 ③计算机动画 用图形学的方法产生动画片，其形象逼真、生动，轻而易举地解决了人工绘图时难以解决的问题，大大提高了工作效率。 5、计算机绘图有哪些特点？ 答：见课本P8页的1.3.1节。 6、计算机生成图形的方法有哪些？ 答：计算机生成图形的方法有两种：矢量法和描点法。 ①矢量法：在显示屏上先给定一系列坐标点，然后控制电子束在屏幕上按一定的顺序扫描，逐个“点亮”临近两点间的短矢量，从而得到一条近似的曲线。尽管显示器产生的只是一些短直线的线段，但当直线段很短时，连成的曲线看起来还是光滑的。 ②描点法：把显示屏幕分成有限个可发亮的离散点，每个离散点叫做一个像素，屏幕上由像素点组成的阵列称为光栅，曲线的绘制过程就是将该曲线在光栅上经过的那些像素点串接起来，使它们发亮，所显示的每一曲线都是由一定大小的像素点组成的。当像素点具有多种颜色或多种灰度等级时，就可以显示彩色图形或具有不同灰度的图形。 7、当前计算机图形学研究的课题有哪些？ 答：见课本P10-11页的1.4节。
图像处理课后习题
第一章绪论 1. 模拟图像处理与数字图像处理主要区别表现在哪些方面？ （什么是图像？什么是数字图像？什么是灰度图像？模拟图像处理与数字图像处理主要区别表现在哪些方面？） 图像：是对客观对象的一种相似性的、生动性的描述或写真。 数字图像：一种空间坐标和灰度均不连续的、用离散数字（一般用整数）表示的图像。 灰度图像：在计算机领域中，灰度数字图像是每个像素只有一个采样颜色的图像。在数字图像领域之外，“黑白图像”也表示“灰度图像”，例如灰度的照片通常叫做 “黑白照片”。 模拟图像处理与数字图像处理主要区别：模拟图像处理是利用光学、照相方法对模拟图像的处理。（优点：速度快，一般为实时处理，理论上讲可达到光的速度, 并可同时并行处理。缺点：精度较差，灵活性差，很难有判断能力和非线性处理能力） 数字图像处理（称计算机图像处理，指将图像信号转换成数字格式并利用计算机对数据进行处理的过程）是利用计算机对数字图像进行系列操作，从而达到某种预期目的的技术.（优点：精度高，内容丰富，可进行复杂的非线性处理，灵活的变通能力，一只要改变软件就可以改变处理内容） 2. 图像处理学包括哪几个层次？各层次间有何区别和联系？ 数字图像处理可分为三个层次：狭义图像处理、图像分析和图像理解。狭义图像处理是对输入图像进行某种变换得到输出图像，是一种图像到图像的过程。 图像分析主要是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量，从而建立对图像目标的描述，图像分析是一个从图像到数值或符号的过程。 图像理解则是在图像分析的基础上，基于人工智能和认知理论研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系，对图像内容的含义加以理解以及对原来客观场景加以解译，从而指导和规划行动。 区别和联系：狭义图像处理是低层操作，它主要在图像像素级上进行处理，处理的数据量非常大；图像分析则进入了中层，经分割和特征提取，把原来以像素构成的图像转变成比较简洁的、非图像形式的描述；图像理解是高层操作，它是对描述中抽象出来的符号进行推理，其处理过程和方法与人类的思维推理有许多类似之处。 3. 图像处理与计算机图形学的区别与联系是什么？ 数字图像处理，是指有计算机及其它有关的数字技术，对图像施加某种运算和处理，从而达到某种预期的目的，而计算机图形学是研究采用计算机生成，处理和显示图形的一门科学。 二者区别：研究对象不同，计算机图形学研究的研究对象是能在人的视觉系统中产生视觉印象的事物，包括自然景物，拍摄的图片，用数学方法描述的图形等，而数字图像处理研究对象是图像；研究内容不同，计算机图像学研究内容为图像生成，透视，消阴等，而数字图像处理研究内容为图像处理，图像分割，图像透析等；过程不同，计算机图像学是由数学公式生成仿真图形或图像，而数字图像处理是由原始图像处理出分析结果，计算机图形与图像处理是逆过程。 结合每个人的本专业学科、工作应用，谈谈数字图像处理的关系或在本专业学科中的应用。 检测技术与自动化装置是把自动化、电子、计算机、控制工程、信息处理、机械等多种
计算机图形学课程设计书
计算机图形学课程设计 书 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
课程设计(论文)任务书 理学院信息与计算科学专业2015-1班 一、课程设计(论文)题目：图像融合的程序设计 二、课程设计(论文)工作： 自2018 年1 月10 日起至2018 年1 月12日止 三、课程设计(论文) 地点: 2-201 四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的 （1）熟悉Delphi7的使用，理论与实际应用相结合，养成良好的程序设计技能；（2）了解并掌握图像融合的各种实现方法，具备初步的独立分析和设计能力；（3）初步掌握开发过程中的问题分析，程序设计，代码编写、测试等基本方法；（4）提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力； （5）在实践中认识、学习计算机图形学相关知识。 2．课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）研究课程设计任务，并进行程序需求分析； （2）对程序进行总体设计，分解系统功能模块，进行任务分配，以实现分工合作；（3）实现各功能模块代码； （4）程序组装，测试、完善系统。 2）创新要求： 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改进界面、增加功能或进行代码优化。
3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文 （2）论文包括封面、设计任务书（含评语）、摘要、目录、设计内容、设计小结（3）论文装订按学校的统一要求完成 4）参考文献： （1）David ，《计算机图形学的算法基础》，机械工业出版社 （2）Steve Cunningham，《计算机图形学》，机械工业出版社 （3） 5）课程设计进度安排 内容天数地点 程序总体设计 1 实验室 软件设计及调试 1 实验室 答辩及撰写报告 1 实验室、图书馆 学生签名： 2018年1月12日 摘要 图像融合是图像处理中重要部分，能够协同利用同一场景的多种传感器图像信息，输出一幅更适合于人类视觉感知或计算机进一步处理与分析的融合图像。它可明显的改善单一传感器的不足，提高结果图像的清晰度及信息包含量，有利于更为准确、更为可靠、更为全面地获取目标或场景的信息。图像融合主要应用于军事国防上、遥感方面、医学图像处理、机器人、安全和监控、生物监测等领域。用于较多也较成熟的是红外和可见光的融合，在一副图像上显示多种信息，突出目标。一般情况下，图像融合由
计算机图形学与图像处理教案
精编资料 了解图形学与图像处理的发展,应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果;理解图形学与图像处理对图元以及图像的分析与理解的以及二维与三维形状重建等;... 图形,图像 计算机图形学与图像处理教案 学时：36，其中讲授26学时，上机10学时。 适用专业：信计专业与数学专业。 先修课程：高等数学、线性代数、数据结构、VC++或者C# 一、课程的性质、教育目标及任务： 计算机图形学与图像处理实际上是两门课程的一个综合。这是一门研究图形学与图像处理的基本理论、方法及其在智能化检测中应用的学科，是计算机科学与技术等电子信息类本科专业的专业课。 本课程侧重于对图形学的基本图元的基本生成，以及图像处理中对图像在空间域与频率域的基本处理算法的研究。并对图形学与图像处理基本理论和实际应用进行系统介绍。目的是使学生系统掌握图形学与图像处理的基本概念、原理和实现方法，学习图形学与图像处理分析的基本理论、典型方法和实用技术，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的基础。 二、教学内容基本要求： 1．了解图形学与图像处理的发展、应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果； 2．理解图形学与图像处理对图元以及图像的分析与理解的以及二维与三维形状重建等； 3．掌握图形学与图像处理中最基本、最广泛应用的概念、原理、理论和算法以及基本技术和方法； 4．能够运用一门高级语言编写简单的图形学与图像处理软件，实现各种图形学与图像处理的算法。 三、主要教学内容：
学习图形学的基本概念，了解光栅显示系统的原理；掌握基本图元的生成算法：直线的生成算法、曲线的生成算法、多边形的生成算法；掌握区域填充、线段剪裁以及多边形的剪裁；掌握图元的几何变换、以及投影的基本理论。 了解图像的概念；图像数字化的基本原理：取样、量化、数字图像的表示；线性系统理论在图像变换，滤波中的应用：线性系统理论、离散图像变换、小波变换；图像编码压缩、增强，以及复原的基本方法：无失真压缩、有失真压缩、变换编码、压缩标准、图像滤波原理、复原滤波器、直方图运算、点运算；图像识别的基本原理和方法：图像分割、图像分析、图像分类； 四、学时安排 总课时72学时，图形学36学时，其中包括26个学时讲授，10个学时上机；图像处理36学时，其中包括26个学时讲授，10个学时上机； 五、参考书目： (1),
计算机图形学第二版课后习题答案
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） 习题答案
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) 当d>0时, d2=y i+2-k(x i-1.5)-b 增量为1+k =d1+1+k
图形学场景设计
图形学场景设计
计算机图形学课程设计报告 题目自然场景设计 院（系、部） 专业班级 学号
姓名成绩
1 设计目的与要求 1.1设计题目 自然场景设计 1.2 设计目的 以小组合作的方式绘制一个自然场景，给绘制的实体添加纹理光照效果，进一步巩固所学知识，提高团队合作能力 1.3 设计要求 （1）采用真实感图形学技术设计一个自然场景（2）模拟出水、云、山体等至少三种景物（3）实现场景的漫游 （4）对设计出的图像进行光照处理 （5）将图片的纹理贴附到物体表面 2 总体设计 2.1 功能简介 创建一个900*600的Windows窗口，在窗口中显示冰箱、电灯、茶壶三个实体，根据电灯位置在
地面上绘制个实体的投影；为茶壶添加纹理；利用键盘的方向键控制冰箱旋转，实现场景漫游2.2 功能模块图 主 初始化实体绘键盘操 作函数 电灯冰箱 茶壶 2.3 软件各模块功能介绍 2.3.1冰箱和茶壶的绘制 由四边形拼接出冰箱，通过平移旋转函数放置到指定位置，同时实现茶壶的绘制，在茶壶上添加纹理效果，通过平移旋转变换放置到冰箱上面2.3.2顶灯的绘制
绘制出一个带灯罩的电灯，并且将光源放置在灯泡的位置 2.3.3 设置光照 设置光照的各种参数，为场景添加光照效果，让实体具有立体效果 2.3.4 纹理图片生成 用数组存储一幅自己设计的纹理图片，方便实体添加纹理效果时的调用 2.3.5 影子生成 根据需求为场景中的实体添加阴影效果，使得场景效果更加逼真 2.3.6 法向量设置 为场景设置法向量，确保实体在不同的角度都能被看到 3 详细设计及关键代码 3.1 光照模块详细设计 3.1.1 光照设置功能 设置光照的各种参数，为场景添加光照效果，让实体具有立体效果 3.1.2 光照设置设计
计算机图形学课程教学大纲
《计算机图形学》课程教学大纲一、课程基本信息 课程代码：110053 课程名称：计算机图形学 英文名称：Computer Graphics 课程类别：专业课 学时：72 学分： 适用对象：信息与计算科学专业本科生 考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%） 先修课程：高级语言程序设计、数据结构、高等代数 二、课程简介 中文简介： 计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科。它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：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已经成为信息领域的一个重要发展趋势。通过本课程的学习，使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，理解图形绘制的基本算法，学会初步图形程序设计。 英文简介： Computer Graphics is the subject which concerned with how computer builds， processes and shows graphics. Its importance has been shown in people’s more and more intensively need for harmony human-machine interface. Graphics user interface has become an important part of software. It is a significant trend to show abstract conception or data in graphics way. Through the learning of this course, students could master Computer Graphics’basic theories and methods，understand graphics basic algorithms and learn how to design basic graphics program. 三、课程性质与教学目的 《计算机图形学》是信息与计算科学专业的一门主要专业课。通过本课程的学习，使学生掌握基本的二、三维的图形的计算机绘制方法，理解光栅图形生成基本算法、几何造型技术、真实感图形生成、图形标准与图形变换等概念和知识。学会图形程序设计的基本方法，为图形算法的设计、图形软件的开发打下基础。 四、教学内容及要求 第一章绪论 (一)目的与要求 1.掌握计算机图形学的基本概念； 2.了解计算机图形学的发展、应用； 3.掌握图形系统的组成。
计算机图形学简明教程张彩明版第6章习题参考答案
习题参考答案 6.1交互式绘图系统基本的交互任务有哪些？ 答：1定位，2笔画，3定值，4选择，5拾取，6字符串，7三维交互。 6.2编写程序实现橡皮筋技术画直线和圆。 答：思想：首先将绘图模式设定为异或。 画直线时，点击鼠标左键，光标所在位置即为直线的起点，用鼠标牵引光标移动，当前光标所在位置即认为是直线的终点。光标从原位置移动到新位置时，首先在起点与原位置之间画一条直线，因为是异或模式，原有直线变为不可见，然后再在起点与新位置之间画一条直线，作为当前直线。 画圆时，点击鼠标左键，光标所在位置即为圆的圆心，用鼠标牵引光标移动，当前光标所在位置与圆心的距离即被认为是圆的半径。当鼠标牵引光标从原位置移动到新位置时，首先在以圆心与原位置的距离为半径画圆，因为是异或模式，原有的圆变为不可见，然后再以圆点与新位置的距离为半径画圆，作为当前圆。 6.3引力场是人机交互中的常见的辅助技术，它能给用户带来什么便利？设计人员在 设计引力场的时候需要注意什么问题？ 答：用户用光标进行选图操作时，引力场的使用可使光标较容易地定位在选择区域小的图形上。设计人员在设计引力场时，引力场的大小要适中，外形应与其所含图形的外形一致。 6.4图形模式和图像模式下，拖拽的处理方法有什么不同？ 答：图形模式下的拖拽是在异或的绘图模式下进行的。首先在原位置再次绘制要拖拽图形，由于自身异或的结果为空，原位置处的图形变为不可见，然后在新位置处绘制图形，实现了图形的拖拽。而图像模式下的拖拽，则是进行了图像的整体移动，即首先在要经过位置处按拖动图像大小保存原有屏幕图像，然后将拖动的图像整体移动到该位置，当图像离开该位置而移动到下一个新位置时，再恢复该位置保存的屏幕图像。图形模式不需要保存屏幕图像，只需在原位置重绘图形。 图像模式需要保存图像经过处的屏幕图像，并在移开后重新显示保存的屏幕图像。 6.5请叙述三种输入控制模式的流程。 答：请求模式下，用户在接收到应用程序请求后才输入数据；应用程序等待用户输入数据，输入结束，才进行处理。程序与输入串行运行。 样本模式下，应用程序与输入设备将各自独立运行，信息的输入和程序中的输入命令无关。设置为取样模式的设备将源源不断地把信息送入数据缓存区，取代原有数据，而不必等待应用程序的输入语句。当应用程序执行到输入指令时，就会把相应物理设备当前的输入值作为取样值加以处理。 事件模式下，输入过程和应用程序并发运作。所有输入数据（或事件）都被存放在一个事件队列中，该队列以事件发生的时间排序。用户在输入设备上完成
计算机图形学中英文课程简介
计算机图形学中英文课程简介 实施和推进“双语教学”是我国高等教育适应国际化趋势、培养富有创新精神和国际视野的复合型高素质人才的重要举措。在学院领导和相关部门的关心和支持下，计算机图形学课程被推荐选为双语教学课程。 计算机图形学课程是国际计算机学科领域的一门主干课程，是国际计算机科学与技术专业本科所开设的必修课程之一。计算机图形学是最令人兴奋并且发展最快的计算机领域之一，已经成为人机交互、可视化、游戏、动画、虚拟/增强现实、计算机仿真、CAD、GIS等共性基础问题。开设本门课程的主要目的是让学生掌握计算机图形学基本内容，为将来的工作和进一步深造打下坚实的基础。 充分发挥多媒体教学的作用，初步实现双语教学，突出教学改革目的。让学生了解计算机图形系统的硬件体系结构、软件架构和典型应用。掌握计算机图形学的基本概念、基本原理、基本算法。重点掌握图形在计算机系统内部显示的全过程，包括：扫描转换、几何变换、投影、剪裁、消隐、颜色理论、交互技术、真实感显示。整个教学过程，采用自顶向下的方法，通过对OpenGL图形的编程和初步应用实践活动，逐步引导学生对图形学理论方法和技术的学习和深化。 学生在学习该门课程时，最好已经具备以下基本知识和技能：已经掌握基本 C /C++编程能力、基本数据结构、几何数学知识、简单线性算法。 教材选用美国原版教材，由新墨西哥大学ANGEL教授所著INTERACTIVE COMPUTER GRAPHICS： A TOP-DOWN APPROACH USING OPENGL (5TH EDITION) 。ANGEL教授自从1997年发布该书第一版以来，一直活跃在计算机图形学领域教学科研第一线。2009该书连续发布到了第5版，被国内外众多大学选为教材和参考书。参考书将采用Addison-Wesley 出版社的The OpenGL Programmer’s Guide (the Redbook中文称为红宝书) 和the OpenGL Reference Manual (The Blue book中文称为蓝宝书)。 Introduction to Computer Graphics Computer graphics has been widely used in human-computer interaction, visualization, game, animation, virtual / augmented reality, computer simulation, computer-aided design (CAD), geographic information system(GIS). The course is an introduction course to computer graphics, which give a broad introduction to Computer Graphics, including software, hardware and applications. A top-down approach will be used in the teaching and studying and OpenGL will be selected as basic programming environment. The prerequisites for the course is that the student should have a good knowledge of programming skills in C (or C++), basic data structures, linked lists, arrays, geometry and simple linear algebra. The outline of course the will be summarized as follows. Part 1: Introduction, Chapter 1, Lectures 1-3, What is Computer Graphics? Applications
计算机图形学课程设计--图形绘制变换教案资料
计算机图形学 实验报告 课程名称 : 计算机图形学 实验名称 :图形绘制与变换学院 : 电子信息工程学院专业 : 计算机科学与技术班级 : 11计科本 01班学号 : 姓名 : 张慧 指导教师 : 王征风 二零一四年
目录 一、引言--------------------------------------------------------------------- 3 二、设计需求----------------------------------------------------------------- 4 设计目标--------------------------------------------------------------- 4设计环境--------------------------------------------------------------- 4 VC++ -------------------------------------------------------------- 4 MFC --------------------------------------------------------------- 4设计题目及要求 -------------------------------------------------------- 5总体流程图------------------------------------------------------------ 5三、课程设计原理------------------------------------------------------------- 5 实现的算法------------------------------------------------------------- 5 Bresenham算法画直线------------------------------------------------ 6中心点算法画圆和椭圆------------------------------------------------ 6图形变换的基本原理 ----------------------------------------------------- 8平移变换 ----------------------------------------------------------- 8 旋转变换 ---------------------------------------------------------- 8 比例变换 ---------------------------------------------------------- 9四、总体设计与功能实现 ------------------------------------------------------- 9 主要界面设计 ----------------------------------------------------------- 9设置颜色界面 ----------------------------------------------------------- 9界面设置代码 ------------------------------------------------------- 9 运行结果 ---------------------------------------------------------- 10二维线画图元实现 ------------------------------------------------------ 10画多边形功能的实现 --------------------------------------------------- 14画Bezier曲线功能的实现----------------------------------------------- 15
计算机图形学总结
1、图形学简介 1.1、解释计算机图形学中图形与图像两个概念的区别。 答：图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图。即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等；而图像是由扫描仪、摄像机等输入设备捕捉实际的画面产生的数字图像，是由像素点阵构成的位图。（百度知道） ·从广义上说，凡是能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称为图形。它包括人年说观察到的自然界的景物，用照相机等设别所获得的图片，用绘图工具绘制的工程图，各种人工美术绘画和用数学方法描述的图形等。 ·图形学中的图形一般是指由点、线、面、体等几何要素(geometric attribute)和明暗、灰度（亮度）、色彩等视觉要素(visual attribute)构成的，从现实世界中抽象出来的图或形。图形强调所表达对象的点、线、面、结构等几何要素。 ·而图像则只是指一个二维的像素集合，至于这个集合所构成的图案的意义、几何元素等，计算机并不知晓。可以一条直线作比方来说明。 1.2、解释“计算机图形学” 研究的主要内容。 答：是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。（百度百科） ·Modeling建模 构建三维模型的场景 ·Rendering 绘制(渲染) 渲染的三维模型，计算每个像素的颜色。颜色是有关照明，环境，对象材料等。 ·Animation动画 1.3、能列举计算机图形学的一些应用实例。 答：CAD工业制造仿真、电影特效合成、3D动画、3D游戏…… 2、Graphic Devices in Computer System 2.1、了解图形输出设备中“阴极射线管(CRT)”的主要工作原理。 答：显示屏、电子枪、和偏转控制装置三部分组成。当灯丝被加热时，电子枪阴极释放出电子，电子经过聚焦系统和加速系统后形成电子束，经过偏转控制装置时轨迹发生变化，打在显示屏磷粉涂层上发光。 ·Storing: 为每个象素设置一个电容维持一定的电压，使象素持续发光。 ·Refresh: 不断重复轰击像素，使其不断重复发光；由于人眼的视觉暂留效应，就会产生象素持续发光的印象。 2.2、解释“随机扫描显示器”与“光栅扫描显示器”的不同。 答：随机扫描显示器显示图形时，电子束的移动方式是随机的,电子束可以在任意方向上自由移动，按照显示命令用画线的方式绘出图形，因此也称矢量显示器。而光栅扫描显示器显示图形时，电子束依照固定的扫描线和规定的扫描顺序进行扫描。电子束先从荧光屏左上角开始，向右扫一条水平线，然后迅速地回扫到左边偏下一点的位置，再扫第二条水平线，照此固定的路径及顺序扫下去，直到最后一条水平线，即完成了整个屏幕的扫描。随机扫描显示器依靠显示文件对屏幕图形进行刷新；光栅扫描显示器则依靠帧缓存实现对屏幕图形的刷新。 ·随机扫描显示器（向量显示器）：控制电路比较复杂，不适于显示非常复杂的图像，已基本被淘汰。 ·光栅扫描显示器：似乎很笨，但控制简单，可绘制任意复杂的图像，故远远优于vector display；出现以后迅速成为主流，并大大促进了图形学的发展（因其能够绘制任意复杂的图像）。也有采用隔行扫描的，即先扫描所有偶数行，再扫描所有奇数行。
计算机图形学作业答案
计算机图形学作业答案 第一章序论 第二章图形系统 1．什么是图像的分辨率？ 解答：在水平和垂直方向上每单位长度（如英寸）所包含的像素点的数目。 2．计算在240像素/英寸下640×480图像的大小。 解答：（640/240）×(480/240)或者（8/3）×2英寸。 3．计算有512×512像素的2×2英寸图像的分辨率。 解答：512/2或256像素/英寸。 第三章二维图形生成技术 1．一条直线的两个端点是（0，0）和（6，18），计算x从0变到6时y所对应的值，并画出结果。 解答：由于直线的方程没有给出，所以必须找到直线的方程。下面是寻找直线方程（y ＝mx＋b）的过程。首先寻找斜率： m ＝⊿y/⊿x ＝（y 2－y 1 ）/（x 2 －x 1 ）＝（18－0）/(6－0) ＝ 3 接着b在y轴的截距可以代入方程y＝3x＋b求出 0＝3（0）＋b。因此b＝0，所以直线方程为y＝3x。 2．使用斜截式方程画斜率介于0°和45°之间的直线的步骤是什么？ 解答： （1）计算dx：dx＝x 2－x 1 。 （2）计算dy：dy＝y 2－y 1 。 （3）计算m：m＝dy/dx。 （4）计算b: b＝y 1－m×x 1 （5）设置左下方的端点坐标为（x，y），同时将x end 设为x的最大值。如果 dx < 0，则x＝x 2、y＝y 2 和x end ＝x 1 。如果dx > 0,那么x＝x 1 、y＝y 1 和x end ＝x 2 。 （6）测试整条线是否已经画完，如果x > x end 就停止。 （7）在当前的（x，y）坐标画一个点。 （8）增加x：x＝x＋1。 （9）根据方程y＝mx＋b计算下一个y值。 （10）转到步骤（6）。 3．请用伪代码程序描述使用斜截式方程画一条斜率介于45°和－45°（即|m|>1）之间的直线所需的步骤。
计算机图形学课程示范性教学设计
软件学院《计算机图形学》课程示范性教学设计 一、本课程教学方法 1. 教学方法 概述：教学手段以多媒体教学为主、板书教学为辅，考虑到本课程内容多、学时少的特点，教学方法采用基础算法详细讲解、高级应用以专题讲座形式介绍的金字塔式教学方法，即对本科生应掌握的基本内容先详细介绍，以便学生上机时可以直接动手编程实现，然后对后面稍难一些的内容采用专题讲座的形式，即每次课介绍一个专题，既有“点”的深度，又有“面”的广度，点面结合，相辅相成，以达到在有限的学时内、开阔学生视野、提高学生学习兴趣的目的。 (1) 从宏观上介绍计算机图形学的研究内容及其应用领域。 (2) 选择一些常用的、经典的计算机图形学算法详细介绍。 (3)为了加深学生对算法实现过程的理解，强调理论联系实际的重要性，通过编程演示算法的实现结果，并借助于动画软件Flash演示算法的执行过程。 2．建议开课学期：第5学期 3．建议教学形式与教学方法：多媒体授课 二、各部分重点及难点 概述：本课程主要内容包括计算机图形学的研究内容、发展与应用，图形输入输出设备，图形显示原理，图形软件标准，基本图形生成算法，图形几何变换与裁剪，自由曲线和曲面，三维实体造型，分形几何造型，分形艺术，隐藏面消除，光照模型，颜色模型，光线跟踪，纹理细节模拟，常用的计算机动画技术和软件等。 第1章绪论 主要知识点：计算机图形学的研究内容及其与相关学科的关系，计算机图形学的发展与应用 主要能力点：通过阅读文献了解计算机图形学软硬件方面的最新研究进展，提高跟踪学科前沿能力、把握学科方向能力、进行文献检索、文献阅读和文献综述的能力。 主要素质点：科研工作人员的基本素质——把握学科方向、文献检索、阅读和综述 重点：计算机图形学的研究内容 难点：计算机图形学与相关学科的关系 第2章图形输入输出设备 主要知识点：交互式计算机图形处理系统的组成，图形输入输出设备，显示器分类，光栅扫描图形显示原理 主要能力点：通过阅读文献了解在图形输入、输出设备方面的最新研究进展，提高跟踪学科前沿能力、把握学科方向能力、进行文献检索、文献阅读和文献综述的能力。 主要素质点：科研工作人员的基本素质——把握学科方向、文献检索、阅读和综述
计算机图形学简介及未来应用和发展方向
计算机图形学简介及未来应用和发展方向 姓名: 王清晓 专业班级: 信计试点10 学号: 201011011114
摘要： 客观世界的事物是多姿多彩的，而呈现的往往是他们的外观，通过外观人们进一步研究他们。以图片的表现形式展示信息成为一种很直接的表现形式，与其他的表现形式相比，图形更容易记忆并且为人们所理解，能更加直观的表现出来。随着科技发展，人们开始用计算机来处理图形信息，计算机图形学因此诞生，随即成为一个人们探索的一个新的领域。 一．计算机图形学起源 1950年，麻省理工学院的显示器显示了简单的图形。交互式图形终端随之诞生。在20实际50年代，计算机还不适应交互式使用，计算机图形学发展缓慢，那时的计算机主要用于大量数据的冗长的数据计算，50年代末期，交互式计算机诞生，随即计算机图形学开始走进人们的视野。这一时期计算机图形学得到了史无前例的飞速发展。 1962年麻麻省理工学院的Ivan E.sutherland发表了题为“人—机图形通信系统”的论文，向人们证实了图形显示是一个极其具有生命力有前途的研究领域。60年代中期，计算机图形学进入了发展的黄金年代。 70年代计算机图形学发展大有收获，这些技术广泛应用到了计算机辅助设计，事务管理，过程控制，教育等诸多领域。20
世纪90年代以来，科学计算的可视化，虚拟现实环境的应用又向计算机图形学提出了诸多问题，使得三维及多维图形学在真实性和实时性方面有了巨大的发展。 计算机图形学是人机交互最有效的最通俗的手段。计算机图形的显示对用户有强大的吸引力，直观清晰的特性拓展了其应用范围。集成电路的发展为图形学提供了坚强的硬件支持，图形学也使得硬件的工作效率大幅度提高。这一学科必将继续且长期持续发展。 二：计算机图形学简介 随着计算机技术的快速发展，涉及到图形学的方面越来越多，应用也变得越来越深入，比如卫星照片的处理，汽车零部件的图形显示等等。经过多年的发展，逐渐形成了多个与图形学相关的分之科学，计算机图形学，图像处理和模式识别就是其代表。 计算机图形学就是使用计算机进行图像和图形的输出的技术。计算机图形学是研究如何是计算机的内部数据显示为外观可视化图形的技术，并在专门的设备上显示的原理，方法和技术的学科。综合了计算机技术和科学计算方面的知识。 图形是对对象的一种外在显示，是对对象的有关信息的具体体现，所谓对象，可以是指各类具体的事物，比如零件，建筑等等，可以使抽象的，如天气分析，人口分布，经济增长趋势等等。能够正确的表达出对象的基本特征，性质，结构，和行为的描述
计算机图形学复习大纲-2015
2014-2015（2）计算机图形学复习大纲 《计算机图形学》复习提纲 考试时间：2015年6月29日下午7，8节（4:00-5:40） 考试地点：D座-205，206 考试形式：开卷 试题类型：简答题（30分），综合题（计算题，分析题，程序题（50分）） 参考教材：《交互式计算机图形学——基于OpenGL的自顶向下方法》（第五版） 复习重点： 第一讲、计算机图形学概述 【知识点】 1、什么是计算机图形学，计算机图形学的研究内容，计算机图形学与其他学科的关系 2、什么是图形，构成图形的要素，计算机中表示图形的方法（点阵表示，参数表示） 3、图形学之父：Ivan.E.Sutherland。1962 年，MIT 林肯室验室Ivan.E.Sutherland 的博士论文：Sketchpad: A Man-Machined Graphical Communication System奠定了图形学成为一个学科分支。 4、计算机如何生成图像：图像生成的三要素，虚拟照相机模型，计算机图像生成的原理与基本过程。 【考试要求】 掌握：计算机图形学的基本概念（什么是计算机图形学，计算机图形学的研究内容，计算机图形学与其他学科的关系，什么是图形，构成图形的要素，计算机中表示图形的方法（点阵表示，参数表示））、图像生成的三要素，虚拟照相机模型，图形学生成图像的过程 了解：了解计算机图形学的历史发展以及主要的应用领域 第二讲、计算机图形系统 【知识点】 1、计算机图形系统的组成（软件，硬件） 2、图形硬件系统的组成 3、图形显示设备（显示设备类型，CRT的原理，刷新率，平板显示器的类型，硬拷贝设备的类型） 4、图形输入设备（操作输入设备的类型，图像输入设备） 5、图形处理设备（像素，光栅，帧缓存，流水线体系结构） 6、三维图像生成的流水线过程（各个步骤的作用和含义）（具体也可见第十二讲） 7、计算机图形软件系统（建模和渲染，常用三维API） 【考试要求】 掌握：像素，光栅，帧缓存的概念，理解流水线体系结构，掌握三维图像生成流水线过程的各个步骤的作用，流水线方法与物物理方法（光线跟踪）的对比 了解：图形系统的组成及常用的图形设备 第三讲、OpenGL编程基础
计算机图形学全部知识点
1.计算机图形学的研究内容 什么是计算机图形学? (1/2) 什么是计算机图形学? (2/2) 什么是交互式计算机图形学? (1/3) 什么是交互式计算机图形学? (2/3) 什么是交互式计算机图形学? (3/3) 基本概念——图形 图形表示方法 相关学科 图像处理 图像分析 2.图形学发展历史 计算机图形学的发展历史 现代计算机图形学的发展 硬件的对比 现代计算机图形学的发展 模型与渲染 交互式图形学的概念框架 图形库 3.图形学应用领域 图形学的应用 设计 信息显示 仿真 Virtual Reality 用户界面 超媒体用户界面 4.相关知识 软件兼容性和图形标准 官方标准 APIs的嵌入标准 典型的图形系统 好的图形需要什么?（1/2） 好的图形需要什么? (2/2) ACM SIGGRAPH会议 资料查询作业 第二讲数字图像基础 1.基础概念 计算机图形系统 例子：一个简单程序（P23 code）图形系统的概念框架 图形处理器 Render farms
顶点（Vertex）着色 扫描线 刷新频率 分辨率 例子 纵横比 2.图形输入设备 输入设备 3D 输入设备 图形输入设备 3.图形输出设备 图形输出设备 硬拷贝设备 3D图形设备 CRT显示器 彩色CRTs 局限性 液晶显示器(Liquid Crystal Displays) LCDs 光栅显示 光栅显示器 内存映射 显存（帧缓冲存储器） 显存大小的计算 Avatar引发的3D浪潮（前沿) 三维电视 问题提出 3D显示技术原理 技术手段？ 立体显示技术分类 问题？ MIT “第六感” 涉及的技术 4.图形文件 图形文件 点阵图形及其表示 参数图形及其表示 作业 第三讲(第四章) 扫描转换 3.1 扫描转换直线 直线的扫描转换 寻找下一个像素