计算机图形学期末考试.pdf

计算机图形学是一门涵盖多个领域的学科，主要关注如何利用计算机生成、处理和显示图形。它不仅涉及图形的输入和输出，还包括计算机辅助设计（CAGD）、图像处理、计算机视觉和模式识别等分支。计算机图形学的历史可追溯到20世纪50年代的麻省理工学院，随着旋风I号的诞生，它逐渐发展起来。在60年代，Ivan E. Sutherland的Sketchpad成为计算机图形学应用的里程碑。到了70年代，随着CAD系统的广泛应用和光栅扫描显示器的出现，计算机图形学进入了推广阶段。80年代，随着工作站和微机的普及，图形标准化和用户界面的出现，使得计算机图形学进一步渗透到各个行业。90年代，各种标准如CGI、PHIGS的制定，推动了3D图形和智能化设计的发展。 用户接口是人与计算机交流的关键，它的目标是使用户能够方便地与计算机资源交互。常见的用户接口形式有子程序库、专用语言和交互式命令。子程序库提供基本图形生成、坐标变换、图形显示属性设置、输入输出管理和真实图形处理等功能，是图形用户界面设计的重要组成部分。交互式用户接口则通过定位、选择、拾取等技术，允许用户直接操作图形元素，实现更加直观和高效的交互。 交互技术主要包括定位、选择、拾取图形、定量、定向和文本技术。定位技术用于指定坐标，选择技术则用于从选择集中选取特定元素，而拾取图形则是从屏幕上识别和选择特定的图形对象。在图形扫描转换过程中，图形被转化为像素集合，这个过程包括确定相关像素并应用颜色和属性。例如，中点算法是一种生成直线段的方法，它根据起点和终点的坐标计算中间点，并据此设置像素。 直线生成算法中的数值/字微分分析法是通过对坐标进行微小变化来近似直线斜率，从而生成平滑的线条。而中点画圆算法和Bresenham算法则是画圆的核心技术，它们通过迭代计算每个像素点是否属于圆的一部分，有效地减少了计算量。 多边形填充的基本思想是通过扫描线与多边形边的交点计算出显示颜色的像素区间。这包括求交、排序、判断和填充四个步骤。边填充算法则是在确定边的可见性和扫描线交点后，填充内部像素，以创建闭合的多边形形状。 计算机图形学是一个涉及广泛的技术领域，涵盖了从基本的图形绘制到复杂的3D建模和真实感渲染。它在影视、游戏、工业设计、艺术广告、教育、培训和军事等多个行业中都有着重要的应用。理解并掌握这些基本概念和技术，对于从事计算机图形学相关的研发工作至关重要。