计算机图形学复习要点
- 第一章
- 第二章
- 第三章
- 第四章
- 第五章
- 第六、七、八章
- 第九章
- 第十章
- 第十一章
第一章
- 计算机图形学将结构特征数据转换为图像信号，计算机视觉将图像信号转化为结构特征数据
2. 图形学的三个阶段：（1)建立学科地位；(2)光栅图形学；(3)真实感图形学；
- 图形学应用：计算机辅助设计，虚拟现实环境，科学计算视觉化，游戏电影等
- 图形学前沿：几何造型，表情动作精细化，真实感渲染，管线优化等
第二章
- 输入设备：穿孔纸，光笔，鼠标，数据衣
- CRT：利用电磁场将高速聚焦的电子束，偏转到屏幕不同位置轰击屏幕表面的荧光材料而产生图形
- 外形分为：屏幕部分，椎体部分，管颈部分
- 结构分为：电子枪，偏转系统，荧光屏
- 电子枪：产生电子束轰击荧光屏
- 电子束要求：（1）强度足够大；（2）大小、有无可控、（3）充分聚焦
- 三维图形显示原理及方法
- 原理：人眼视觉差
- 方法：（1）三维立体显示法；（2）立体摄影法；（3）三维立体画法；
- 几种种显示器：
- 平板显示器：薄，轻，省电，辐射底，无闪烁，无干扰；
- 液晶显示器：视觉柔和，触碰流动，可视角度有限，主要用于工业或者家用电脑，平板手机等
- 等离子显示器：采用气体放电原理自发光显示技术
- LED显示器：利用二极管发光，具有高亮度，高效率，长寿命，视角大，可视距离远等特点，适合室外大屏幕显示屏
- 帧缓存容量计算：
帧缓存容量 = 分辨率 * 颜色位面数
第三章
- 流水线三个概念阶段：
- 应用阶段：绘制图元 比如点，线，矩形等输入到绘制管线的下一阶段，具体包括图元顶点数据，摄像机位置，光照纹理等
- 几何阶段：将顶点数据最终进行屏幕映射
- 光栅化阶段：光栅化部分的输入是经过变换和投影后的顶点、颜色以及纹理坐标，主要给每个像素正确配色，以便绘制整幅图形
- GPU渲染管线图
- 着色器语言：OpenGL
使用着色器流程：- 创建着色器对象
- 源码关联到着色器对象
- 编译着色器
- 创建一个程序对象
- EBO，VBO， VAO的概念
- EBO：索引缓冲区对象，存储顶点索引信息
- VBO：顶点缓冲区对象，存储顶点各种信息，数据不需要从CPU取，直接从GPU显存取，提高效率
- VAO：顶点数组对象，本身并没有存储顶点相关属性数据，VAO相当于对多个VBO的引用
第四章
- X扫描线算法：
- Y向连贯性算法：
- 边标志算法：
- 种子填充算法：
算法原理：先将种子像素入栈，种子元素为栈底元素，如果栈不为空，执行以下三步：- 栈顶元素出栈；
- 按填充色绘制出栈像素；
- 按照四邻接点，八邻接点顺序搜索与出栈元素相邻的像素，若该像素不是边界色并且未置成填充色，则将该元素入栈，否则丢弃
- 走样的本质：用离散量表示连续量的失真
反走样的本质：用于减少或消除这种效果的技术
反走样方法：提高分辨率（最简单的方法）；简单过取样；重叠过去样；基于加权模板的过去样；加权区域取样
第五章
- 造型对象分类：规则对象与不规则对象
- 实体的性质：（1）刚性；（2）维数的一致性；（3）占据有限的空间；（4）边界的确定性；（5）封闭性；
- 样条曲线：由多项式曲线段连接而成的曲线，在每段的边界处满足特定的连续性条件
- 样条曲面：可以使用两组样条曲线进行描述
- 粒子系统：是一组分散的微小物体集合，这些微小物体的大小和形状可随时间变化，也就是说它们可以按照某种算法运动变化。用于模拟自然景物或模拟其它非规则形状物体展示“流体”性质。
- 生成的两要素：粒子本身的造型，粒子的运动方式
- 生成的两过程：模拟，渲染；
第六、七、八章
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变换与坐标
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二维变换
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二维多点变换
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绕任意轴旋转
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平行投影：
- 正投影：三视图、正轴测图。
- 斜投影：斜等测、斜二测。
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灭点：不平行于投影面的平行线的投影汇聚到一个点
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主灭点：坐标轴方向的平行线在投影面上形成的灭点称作灭点
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透视投影
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观察空间
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Cohen-Sutherland编码
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梁-barsky算法
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多边形裁剪
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裁剪空间参数：
第九章
- 光照模型：（1）环境光模型；（2）漫反射模型；（3）镜面反射模型
- 颜色纹理
- 几何纹理
- 反射作用：（1）环境光；（2）漫反射；（3）镜面反射
- 光追过程
- 光追结束的条件：（1）到光源；（2）逃逸出场景；（3）递归到一定深度
- 光追算法：
- Phong模型
第十章
- 片元操作
- 颜色缓存：存储每个像素点的颜色值
- 模板缓存：存储模板比如可以设定模板上对应点为1的像素点才会被显示出来。
- 深度缓存：存储每个像素点点的深度信息，也就是Z坐标值
- 累计缓存：存储像素点的颜色值，合成多帧图像，渲染多次，提高图像的真实性，产生反走样，运动模糊效果
- 颜色混合
- 双重缓冲
- 消隐：决定场景中哪些物体的表面是可见的，哪些是被遮挡不可见的。
- 后向面判别：
- 深度缓存算法
- 画家算法（深度排序算法）：
第十一章
- PBR（基于物理的渲染方式）：通过使用更符合物理学觃律的方式来模拟光线使得物体看起来更具真实性。
- BRDF（PBR的核心技术）：
- 图形渲染：
- 离线渲染：一般用于影片画面渲染，为了追求真实感可不计成本
- 实时渲染：一般用于3D游戏，保证游戏画面的流畅，不得不在画质上做出妥协
- 游戏中的渲染技术：
- 运动模糊：因为相机戒者摄影机的快门时间内物体的相对运动产生的。
- 镜头泛光：通过片元操作中的混合来模拟。
- 天空盒：一个包含了整个场景的立方体，包含了周围环境的6个面的图像，通过比较小的开销让玩家以为他处在一个比实际大得多的环境当中。
- 公告板：一项让着色四边形根据视角方向来旋转的技术，这样看起来似乎物体总是面向观察者。比如游戏中人物的血条，无论你的镜头怎样旋转，血条对观察者的位置是不变的。公告板技术最吸引人的地方在于实现这些效果时所使用的系统资源极低
- 延迟渲染与正向渲染
- 层次细节LOD
