考试内容#

• 第1章 绪论
• 第2章 图形系统
• 第3章 二维基本图形光栅化与裁剪 (重点)
• 第4章 图形几何变换 (重点)
• 第5章 三维观察 (重点)
• 第6章 三维造型 (6.1~6.3)
• 第7章 真实感图形技术 (重点)

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题型#

• 单选 (30)：$15 \times 2'$，包括程序选择 5 题
• 判断 (10)：$10 \times 1'$
• 简答 (30)：$5 \times 6'$
• 计算 (30)：$3 \times 10'$

综合计算题包括：#

• 中点画线算法、Bresenham 画线算法基本思想、判别式、点的位置。
• 改进的活动边表算法，补充 ET 表和 AET 表。
• Liang-Barsky 算法裁剪直线段。

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第1章 绪论#

• 计算机图形学的定义和主要研究内容
• 与相关的学科之间的关联（数字图像处理、计算机视觉、计算几何、模式识别）
• 计算机图形学的核心目标
• 计算机图形学的应用领域
• 计算机图形学的发展

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第2章 图形系统#

• 计算机图形系统的组成分类：图 2.2
• 常见的图形输入、输出设备：表 2.1、2.2
• 光栅扫描显示系统的组成
• 帧缓存的概念和大小的计算： $$V \ge M \times N \times \lceil \log_2 K \rceil$$
• 常见的图形应用软件和图形支撑软件
• 图形流水线的三个阶段及其作用

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第3章 二维基本图形光栅化与裁剪#

• 直线段、圆弧光栅化算法

  • DDA 画线法：算法思想、步长计算
  • Bresenham 法：算法思想、判别式公式
  • 中点画线法：算法思想、判别式公式
  • 中点画圆法：算法思想、判别式公式

• 区域填充

  • 包含性测试（射线法、弧长法）
  • 多边形扫描转换算法步骤（ET 表和 AET 表的创建过程）
  • 种子填充算法
    • 简单种子填充法步骤
    • 扫描线种子填充法步骤

• 字符：点阵字符、矢量字符

• 走样和反走样：概念、走样的表现、几种反走样技术（提高分辨率、简单区域采样、加权区域采样）

• 裁剪

  • 直线段裁剪
    • Cohen-Sutherland 编码算法：思想、执行过程
    • Liang-Barsky 算法：思想、执行过程
  • 多边形裁剪
    • Sutherland-Hodgeman 多边形裁剪算法：基本思想、输入和输出结点顺序
    • Weiler-Atherton 多边形裁剪的基本思想
  • 各种裁剪算法的优缺点

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第4章 图形几何变换#

• 齐次坐标
  • 概念、作用，与普通坐标的转换
• 基本变换矩阵（二维、三维，齐次坐标表示）
  • 平移、旋转、缩放、对称、错切
• 复合变换
  • 两种以上的基本变换的组合
  • 基于任意点的旋转、基于任意点的缩放
• 全局固定坐标模式和活动局部坐标模式的区别
• OpenGL 中关于变换的三个基本函数应用

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第5章 三维观察#

• 三维观察的流程和作用：图 5.1
• 投影分类：图 5.18
• 平行投影：概念、特点、分类
  • 三视图：主视图、俯视图、侧视图（正确识别三视图）
  • 正轴测：正等测、正二测、正三测
  • 斜投影：斜等测、斜二测
• 透视投影：概念、特点、分类
  • 点的透视投影变换矩阵
  • 灭点、主灭点
  • 一点透视、两点透视、三点透视概念
• OpenGL 中观察函数、投影函数应用

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第6章 三维造型#

• 三维造型概述
  • 线框模型、表面模型、实体模型
• 三维造型方法
  • 多边形网格表示
  • 曲线/曲面表示
  • 空间细分：八叉树表示法
• 构造方法
  • 构造实体几何法 (CSG)、扫描表示法
• 非规则对象的表示
  • 分形几何、形状语法、粒子系统

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第7章 真实感图形技术#

• 消隐

  • 概念、算法分类（对象空间、图像空间）
  • 深度缓存器 (Z-Buffer) 算法：基本思想及计算过程
  • 画家算法（深度排序）：基本思想及计算过程

• 常用的颜色模型：RGB、CMY

• 光照模型（公式中每个字母表示的含义）

  • 局部光照模型：环境光、漫反射、镜面反射 $$I = I_e + I_d + I_s = I_a K_a + I_p K_d (L \cdot N) + I_p K_s (H \cdot N)^n$$
  • Whitted 整体光照模型： $$I = I_a K_a + I_p K_d (L \cdot N) + I_p K_s (H \cdot N)^n + I_t K_t' + I_s K_s'$$

• 三种多边形着色算法

  • Flat 着色：步骤、优缺点
  • Gouraud 着色：步骤、插值公式、优缺点
  • Phong 着色：步骤、插值公式、优缺点

• 简单透明和阴影的处理方式

• 光线跟踪算法

  • 基本思想、跟踪的终止条件

• 纹理映射的概念、分类