计算机图形学复习
Apare_xzc 2020.12.28
第一章 导论
计算机图形学(Computer Graphiics)简称CG
- 定义
计算机图形学是一门研究如何用计算机表示、处理、生成和显示图形的学科。
简单地说，计算机图形学是研究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、显示的相关原理和算法。
计算机图形学是研究将图形的表示法从参数法转化到点阵法的一门学科。 - 相关概念
- 图形主要分为两类。一类是基于线条表示的几何图形，如线框图、工程制图、等高线图。另一类是基于材质，纹理和光照表示的真实感图形。
- 图形的表示方法
(1) 参数法。参数法是在设计阶段，采用几何方法建立数学模型的时候，用形状参数和属性参数描述图形的一种方法。
形状参数可以是线段的起始点和终止点坐标等几何信息。属性参数则包括线段的颜色、线型、宽度等非集合参数。一般用参数法描述的图形依旧称为图形。
(2) 点阵法。点阵法是在实现阶段用具有颜色信息的像素点阵来表示图形的一种方法，描述的图形称为图像。
计算机图形学就是研究将图形的表示法从参数法转化到点阵法的一门学科。
- 计算机图形学的应用领域
- Windows操作系统的图形化人机交互界面，是计算机图形学带来的最直接感受。
- 计算机图形学是计算机技术与电视技术、图形图像处理技术相互融合的结果。
- 计算机图形学已经在游戏、电影、科学、艺术、商业、广告、 教学、培训和军事等领域获得了广泛的应用
(1) 计算机游戏(单击游戏，网络游戏)
(2) 计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD) 计算机辅助制造(Computer Aided Manufacture,CAM)是计算机图形学最早应用的领域，也是当前计算机图形学最成树的应用领域。典型的代表为AutoCAD系统软件。
现在建筑、机械、飞机、汽车、轮船、电子器件的开发几乎都使用AutoCAD进行设计。
Autodesk公司出版的另外两个三维建模、动画和渲染软件是3ds max和 Maya，前者主要用于建筑物建模，后者主要用于角色建模。
(3) 计算机图形学广泛应用于美术设计中，称为计算机艺术（Computer Art，CA），动画设计是其典型代表。目前,计算机动画已经广泛应用于 影视特技、商业广告、游戏、计算机辅助教学等领域 - 变形(Morph)
- 分形艺术
分形艺术是分形几何学和计算机图形学相结合的一门边缘学科。
分形通过递归实现复杂的图形结构。主要用于描述欧几里得几何学无 法描述的自然世界。不借助于计算机图形学技术，Menger海绵和 Sierpinski镂垫根本无法用手工绘制出来。
(6) 虚拟现实
虚拟现实（virtual reality，VR）技术是利用计算机生成虚拟环境，逼 真地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为的人机交互的新技术。
虚拟现实的3I特性：沉浸性(Immersion) 交互性(Interactivity) 想象性(Imagination)
借助于一些特殊设备，如数据手套、头盔显示器等，用户可以“沉浸” 到该环境中。 在虚拟现实中，看到的是全彩色的影像，听到的是逼真的音响，感受 到的是虚拟环境设备反馈的作用力，从而产生身临其境的感觉。 视景仿真是虚拟现实技术最重要的表现形式，已经在城市规划仿真等许多领域得到广泛的应用。
(7) 计算机辅助教学(Computer Aided Instruction)
是利用计算机图形学技术 展示抽象原理或不可见过程的一种新的教学方法
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计算机图形学的相关学科
与计算机图形学密切相关的学科有图像处理和模式识别。
计算机图形学是研究如何利用计算机把描述图形的几何模型通过指定的算法转化为图像显示的学科。【3ds max是著名的三维图形绘制软件】。
图像处理主要是对数字图像进行增强、去噪、复原、分割、重建、编码、存储、压缩和恢复等不同处理方法的学科。【Photoshop就是著名的图像处理软件】。
模式识别是对点阵图像进行特征抽取，然后利用统计学方法给出图形描述的学科。【汉字手写功能就是模式识别的典型应用】。
计算机图形学、模式识别和图像处理这3个学科是相互促进和发展的。近年来，随着光栅扫描显示器的广泛应用，这3门学科之间的界限越来越模糊。对于计算机图像学中在光栅扫描显示器上绘制斜线出现锯齿走样问题，可以采用图像处理技术进行反走样(或抗锯齿)处理。对于由扫描仪输入的图像，可以使用模式识别软件识别成文本，粘贴到Word里面重新排版编辑。这些应用都说明这3个学科是互相促进和发展的。 -
计算机图形学研究的主要内容、热点技术
- 计算机图形学主要研究在计算机上利用算法和程序生成图像的理论、方法和技术。
- 20世纪80年代以来，计算机图形学的一个研究热点是生成具有高度真实的图像。即所谓“具有和照片一样真实的图像”。
(1) LOD(levels of detail) 层次细节技术
物体离视点近，则采用就较高细节的模型，物体离视点远，则选择 较低细节的模型。特点：需要建三维模型与纹理映射。
(2) IBR(Image Based Rendering) 基于图像的绘制
IBR技术则是使用从场景的全景图（Panorama）来构造虚拟现实系 统。IBR技术的优点是彻底摆脱了场景复杂度的实时瓶颈；缺点是 只能实现固定视点的环视和不同场景之间的跳跃，不能实现连续漫 游。 ● 特点：不需要三维建模
第二章 MFC绘图基础
VC++(6.0) 提供了软件代码自动生成和可视化资源编辑功能。微软基类库MFC(Microsoft Foundation Class Library,MFC) 采用面向对象设计，以C++类的形式封装了大部分的Windows API(Application Program Interface,API)，包含了200多个已经定义好的基类。在程序设计过程中，一般是通过MFC调用基类的成员函数完成设计任务的。