天津大学图形学期末总结.doc

DDA算法：条件和步骤不足之处：算法复杂度为加法和取整，取整操作和浮点运算仍十分耗时。Bresenham画线算法：Bresenham画圆算法：中点画圆算法：直线段参数表示：Bezier曲线的性质：Bezier曲线的不足：Cohen-Sutherland 算法步骤(只是针对一条直线)：算法缺点：裁剪一条直线段仍然需要多次求交！Sutherland-Hodgman算法总体策略：其总体策略是顺序地将每一线段的一对顶点送给一组裁剪器（左、右、下、上）。一个裁剪器完成一对顶点的处理后，该边裁剪后留下的坐标值送给下一个裁剪器。逐边裁剪，两次分解（总结） 第一次分解：将多边形关于矩形窗口的裁剪分解为它关于窗口四条边所在直线的裁剪； 第二次分解：将多边形关于一条直线的裁剪分解为多边形各边关于该直线的裁剪。Weiler-Atherton算法步骤：逐点判断算法描述：for(y=0; y=y_resolution; y+)for(x=0; x zbuffer(x, y)，那么计算该像素(x, y)的光亮值属性并写入帧缓冲器更新z缓冲器zbuffer(x, y)z(x, y)伪代码：Z-Buffer算法（） 帧缓存全置为背景色 深度缓存全置为最小Z值 for(每一个多边形) 扫描转换该多边形 for(该多边形所覆盖的每个象素(x,y) ) 计算该多边形在该象素的深度值Z(x,y); if(Z(x,y)大于Z缓存在(x,y)的值) 把Z(x,y)存入Z缓存中(x,y)处 把多边形在(x,y)处的颜色值存入帧缓存的(x,y)处 叙述计算机图形学、图像处理和计算几何的关系。计算机图形学的本质是什么？谈一谈计算机图形学的趋势。计算机图形学是一门利用计算机技术从给定的几何元素等的几何描述来生成数字图像的学科。图形学的两大目标是图像的真实（realism）和实时（real time）。Descibe the rgb color model:三原色光模式(RGB color model，又译RGB颜色模型)是一种加色模型，是用三种原色红色、绿色和蓝色的色光以不同的比例相加，以产生多种多样的色光。【维基百科】色调映射（Tone mapping）是在有限动态范围媒介上近似显示高动态范围图像(High Dynamic Range，简称HDR)的一项计算机图形学技术。高动态范围图像给你视觉感知就仿佛你的眼睛看到了真实的场景。gamma校正（Gamma correction）: used for non-linear display【Gamma源于CRT（显示器/电视机）的响应曲线，即其亮度与输入电压的非线性关系。】叙述转换流水线的主要内容和功能。Describe the Synthetic-Camera Model。转化的功能就是将一个坐标系中的点映射到另外一个坐标系中相应的点。局部坐标系-造型变换-世界坐标系-取景变换-视点坐标系-投影变换-图像坐标系-设备变换-设备坐标-视窗变换-屏幕坐标系2D、3D旋转、缩放矩阵?两种投影的概念和应用：投影（projection）是将n维的点变换成小于n维的点。在三维空间中，选择一个点，记该点为投影中心，不经过这个点再定义一个平面，称该平面为投影面。从投影中心向投影面引出任意条射线，称这些射线为投影线。穿过物体的投影线将与投影面相交，在投影面上形成物体的像，称这个像为三维物体在二维投影面上的投影。如果投影中心到投影面的距离是无限的，那么称为平行投影（parallel projection)；如果该距离是有限的，则为透视投影（perspective projection）。平行投影中最常见的是正投影，要表示一个对象需要绘制多个投影图（正、俯、侧）。因为这类投影图对现实中的距离和形状没有失真，所以多视图正投影很适合在施工图纸中使用。透视投影具有消失感、距离感、相同大小的形体呈现出有规律的变化等一系列的透视特性，能逼真地反映形体的空间形象。透视视图主要用在建筑设计和动画制作等领域，这些领域要求生成看上去自然的图像。Gouraud/Phong Shading/LOD的主要思想：Gouraud明暗处理（光亮度差值明暗处理）：为多边形每一个顶点赋一个法向量，然后利用phong模型计算每一顶点处的光亮度。多边形内部的光亮度值则通过对多边形顶点处的光亮度的双线性差值得到。特点：简单快速，真实感有了较大提高。马赫带效应依然存在，不能正确模拟高光。Phong明暗处理（法向差值明暗处理）：对法向进行插值，不仅能较好的模拟高光，而且相邻多边形之间的光亮度过渡更自然，但计算量更大。光线跟踪（Ray Tracing）的定义、优缺点、终止条件。定义：光线跟踪算法采用逆向跟踪技术。从视点出发，经过图像平面上每一像素点向场景发出一条光线V(视线)，若光线与场景中的任何物体都不相交，则该像素采用背景颜色，结束该光线的跟踪过程。否则，光线首先与离视点最近的景物表面相交，此时光线在交点P的走向取决于物体表面的性质，一般有三种：1)相交表面为理想漫射面，跟踪结束。2)相交表面为理想镜面，光线沿镜面反射方向继续跟踪。3)相交表面为规则透射面，光线沿规则透射方向继续跟踪。上述过程是一个递归过程。光在P对光线V方向的贡献为3部分：1)由光源直接照射P点产生的光强，是交点处的局部光强。2)反射方向上由其他物体引起的间接光照光强3)折射方向上由其他物体引起的间接光照光强。这三部分光强相加，就是光线V在P点总的光强。优缺点：原理简单，便于实现，能够生成各种逼真的视觉效果，但是计算开销太大。终止条件：1、光线与光源相交2、光线超出视线范围3、达到了最大递归层次4Ir(反射强度),It（折射强度）降到阈值以下伪代码：Void TraceRay(start,direction,depth,color) if (depthMaxDepth) *color=Black; else if(RayHit(start,direction,&hitPoint,&hitObject)=Nothing) *color=BackGround; else Shade(hitObject,hitPoint,&localColor); CalculateReflection(hitObject,hitPoint,direction,&rDirection); CalculateTransmmission(hitObject,hitPoint,direction,&tDirection); TraceRay(hitPoint,rDirection,depth+1,&rColor); TraceRay(hitPoint,tDirection,depth+1,&tColor); CombineColor(localColor,rColor,hitObject.ks,tColor, hitObject.kt,color); Please describe the advantages and disadvantages about octree/polygon mesh.其他A typical lighting model consists of three seperate components - ambient, diffuse and specular.Accelerator Two approaches: Spatial division based(BSP tree, KD tree, Octree, Grid);Bounding volume based, namely Bounding Volume Hierarchy (BVH)。加速器技术包括包围盒层次技术（Bounding Volume Hierarchy ，缩写：BVH）和景物空间分割技术，包括BSP tree, KD tree, Octree, Grid。加速技术：判定光线与场景中景物表面的相对位置关系，避免光线与实际不相交的景物表面的求交运算。走样（Aliasing）：出现在光栅化阶段，当一个连续的多边形被采样成像素里的离散值的时候。Aliasing occurs during the rasterisation stage when a continuous polygon is sampled into discrete number of pixels反走样（anti-aliasing）：光线跟踪算法本质上是对画面的点采样，因此容易导致图形走样。走样现象不可能消除，但是可以采用一些反走样的技术降低图像中肉眼可见的走样的总数，如超采样（supersampling）和区域采样（area sampling）。Texture Mapping Mapping techniques use simple