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第一章、计算机图形学综述——回顾 计算机图形学概念 计算机图形学简史 计算机图形学的应用 计算机图形系统的功能与结构 图形显示设备 回顾 概念：Computer graphics is the art or science of producing graphical image with the aid of computer. 研究对象：图形 试图从非图像形式的图形数据描述来生成（逼真的）图像。 回顾 参数法: 以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。 形状参数（几何要素）：方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等 属性参数（非几何要素）：颜色、材质、线型等 图形（Graphics） 直线A的端点为(x1, y1), (x2, y2)，红色，实线，宽度2个象素 回顾 计算机图形系统的功能与结构 计算 输出 输入 图形输出设备 存储 数据库 图形输入设备 交互 显示器 回顾 光栅扫描显示器的特点 可把光栅图像显示器看做许多离散点组成的矩阵，每个点都可以发光。除非特殊情况，一般在矩阵中是不能直接从一个点到另一个点画一条笔直的直线，但可以用一系列的点来近似的表示这条直线。 回顾 显然，只有画水平、垂直或正方形的对角线时，才能用点或像素画出一条真正的直线，其他情况下的直线均呈阶梯状，这种现象称为走样或锯齿（如下图所示）。采用反走样技术可适当减轻阶梯效果。 C A B D A B 回顾 双缓存（双缓冲）：一个缓存用来刷新的同时，另一个写入数据信息，而后这两个缓存可互换角色。这种方式称为双缓存，它可以使得显示的动画更流畅。 回顾 屏幕坐标系。 第二章、图形系统概述 3D视觉是如何产生的 电脑屏幕上的3D是如何产生的 坐标系介绍 三维观察流水线 OpenGL图形库简介 OpenGL渲染管线简介 计算机图形软件系统 3D概念 3D是指被描述或显示的对象具有三个维度：宽度、高度和深度。 人有两只眼，两只眼有一定距离，这就造成物体的影象在两眼中有一些差异，大脑会根据这种差异感觉到立体的景象。 计算机图形软件系统 计算机图形软件系统 三维立体画的原理 计算机图形软件系统 计算机图形软件系统 计算机图形软件系统 计算机图形软件系统 计算机图形软件系统 计算机图形软件系统 计算机屏幕上的3D 2D+透视=3D 着色 颜色+明暗。 纹理贴图 把存储在内存里的位图包裹到3D渲染物体的表面。纹理贴图给物体提供了丰富的细节，用简单的方式模拟出了复杂的外观。 混合(Blending) 将不同的颜色混在一起。 计算机图形软件系统 坐标表示 笛卡尔坐标系 模型坐标系（物体坐标系） 世界坐标系 观察坐标系（摄像坐标系） 规范化坐标系 设备坐标或屏幕坐标 计算机图形软件系统 笛卡尔坐标系 在数学里，笛卡儿坐标系（Cartesian坐标系），也称直角坐标系，是一种正交坐标系。 左手坐标系与右手坐标系 任何两个2D笛卡尔坐标都可以通过平移和旋转使两个坐标系重合，但是3D笛卡尔坐标就不一定了，实际上存在两种完全不同的3D笛卡尔坐标系，左手系和右手系。 计算机图形软件系统 左手坐标系与右手坐标系 计算机图形软件系统 模型坐标系（物体坐标系） 和特定物体相关联的坐标系 每个物体都有它们独立的坐标系。当物体移动或者改变方向时，和该物体相关联的坐标系就随之移动或者改变方向。 “前”“后”“左”“右”只有在物体坐标系中才有意义 物体坐标系也能像指定方向一样指定位置 3D游戏中常用的坐标系 世界坐标系（全局坐标系∕宇宙坐标系） 建立了描述其他坐标系所需要的参考框架。从非技术意义上讲，它是我们关心的的最大坐标系，所以世界坐标系不必是整个世界 世界坐标的典型问题： 每个物体的位置和方向 摄像机的位置和方向 世界中每一点的地形是什么 物体从那里来到那里去。 3D游戏中常用的坐标系 摄像机坐标系 是和观察者密切相关的坐标系。该坐标系定义在摄像机的屏幕可视区域。 摄像坐标系的典型问题： 3D空间中给定点在摄像机前方吗？ 3D空间中的给定点在视锥区域内还是在视锥区域外？ 物体是完全在视锥内还是部分在视锥内？ 两个物体，谁在前面？ 计算机图形软件系统 设备坐标（DC）或屏幕坐标：显示设备的坐标系称为设备坐标，该坐标系依赖于具体的显示设备。 规范化坐标系：指独立于具体物理设备的一种坐标系，它的坐标范围在x和y上的范围都是0到1，主要用于在计算机内部处理图形，对一个具体物理设备，规范化坐标和设备坐标仅仅相差一个比例因子，规范化坐标可以看成是一个抽象的图形设备。 三维观察流水线 拍照流程 在摄影棚中布置场景 确定照相机位置 调焦 拍照 冲洗照片 计算机图形软件系统 观察流水线 模型坐标系 绘制流水线 图形