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计算机图形学制作人：时间：2024年X月

目录第1章简介

第2章图形学基础

第3章图形学高级技术

第4章图形图像处理

第5章三维图形学

第6章总结

01第1章简介

什么是计算机图形学计算机图形学是一门研究计算机图形图像处理和计算机图形学表示的学科，它包括了计算机图形学的定义、历史以及应用领域。

计算机图形学的基本概念栅格图形学、矢量图形学、光线追踪等图形学的分类点、线、面、体等图形学的基本元素平移、旋转、缩放等图形学的基本操作

点的扫描转化为像素点的处理技术光栅化技术0103对图形进行平移、旋转、缩放等的变换技术几何变换技术02对图形进行染色和渲染的技术着色技术

计算机图形学的发展趋势在实时或高度交互性的环境中操作图像的技术实时渲染技术将人工智能技术与计算机图形学技术相结合的技术人工智能与图形学结合在虚拟现实和增强现实领域应用图形学技术图形学在VR/AR领域的应用

计算机图形学的历史计算机图形学的历史可以追溯到上世纪50年代初期的计算机科学产生之前。随着计算机硬件、软件以及图形学算法等方面的不断发展，计算机图形学在应用领域得到了广泛应用，包括游戏、电影、动画等。

计算机图形学的应用领域计算机图形学在游戏开发中的应用游戏计算机图形学在电影制作中的应用电影计算机图形学在动画制作中的应用动画计算机图形学在建筑设计中的应用建筑

矢量图形学使用数学函数来描述图像

用于2D和3D图像处理光线追踪通过追踪光线来模拟光线的传播和反射

用于3D图像处理计算机动画模拟和生成动态图像的技术

包括2D和3D动画图形学的分类栅格图形学使用像素来描述图像

用于2D图像处理

02第2章图形学基础

图形学的二维基础计算机图形学是一门关于计算机图像处理的学科，其中二维坐标系、线段生成算法和填充算法是其基础内容。

二维坐标系定义坐标系，表示点直角坐标系定义极角和极半径，表示点极坐标系定义xf(t)和y=g(t)，表示点参数方程

线段生成算法基于斜率的直线段生成算法DDA算法基于整数运算的直线段生成算法Bresenham算法基于中点的圆生成算法中点画圆算法

根据边界像素颜色填充区域边界填充算法010302扫描每行像素填充区域扫描线填充算法

图形学的三维基础在计算机图形学中，三维坐标系用于描述三维物体的位置和形状，三维形体的表示方法包括顶点表示和参数表示，变换和投影则用于实现物体的移动、旋转和缩放。3D坐标系

顶点表示表示三维空间中的一个点点表示连接两个点的线段线段表示连接三个或更多点的平面面

参数表示x=f(u,v),y=g(u,v)二元函数x=f(u,v,w),y=g(u,v,w),z=h(u,v,w)三元函数使用三维数组表示体素表示

旋转变换在三维坐标系中，旋转操作改变物体的方向和朝向

旋转变换的矩阵表示为[R11R12R130;R21R22R230;R31R32R330;0001]缩放变换在三维坐标系中，缩放操作改变物体的大小和比例

缩放变换的矩阵表示为[Sx000;0Sy00;00Sz0;0001]投影变换在三维坐标系中，投影操作将物体从三维空间映射到二维平面上

两种常用的投影变换为透视投影和正交投影变换与投影平移变换在三维坐标系中，平移操作将物体沿着一个方向移动一定的距离

平移变换的矩阵表示为[100tx;010ty;001tz;0001]

光栅化的基本原理按行或列扫描像素扫描在像素中心采样颜色采样使用线性或非线性插值填充像素插值

Cohen-Sutherland算法和Liang-Barsky算法直线段剪裁算法010302Sutherland-Hodgman算法和Weiler-Atherton算法多边形剪裁算法

着色技术在计算机图形学中，着色技术用于给物体表面上每个像素着色，Phong模型和Blinn-Phong模型是两种常用的光照模型，着色算法的优化包括光照的近似计算和深度缓存的使用。Phong模型和Blinn-Phong模型

Phong模型每个像素周围的光照环境光由物体表面与入射光线形成的光照漫反射光反射出的高光部分镜面光

Blinn-Phong模型表示入射光线和反射光线的中间方向半程向量控制镜面反射光的强度高光系数控制物体的透明程度透明度

着色算法的优化在计算机图形学中，着色算法的优化是提高渲染速度和质量的关键，光照的近似计算和深度缓存的使用是两种常用的优化方法。

03第3章图形学高级技术

高级几何变换本页将介绍计算机图形学中的高级几何变换，主要包括旋转、平移、缩放等基本变换，以及齐次坐标和透视变换，最后还将展示曲面生成技术的应用。

种子填充算法种子填充算法也是一种