计算机图形学详解：课后答案与关键技术

计算机图形学是一门研究如何通过计算机生成、处理、传输和显示图像的学科，其核心内容包括图形的理论基础、图形设备的构造与工作原理以及图形生成与显示的技术。本课程旨在帮助大学生深入理解计算机图形学的基本概念和技术。 **第一章 绪论** - **计算机图形学概念**：涵盖了图形与图像的区别，点阵法与参数法是两种主要的图形表示方法。图形的几何要素包括位置、大小、方向等，而非几何要素如纹理、颜色和照明则增添了表现力。数字图像处理是处理数字形式的图像，如压缩、增强等。 - **计算机图形学与计算机视觉的关系**：计算机图形学侧重于生成逼真的视觉效果，而计算机视觉更关注从图像中提取信息，两者都利用了计算机处理视觉信息的能力，但侧重点不同。 - **计算机图形系统**：由硬件和软件组成，其功能包括图形输入、图形生成、图形变换和图形输出。整体结构包括图形输入设备、图形显示设备、图形处理器和操作系统等组成部分。 **第二章 图形设备** - **图形输入设备**：常见的有鼠标、键盘、触摸屏等，用于捕捉用户交互和输入几何形状或指令。 - **图形显示设备**：如CRT（阴极射线管）显示器，分为随机扫描和光栅扫描两种类型，介绍了各自的工作原理、结构以及分辨率、像素与帧缓存等关键概念。 **第三章 交互式技术** - **输入模式**：探讨不同的交互方式，如直接输入、鼠标操作等，这些模式对于实时图形设计和游戏开发至关重要。 **第四章 图形的表示与数据结构** - 学习点阵字符和矢量字符的区别，理解它们在图形表示中的应用。此外，还涉及图形数据结构的设计，如多边形的表示方法和区域填充算法。 **第五章 基本图形生成算法** - **Bresenham算法**：经典的用于直线绘制的算法，介绍了斜率分析和误差修正，以及改进版本的算法，如针对精度提升的优化。 - **扫描转换算法**：处理复杂形状如圆和多边形的转换过程，有效边表算法是其中一种常用方法。 - **区域填充**：涉及边界检测和填充策略，4/8连通性和内外测试规则是填充算法的关键部分。 - **反走样**：解释了图形清晰度的处理方法，区分了反走样（减小锯齿效果）和走样（图形模糊），讨论了过取样和区域取样两种技术。 这门课程覆盖了计算机图形学的基础理论和实践技巧，学生通过学习，能够掌握图形的创建、显示和处理过程，为后续专业领域如游戏开发、建筑设计、影视特效等领域打下坚实的基础。