"图形学复习资料,涵盖图形系统的组成、功能、分类,以及图形软件系统和基本图形生成算法的介绍,特别关注了直线生成算法中的逐点比较法和Bresenham算法。"
在图形学中,图形系统是实现图形处理和显示的核心。一个完整的图形系统由硬件和软件两大部分构成。硬件部分包括中央主机,如计算机的CPU,它负责执行计算任务;图形输入设备,如键盘、鼠标、数字化仪等,用于捕捉用户操作或设计数据;以及图形输出设备,如显示器、绘图机和打印机,用于展示图形结果。
图形系统的功能主要分为五类:计算功能,处理复杂的几何变换和图像处理运算;存储功能,存储图形数据和中间计算结果;输入功能,接收来自用户的指令和数据;输出功能,将计算后的图形展现给用户;交互功能,允许用户与图形进行实时交互。
图形系统的分类主要依据其设备类型。输入设备除了常见的键盘和鼠标,还包括更为专业化的设备如数字化仪、光笔、跟踪球和空间球、触摸板以及扫描仪,它们各有不同的应用场景和精度。输出设备则有显示器、绘图机、打印机和投影仪等,分别满足不同输出需求,如屏幕显示、硬拷贝打印或大屏演示。
图形软件系统则是实现图形生成和处理的软件层面,通常分为四层:驱动程序和接口程序构成零层,提供底层硬件访问;基本子程序组成一层,提供基本的图形操作;通用程序构成二层,为特定应用提供支持;最上层是应用程序,直接面对用户,实现特定的图形应用。
在基本图形生成算法中,直线生成算法是基础。本资料提到了逐点比较法和Bresenham算法。逐点比较法通过计算当前点相对于直线的位置偏差来决定下一步的绘制方向,以最小化误差并保持绘图趋势的一致性。例如,在第一象限内,通过比较斜率差来判断点是在直线之上还是之下,从而决定是沿X轴还是Y轴移动。这种方法通过递推公式可以简化计算,但可能会产生较多的计算步骤。
Bresenham算法是优化过的直线生成算法,它基于错误累积的思想,减少了计算量,更适合于硬件实现。在Bresenham算法中,不直接比较斜率,而是通过计算误差项来决定下一步的走向,以减少舍入误差,提高效率。
这些基础知识对于学习和理解计算机图形学至关重要,不仅应用于游戏开发、计算机辅助设计(CAD)、图像处理等领域,也是三维建模、渲染和虚拟现实技术的基础。通过深入理解和掌握这些概念,能帮助学生和专业人士更好地构建和优化图形应用程序。