计算机图形学基础：概念解析与学习题解答

"计算机图形学习题与解答" 计算机图形学是一门多领域交叉的学科，它涉及计算机科学、数学、艺术等多个方面，旨在研究如何利用计算机技术生成、处理和展示图形。计算机图形学不仅关注图形的生成算法，还涵盖图形用户界面设计、三维建模、渲染、动画、图像处理和可视化等领域。 1．计算机图形学的核心是利用数字计算机来创建、操作和显示图形的技术。它的应用广泛，包括但不限于游戏开发、影视特效、工程设计、科学研究以及虚拟现实等。 2．图形是能够引起视觉感知的实体或场景的表示，可以是真实世界的景象、输入设备捕获的图片，也可以是数学模型产生的抽象形状。图形的元素包括几何形状（如点、线、面）和非几何属性（如色彩、纹理和光照效果）。 3．构成图形的两大要素是几何要素和非几何要素。几何要素指定了形状和结构，如点、线、面和体；非几何要素则涉及到视觉效果，如亮度、色调和材质质感。 4．在计算机中，图形通常有两种表示方式：参数法和点阵法。参数法通过形状参数（如方程、坐标）和属性参数（如颜色、线型）来描述；点阵法则是通过定义每个像素的颜色信息来构建图像。 5．图像，即像素图，是由像素点阵组成的，每个像素代表一个颜色值。在计算机中，图像通常以矩阵形式存储，矩阵的元素代表了对应位置的像素颜色。 6．计算机图形学的研究对象主要是参数图，即通过数学模型描述的图形，但随着技术的发展，它也包含了具有非几何信息（如色彩、材质）的更复杂的图形。 7．图形和图像的主要区别在于表示方式。图形侧重于数学参数描述，而图像以像素点阵为基本单元。两者可以互相转换，比如通过扫描转换将参数图形变为图像，反之亦可通过图像识别技术将图像转化为可编辑的参数图形。 1．计算机图形学的研究内容广泛，主要包括图形生成算法、图形渲染（包括光照、阴影）、三维建模与动画、图形交互技术、图形硬件设计、图像处理和分析、以及图形用户界面设计等。此外，还有图形的压缩、传输、虚拟现实技术以及科学可视化等领域。这些内容构成了计算机图形学的理论基础和实践应用。