图形生成基础：插补算法详解及应用

本章节深入探讨了基本图形生成算法，主要关注的是在计算机图形学中的图形扫描转换和光栅化过程。教学目标围绕四个方面展开： 1. 理解图形生成基础：学生需了解图形生成中遇到的基本问题，这包括图形的表示方式，如像素集合在光栅显示器上的表现。 2. 图形扫描转换：这一核心内容涉及直线、圆和椭圆的扫描转换技术，这些是构建复杂图形的基础。通过此方法，可以将数学上的几何对象转化为显示器上的像素集合，并赋予相应的颜色或属性。 3. 区域填充：区域填充是处理图形中连续区域色彩的过程，对于创建平滑的图案或填充形状至关重要。 4. 线宽和线型处理：图形的线条宽度和样式处理也是生成算法的一部分，它们影响着图形的细节和视觉效果。 图形的生成算法主要包括两个步骤：首先确定像素的位置，然后根据图形的颜色属性执行写操作。图形元素包括点、直线、曲线、填充等，每个元素都有其几何信息（如位置、尺寸）、非几何信息（如颜色、透明度）以及可能的指针信息，以便正确地在屏幕上呈现。 - 坐标系统：不同的坐标体系如用户坐标系、笛卡尔坐标系（直角坐标系）、设备坐标系（如屏幕和绘图仪坐标）以及规范坐标系（通用图形软件包中使用的标准化坐标）在图形生成过程中扮演关键角色。理解这些坐标系统的转换关系有助于准确地在不同坐标系间进行图形映射。 - 像素与点的区别：在几何学中，点被视为没有大小和方向的抽象概念，而在计算机图形学中，点由具体的数值坐标（x, y, z）表示。而像素则是屏幕上的实际显示单元，具有明确的大小和位置。 - 像素点在图形转换中的应用：图形的扫描转换过程需要将连续的几何形状分解为像素点，通过算法精确地控制这些点的显示，从而实现图形的细致绘制。 本章内容涵盖了图形生成算法的关键原理和技术，对于理解和实现计算机图形的渲染和显示至关重要。通过学习和实践这些技术，学生能够掌握将数学模型转换为视觉效果的基本方法。