计算机图形学复习要点：定义、设备与算法解析

"西安邮电大学《计算机图形学》期末复习整理" 计算机图形学是一门研究如何用计算机生成、处理和显示图形的学科。国际标准化组织（ISO）将其定义为研究如何将数据转化为图形，并在专用设备上显示的技术、原理和方法。在计算机图形学中，图形通常指的是由几何指令集合描述的矢量图形，如直线、圆弧、矩形等，它们不依赖分辨率，放大后不会失真。而图像则是由像素点的亮度和颜色组成的位图图像，放大后可能失真，且文件大小通常较大。 计算机图形学的研究内容广泛，涵盖了图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真以及虚拟现实等领域。这门学科不仅关注理论，还涉及实际应用，如游戏开发、建筑设计、电影特效等。 计算机图形系统由计算功能、存储功能、输入功能、输出功能和交互功能组成。其中，图形输出设备是系统的重要部分，分为两类：画点设备，如显示器，以及画线设备，如绘图仪。光栅图形输出设备特指能输出栅格图像的设备，如显示器和绘图仪。 图形的扫描转换是将矢量图形转化为适合光栅设备显示的过程，它包括两个任务：确定最接近图形的像素集合以及按照扫描线顺序对这些像素进行绘制。常见的直线扫描转换算法有差分下降算法（DDA）、中点画线算法和Bresenham画线算法。这些算法都是基于增量思想，即在每次迭代中更新x和y坐标，逐步绘制出直线。 增量算法是一种在迭代过程中通过每次微小的增量更新坐标来逼近目标形状的方法，如Bresenham算法，它在计算直线时根据当前像素位置的偏差判断下一个像素应该在当前像素的左边还是右边，以此决定x或y坐标的增量。这种算法效率高，适用于实时图形渲染。 总结来说，计算机图形学是计算机科学中的一个重要分支，它涉及到图形的创建、表示、处理和显示，以及相关的硬件和软件系统。掌握计算机图形学的知识对于理解现代科技如3D建模、虚拟现实和游戏开发等至关重要。学习这门学科需要深入理解图形的数学基础、算法实现以及与之相关的硬件技术。