Keshawn_lu's Blog

图形学知识点

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2020/06/25 Share

第一讲：

  1. 计算机图形学中的三大基础内容

    建模、动画、绘制

第二讲：

  1. 什么是图形应用系统？它们有哪些共同构成？

    • 输入设备：接收用户输入
    • 输出设备：呈现内容
    • 计算/处理设备：接收输入并计算以输出

  2. 图形学中的计算/处理设备主要有？

    CPU、GPU

  3. 图形平台的两类模式是？各自特点？

    1. 立即模式

      • OpenGL, Direct3D等早期固定管线

      • 场景数据由应用提供和维护

      • 独立于图形硬件的接口

      • 高性能

    2. 保留模式

      • WPF
      • OpenGL等现代基于着色器(Shader)的可编程管线
      • 更高层次的抽象
      • 场景数据维护
      • 易于复杂设计实现
      • 性能损失

  4. OpenGL 是什么？它有哪些特点？

    OpenGL是一个专业的、功能强大的3D图形接口。通过使用OpenGL,用户可以方便、高效地绘制出多种3D图形视觉效果,如光照、纹理、半透明、阴影和材质等。其特点有:

    • 工业标准
    • 跨平台性
    • 易用性
    • 出色的编程特性
    • 详细的文档。

  5. 什么是图形管线？

    相互连接的一系列数据处理单元，前一单元的输出将作为后 一单元的输入

  6. . OpenGL 固定管线有哪些特点？

    管线中的功能模块可以通过参数进行配置，各功能模块中的算法固定

  7. OpenGL 固定管线程序结构？

    • 初始化管线
    • 指定显示窗口/视图（大小、位置）
    • 设置照相机
    • 设置光源
    • 加载模型数据（几何数据、纹理数据…）
    • 设置事件响应函数
    • 开始事件循环

  8. OpenGL 基本绘制图元有哪些？

    点、线、三角形、多边形

第三讲：

  1. 向量在图形学中有哪些主要应用？

    表示方向、偏移、空间位置

  2. 内积(点积) $x·y = x{1}y{1}+x{2}y{2}+x{3}y{3}$（代数定义），$x·y = ||x|| ||y|| cos(a)$（几何定义），结果为标量

  3. 叉积，结果为新向量

  4. 二维变换：平移、旋转、缩放矩阵

  5. 二维形状的三角化

第四讲：

  1. 了解人视觉系统的基本构成

    • 眼睛： 信号接收
    • 视神经：信号传递
    • 视觉皮层：信号处理

  2. 颜色感知基本过程

    • 入射光光谱
    • 眼睛接收
    • 视网膜/视神经计算三色响应值
    • 大脑感知颜色

  3. RGB 颜色模型：定义及其特点

    通过组合红、绿、蓝三元色得到不同颜色，在显示器、电视机以及相机等设备中广泛使用。所能表示的颜色有一定范围，不适合描述主观感知。

  4. 了解颜色空间的基本定义及其特点

    定义一个X, Y, Z坐标系，每一颜色对应三维空间内的一个 点，该三维空间称为颜色空间。

    CIE-XYZ颜色空间： 使用“虚拟/想象”的三原色，无法生产对应的实际光源以再现所有可见光，对图像的编码和计算将变得低效且不实用。

  5. 二维图像表示

  6. 掌握二维图像的基本操作：线性滤波的定义、计算方法及其应用范围

    计算函数是对像素的加权和

第五讲：

  1. 掌握纹理映射的基本概念

    • 纹理映射只是改变表面外观而不改变其几何
    • 纹理映射使用图像建模表面外观

  2. 纹理图有哪几种类型？

    • 二维图像（外部图像）
    • 过程式纹理（代码生成）

  3. 纹理映射中的两大关键问题是？

    • 纹理坐标函数的设计
    • 反走样

  4. 了解纹理坐标函数的定义及其功能

    • 保障高质量纹理映射效果的关键
    • 对于一些表面，如平面或参数曲面，容易定义
    • 对于复杂表面，通常并不容易得到，需要仔细设计

  5. 纹理空间

    一般为包含纹理图像的矩形区域， 通常表示为单位正方形

  6. 纹理坐标有哪几种计算方式？

    • 几何计算方式（表面空间点）
    • 顶点插值方式（三角形网格，顶点插值）

  7. 什么是走样问题？纹理映射中的走样问题主要有那两类？

    • 图像空间中的一个像素对应纹理空间中的多个像素
    • 图像空间中的多个像素对应纹理空间中的一个像素

  8. Mipmap

  9. OpenGL中纹理映射主要步骤

    读取纹理图像 • 申请纹理资源 • 绑定纹理资源 • 传入纹理图像 • 设置纹理参数 • 指定纹理坐标 • 设置纹理环境

第六讲：

  1. 掌握一次、二次、三次 Bezier 曲线的构造方法及其数学特性

  2. 了解如何在 OpenGL 中绘制 Bezier 曲线

第七讲：

  1. 了解 OpenGL 中绘制 B 样条曲线的过程

    13：节点数

    knots：节点数组

    3：stride大小，跨越几个点

    controlPoints：控制顶点数组

    4：B-Spline阶数

第八讲：

  1. 掌握三维模型变换：旋转、平移以及缩放的矩阵形式及其推导过程

  2. 视点变换函数gluLookAt(eyeX, eyeY, eyeZ, centerX, centerY, centerZ,upX, upY, upZ)

    第一组eyex, eyey, eyez 相机在世界坐标的位置
    第二组centerx, centery, centerz 相机镜头对准的物体在世界坐标的位置
    第三组upx, upy, upz相机向上的方向在世界坐标中的方向
    你把相机想象成为你自己的脑袋：
    第一组数据就是脑袋的位置
    第二组数据就是眼睛看的物体的位置
    第三组就是头顶朝向的方向（因为你可以歪着头看同一个物体）。

  3. 三维投影变换

  4. 视口变换：

第九讲：

略

第十讲：

  1. Phong光照模型

  2. OpenGL中的光照计算

  3. 漫反射

第十一讲：

  1. 光线跟踪算法

  2. 辐射度算法

  3. 全局光照明：

CATALOG
  1. 1. 第一讲：
  2. 2. 第二讲：
  3. 3. 第三讲：
  4. 4. 第四讲：
  5. 5. 第五讲：
  6. 6. 第六讲：
  7. 7. 第七讲：
  8. 8. 第八讲：
  9. 9. 第九讲：
  10. 10. 第十讲：
  11. 11. 第十一讲：
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