图形学复习CH1 图形学概述1.1 图形学
计算机图形学是研究图形的输入、模型的构造和表示、图形数据库管理、图形的操作以及以图形为媒介的人机交互的方法和应用的一门综合性学科
其最主要的任务是：研究如何用数据模型生成数字图像，具体来说有以下几个方面：
计算机图形一般有两种表示方法：
图像：枚举图形中所有的点构成的2维点阵图形：用图形的形状参数（参数方程、端点坐标等）和属性参数（颜色、线形等）来表示的参数模型
图形学中主要用后者表示计算机图形
CH2 图形系统
简单的图形系统由以下几个部件构成：
依次是输入设备（键盘、绘画版以及鼠标）、处理器、存储器、帧缓存和显示器
2.1 光栅扫描显示器
工作过程
电子束受偏转部件的控制，不断从左到右、从上到下将图像逐行逐点的扫描到显示屏上，通过控制电子束的强弱产生黑白、灰度或彩色的图像显示屏面扫描线为N行，每一行又可以分为M个点，则整个屏幕为M x N的点阵
基本概念：
2.2 图形系统主要任务（1）建模
建模器输出几何对象的顶点数据集，它工作在对象坐标系（即局部坐标系，全局是世界坐标系，显式到显示设备是屏幕坐标系）
（2）几何处理
几何处理的对象是顶点，目标是确定显示在屏幕上的几何对象，并确定这些对象顶点的明暗值或颜色值投影，它主要包括以下几个步骤：
（3）光栅化
光栅化是将裁剪后的对象生成片段（准像素），即确定哪些像素来近似表示线段、多边形等，并且根据系统颜色状态和光照模型进行片段颜色插值
（4）片元处理
顶点处理完毕后需要对片元处理，包括了纹理贴图、融合、半透明、反走样、隐藏面消除等等
CH3 对象表示3.1 多边形网络
用若干个相邻的多边形表示三维物体的方法称为多边形网络表示法，多边形由首尾相连的边组成，边又由两个顶点构成
多边形网络中规定：
一个顶点至少连接两条边一条边至少属于一个多边形且至多连接两个相邻多边形（1）表示方法
多边形网络一般有三种表示方法：
（2）多边形网络表示三维物体的缺点
虽然指向边表的指针表示客服了存储空间和重画的问题，但是用多边形网络表示三维物体存在一些本质的无法克服的问题：
多边形没有办法精确地表示曲面，为了实现较好的观察效果必须使用大量的多边形进行近似在表示复杂拓扑和具有丰富细节的物体时，数据量大，建模、编辑、绘制、存储的工作量大（3）曲面的多边形表示
二次曲面、超二次曲面等曲面，可以用曲面的参数方程表示（球的参数方程、椭球的参数方程等），可以通过这些参数方程把曲面划分成细小的多边形近似表示曲面，具体见后续OpenGL编程章节
3.2 样条（1）样条表示
样条是通过一组指定点集而生成平滑曲线的柔性带，样条曲线是指用样条方法绘制的曲线，样条曲面是用两组正交样条曲线描述绘制的曲面
图形学中，样条曲线是由多项式曲线段连接而成的曲线，每段在边界处满足特定的连续性条件，样条可以用来设计曲线和曲面的形状，也可以用于指定场景中动画路径或照相机位置等等
曲线的显式表示无法表示封闭或多值曲线，，也难以表示垂直切线的曲线；隐式表示计算复杂；参数表示刻画能力有限且推导复杂，因此样条表示的以下优点让其成为计算机图形学中广泛应用的曲线表示方法：
（2）插值和连续性条件
给定空间上一组有序的控制点，得到一条光滑的分段参数多项式曲线作为近似曲线的方法叫做插值，其中最靠近点的插值曲线叫做逼近曲线
曲线段连接时关心连接处的连续性，定义阶导数的方向相同（长度可以不同）
（3）三次样条插值
给出一组控制点如下：
去追寻那飞翔的翅膀。落叶随风淡定了它漂泊的方向。
