計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形處理技術(shù)(編輯修改稿)
2025-06-09 01:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 易于生成所需的不同視圖 3D景物的信息巳部分丟失 ， 很難生成不同的視圖 生成視圖需要復(fù)雜的計(jì)算 生成視圖不需要復(fù)雜的計(jì)算 自然景物的表示很困難 自然景物的表示不困難 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)： GKS， PHIGS， OpenGL，WMF， VRML。CGM， STEP， 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)： JBIG， JPEG， TIFF 編輯軟件 (繪圖軟件 ): AutoCAD， CorelDRAW 編輯軟件 (圖像處理軟件 )：Photoshop， Photostyler 隨著圖形圖像技術(shù)的發(fā)展，兩者之間相互 交叉、相互滲透，其界線也 越來(lái)越 模糊 ，計(jì)算機(jī)圖形與圖像處理之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換如下圖所示： 圖形學(xué)的逆過(guò)程是分析和識(shí)別輸入的圖像并從中提取二維或三維的數(shù)據(jù)模型（特征）。例如手寫體識(shí)別、機(jī)器視覺。模型變換是采用 CAGD （ Computer Aided Geometric Design） 技術(shù)，CAGD技術(shù)適用于 幾何形體在計(jì)算機(jī)中的表示，分析、研究怎樣靈活方便地建立幾何形體的數(shù)學(xué)模型，提高算法效率，研究曲線、曲面的表示、生成、拼接、數(shù)據(jù)擬合，如何在計(jì)算機(jī)內(nèi)更好地存儲(chǔ)和管理這些模型等。 二維矢量繪圖與編輯 ? 矢量圖形對(duì)象與繪圖工具 – – 圖 68 矢量繪圖軟件提供的工具箱 – 交互式工具是矢量繪圖軟件中的一個(gè)非常重要的功能，通過(guò) 一系列的交互工具的使用，可以創(chuàng)建出令人驚嘆的效果。 使 用“調(diào)和工具”，可以將兩個(gè)對(duì)象通過(guò)調(diào)和平滑的組合在一 起，在矢量圖形對(duì)象之間產(chǎn)生形狀、顏色的連續(xù)變化 （圖 a）。交互式變形工具可以同時(shí)對(duì)多個(gè)矢量對(duì)象進(jìn)行變 形（圖 b）。 (a)交互式調(diào)和工具效果 (b)交互式變形工具效果（注意變形前后兩個(gè)圖形的不同） 圖 交互式工具的使用 – 智能繪圖工具自動(dòng)對(duì)涂鴉的線條進(jìn)行識(shí)別、判斷并組織成 最接近的幾何形狀，如圖 610所示。 圖 智能繪圖工具能將手繪草圖 轉(zhuǎn)換成最接近的幾何形狀 ? 路徑與錨點(diǎn) ?開放路徑：路徑有兩個(gè)明顯的端點(diǎn)（錨點(diǎn)），中間有任意數(shù)目的定位點(diǎn)。 ?閉合路徑：路徑是連續(xù)的，沒有終點(diǎn)和起始點(diǎn)。閉合路徑對(duì)象是可以填充的，而開放路徑對(duì)象則不能填充。 ?復(fù)合路徑：由兩個(gè)或多個(gè)開放或閉合路徑組成。 圖 路徑及其繪圖實(shí)例 ? 曲線編輯 圖 由兩個(gè) Bazzier曲線段連接而成的曲線， 拖動(dòng)方向線可改變曲線的彎曲形狀 ? 填充與漸變 圖 漸變與圖案填充效果 圖 漸變網(wǎng)格應(yīng)用示意圖及作品 ? 矢量字體 圖 用矢量繪圖軟件設(shè)計(jì)的美術(shù)字體 ? 三維造型 圖 用 Adobe Illustrator CS 矢量繪圖軟件設(shè)計(jì)的三維圖形 ? ?什么是真實(shí)感圖形 計(jì)算機(jī)真實(shí)感圖形是一種光柵圖形。光柵圖形顯示器的屏幕由一系列顯示單元組成，每一個(gè)顯示單元稱為一個(gè)像素。生成一幅真實(shí)感圖形時(shí)，我們必須逐個(gè)像素地計(jì)算畫面上相應(yīng)景物表面區(qū)域的顏色。顯然，在計(jì)算可見景物表面區(qū)域的顏色時(shí)，不但要考慮光源對(duì)該區(qū)域入射光的光亮度，而且還要考慮該表面區(qū)域?qū)庠吹某?，表面的材料和反射性質(zhì)等。簡(jiǎn)言之，這種計(jì)算必須基于一定的光學(xué)物理模型，我們將其稱之為光照明模型。基于場(chǎng)景幾何和光照模型生成一幅真實(shí)感圖形的過(guò)程稱之為繪制。由于光柵圖形屏幕通常包含數(shù)十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)像素，因此，如何開發(fā)利用景物的空間連貫性和圖像空間連貫性，提高繪制算法的效率是真實(shí)感圖形技術(shù)研究的重點(diǎn)。 真實(shí)感圖形是一種計(jì)算機(jī)圖形生成技術(shù)，它首先在計(jì)算機(jī)中構(gòu)造出所需場(chǎng)景的幾何模型，然后根據(jù)假定的光照條件，計(jì)算畫面上可見的各景物表面的光亮度，使觀者產(chǎn)生如臨其境，如見其物的視覺效果。隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)本身的發(fā)展，真實(shí)感圖形學(xué)在我們?nèi)粘５墓ぷ?、學(xué)習(xí)和生活中已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用。 ? 真實(shí)感圖形生成步驟 用計(jì)算機(jī)在圖形設(shè)備上生成連續(xù)色調(diào)的真實(shí)感圖形，必須完成下面四個(gè)基本的任務(wù)： ?三維造型或建模。用數(shù)學(xué)方法建立所需三維場(chǎng)景的幾何描述，并將它們輸入到計(jì)算機(jī)中。這一部分的工作通常是由三維立體造型系統(tǒng)或曲面造型系統(tǒng)完成的。場(chǎng)景的幾何描述直接影響了圖形的復(fù)雜性和圖形繪制的計(jì)算開銷。 ?將三維幾何描述轉(zhuǎn)換為二維透視圖。這可通過(guò)對(duì)場(chǎng)景的透視變換來(lái)完成。 ?確定場(chǎng)景中的所有可見面。這需要使用隱藏面消除算法將視野之外或被其他物體遮擋的不可見面消去。 ?根據(jù)基于光學(xué)物理的光照明模型計(jì)算可見面投射到觀察者眼中的光亮度大小和色彩組成，并將它轉(zhuǎn)換成適合圖形設(shè)備的顏色值，從而確定投影畫面上每一像素的顏色，最終生成圖形。 ? 三維幾何造型方法 幾何造型技術(shù)是一項(xiàng)研究在計(jì)算機(jī)中如何表達(dá)物體模型形狀的技術(shù)。它從誕生到現(xiàn)在，僅僅經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷史，由于幾何造型技術(shù)研究的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)硬件性能的大幅度提高，已經(jīng)出現(xiàn)了許多以幾何造型作為核心的實(shí)用化系統(tǒng)，在航空航天、汽車、造船、機(jī)械、建
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