计算机图形学考试大纲-Read

计算机图形学研究生入学考试大纲

1．计算机图形学概述 知识点：

图形，图形的表示方法， 计算机图形学的研究内容及其应用领域，阴极射线管的结构及工作原理，彩色阴极射线管的工作原理，持续发光时间，刷新，像素，分辨率，随机扫描显示系统的结构与工作原理，光栅扫描显示系统的结构与工作原理，查色表，隔行扫描，逐行扫描

要求：

o 掌握在计算机中图形的两种表示方法；

o 掌握阴极射线管（CRT）的结构（它有那几个部分组成）、工作原理； o 掌握持续发光时间、刷新、像素、分辨率等概念；

o 了解彩色阴极射线管的工作原理及两种产生彩色的基本方法：射线穿透法和

影孔板法；

o 掌握光栅扫描显示系统的结构，它的各个组成部分的功能及工作原理； o 掌握查色表、隔行扫描、逐行扫描的概念。

2．一个简单的二维图形软件包 知识点：

扫描转换，图元的声明、图元的属性控制，获取用户输入的两种方法，简单的交互程序的结构，画布，裁剪窗口，位块拷贝，显示模式

要求：

o 掌握扫描转换、画布、裁剪窗口等概念；

o 掌握图元（点、直线段、折线、标记、圆弧、椭圆弧、字符）的含义及其参

数指定方式；

o 掌握如何对图元进行属性（线型、线宽、颜色等）控制； o 掌握4种基本的显示模式：覆盖、或、异或、与。

3．二维线画图元的生成 知识点：

扫描转换直线段的DDA算法、中点算法，扫描转换圆弧的中点算法、多边形迫近法、正负法，扫描转换椭圆弧的中点算法，线画图元的属性控制

要求：

o 掌握扫描转换直线段的DDA算法、中点算法，以及中点算法在哪些方面对

DDA算法做了改进；

o 掌握圆弧的八对称性，掌握扫描转换圆弧的中点算法； o 掌握生成圆弧的多边形迫近法； o 掌握扫描转换椭圆弧的中点算法；

4．二维填充图元的生成 知识点：

扫描转换矩形，多边形的两种表示方法，扫描转换多边形的逐点判断算法、扫描线算法、边缘填充算法，判断一个点关于多边形区域内外关系的射线法、累计角度法、编码方法，扫描转换扇形区域，

区域的表示，区域的连通性，填充区域的递归算法、扫描线算法，以图像填充区域，点阵字符与矢量字符

要求：

o 了解矩形区域的扫描转换；

o 掌握多边形的两种表示方法：顶点表示与点阵表示

o 掌握扫描转换多边形的逐点判断算法、扫描线算法和边缘填充算法以及它们o o o o o

采用的数据结构，了解这几个算法各自的优缺点；

掌握判断一个点关于多边形区域内外关系的射线法、累计角度法、编码方法； 了解如何扫描转换扇形区域；

掌握什么是区域，区域的两种表示方法：内点表示和边界表示，区域的连通性：4连通和8连通；

掌握填充区域的递归算法、扫描线算法；

了解两种典型的字符表示方法：点阵表示和矢量表示，以及它们的优缺点。

5．二维光栅图形的混淆(走样)与反混淆(反走样)

知识点：

二维光栅图形的混淆现象，常用的反混淆方法，采样定理 要求：

o 掌握在光栅图形绘制过程中常见的三中混淆现象，即图形边界呈阶梯状、图

形细节失真、狭小图形遗失；

o 掌握常用的三种反混淆方法：提高分辨率方法、非加权区域采样方法、加权

区域采样方法；

6．二维裁剪 知识点：

裁剪直线段的Cohen-Sutherland算法、Nicholl-Lee-Nicholl算法、中点分割算法、裁剪多边形的Sutherland-Hodgman算法、

要求：

o 掌握什么是裁剪、裁剪窗口，裁剪算法的基本内容：图形关于窗口区域内外

关系的判别、图形与窗口的求交计算；

o 掌握裁剪直线段的Cohen-Sutherland算法、中点分割算法

o 掌握裁剪多边形的Sutherland-Hodgman算法（又称逐边裁剪算法）；

7．图形变换

知识点：

矢量（向量），矩阵，二维平移变换、放缩变换、旋转变换、错切变换、对称变换，齐次坐标，变换的固定坐标系模式与活动坐标系模式，世界坐标系、用户坐标系、设备（屏幕）坐标系与局部坐标系，裁剪窗口与视区，二维图形的显示流程图，窗口到视区的变换，三维平移变换、放缩变换、旋转变换，坐标系之间的变换

要求：

o 掌握矢量、矩阵以及它们的运算；

o 掌握二维平移变换、放缩变换、旋转变换、错切变换及对称变换； o 掌握变换的两种模式：固定坐标系模式与活动坐标系模式；

o 掌握坐标系的概念：世界坐标系、用户坐标系、设备（屏幕）坐标系与局部

坐标系；

o 掌握三维平移变换、放缩变换、旋转变换；

o 掌握齐次坐标的概念，二维（三维）变换在其次坐标下的表示； o 掌握坐标系之间的变换。

8．图形用户界面与人机交互

知识点：

用户界面的设计： 若干重要问题（响应时间，屏幕设计，联机帮助，出错处理）. 若干风格（命令语言，菜单选项，直接操作），若干设计方法（状态转换图，事件模型，形式化方法，面向对象)

要求：

1）掌握计算机用户工程原理及用户界面设计的主要思想

2）掌握主要的用户界面设计常用的交互方法与交互技术 9．投影 知识点：

平面几何投影，透视投影与平行投影，投影中心（观察点、视点）、投影平面与投影线，投影变换，投影方向，灭点与主灭点，一点透视、两点透视与三点透视，三视图，观察坐标系，观察平面，观察参考点，观察正向

要求：

o 掌握什么是投影中心、投影平面、投影线、平面几何投影、透视投影与平行

投影；

o 了解概念：观察坐标系、观察平面、观察参考点、观察正向，观察坐标系是

如何建立的；

o 掌握投影方向、平行投影变换及其矩阵表示，了解什么是三视图； o 掌握透视投影变换及其矩阵表示，什么是灭点与主灭点，怎样产生一点透视、

两点透视与三点透视；

10．三维实体的表示 知识点：

正则点集，正则化运算，正则集合运算，实体，特征表示，空间位置枚举表示，八叉树表示，单元分解表示，推移表示，边界表示，欧拉公式，构造实体几何表示

要求：

o 掌握正则点集、正则化运算、正则集合运算、实体等概念；

o 掌握表示实体的各种方法：特征表示、空间位置枚举表示、八叉树表示

11．曲线与曲面 知识点：

非参数表示与参数表示，弧长，切矢量，法矢量，曲率，参数连续性与几何连续性，参数多项式曲线， Bernstain基函数，Bezier曲线，参数多项式曲面，切平面，Bezier曲面

要求：

o 掌握曲线的两种表示形式：非参数表示（包括显式表示与隐式表示）、参数

表示；

o 掌握参数曲线的弧长、切矢量、法矢量、曲率的定义；

o 掌握参数曲线的两种连续性：参数连续性与几何连续性，了解它们之间的关

系；

o 掌握参数多项式曲线的定义、矩阵表示及生成；

o 掌握Bernstain基函数的定义及其性质；

o 掌握Bezier曲线的定义、性质（包括端点位置、端点切矢量、端点曲率、仿

射不变性、凸包性、直线再生性、平面曲线的保型性等等）、离散生成算法、光滑拼接；

12．颜色 知识点：

可见光，光效率函数，明度与亮度，半色调技术，颜色的描述，三基色，颜色匹配，CIE-XYZ色度图，RGB模型，CMY模型，HSV模型

要求：

o 掌握什么是亮度、明度，它们之间的关系；

o 掌握什么是半色调技术（或称颜色抖动技术），它是如何工作的； o 掌握颜色空间是三维的，任何一种颜色都可用三基色来描述，红、绿、兰是

一组典型的三基色；

13．隐藏面的消除

知识点：

消除隐藏面与消除隐藏线，包围盒技术，背面剔除，画家算法，Z缓冲器算法，扫描线Z缓冲器算法，扫描线算法

要求：

o 掌握什么是（为什么要）消除隐藏面（消除隐藏线），了解提高消除隐藏面

算法效率的一般方法（如采用包围合技术、背面剔除等）；

o 掌握消除隐藏面的：画家算法、Z缓冲器算法、扫描线Z缓冲器算法、扫描

线算法，了解区域子分算法与光线投射算法。

14．光照明模型与真实感图形的绘制 知识点：

简单光照明模型，环境光，漫反射，镜面反射，Phong模型，光的衰减，均匀着色方法，Gouraud着色方法，Phong着色方法，物体的表面细节，细节多边形，纹理映射，法向扰动法，阴影，整体光照明模型，光线跟踪算法，绘制真实感图形的流程图。 要求：

o 掌握简单光照明模型，包括环境光，漫反射，镜面反射，Phong模型，光的

衰减，如何产生彩色，采用多个点光源；

o 掌握简单的多边形着色方法，包括均匀着色方法

o 了解如何产生物体的边面细节，如表面细节多边形方法，纹理映射方法，方

向扰动法

o 了解绘制真实感图形的流程图。

主要参考书：

1. 唐泽圣，计算机图形学基础，清华大学出版社，2002 2. 陈传波，计算机图形学基础，电子工业出版社，2002 3. 孙家广，计算机图形学(第三版)，清华大学出版社，2000