计算机高级图形学复习（二）

计算机高级图形学复习（二）

渲染部分

第四章

1.pipeline渲染通道

Modeling Transform>>>Illuminate>>>viewing Transform>>>Clip>>>Project>>>Rasterize

Modeling Transform：建模坐标系转换为世界坐标系

Illuminate：明暗光线处理

View Transform：世界坐标系转换为视点坐标系

Clip：删除视图之外的几何图形

Project：投影

Rasterize：光栅化

第五章

2.齐次坐标系

使用n+1维表示一个n维向量

好处：

1.防止浮点数溢出

举例：二维点(x, y)，用(X, Y, w)表示
(2, 3)的齐次坐标表示可以是(4, 6, 2)、(3, 4.5, 1.5)
w可以任意选取，所以当X,Y过大时用w来调整

2.统一变换矩阵（方便平移操作）

看下面二维平移旋转举例。

3.二维平移旋转缩放变换矩阵

4.三维变换流程

投影变化：

一点，两点，三点透视

分别是透视矩阵中的p,q,r中有1个，2个，3个非零元素

第六章

5.裁剪

先裁剪后变换可以省去许多不必要的扫描转换的工作

二维剪裁在光栅化，三维剪裁在消影

6.线段裁剪

6.1Cohen-Sutherland裁剪算法

使用编码方法快速判断线段与视窗的位置关系：

若某线段两个端点的四位二进制编码全为0000，线段在窗口内，全部显示

若某线段两端点的四位二进制编码进行逻辑与运算（&）结果不为0，则线段位于窗口之外，直接舍弃。

剩下的情况为线段与窗口有交点，按固定顺序求线段与窗口的交点。

7.多边形裁剪

7.1Sutherland-Hodgman算法

特点：分治策略，但是在凹多边形裁剪时可能出错（解决方法是将凹多边形切割成凸多边形）

7.2Weiler-Atherton多边形裁剪

第七章 光栅化

8.种子填充算法

递归实现

9.扫描线算法

扫描线连贯性+边连贯性=区域连贯性

奇异点处理

10.活化边链表

第八章 消影

10.z-buffer

优点：不排序；任意几何图形；可以处理穿插；硬件加速

缺点：占内存；走样；不好处理透明物体

11.画家算法

需要排序，由远到进绘制物体

处理穿插物体时，需要切割

物体面数少是选择z-buffer,面数多时选择画家

12.BSP二叉空间剖分树

中序遍历

第九章

13.光照模型

Lambert漫反射模型

Phong镜面反射模型

Whitted整体光照模型（Phong+折射光线追踪+反射光线追踪）

14.明暗处理模型

Flat Shading(每个面计算一个亮度)

Gouraud Shading(对于每个顶点计算出法向后，计算亮度，然后光的亮度插值)亮度插值

Phong Shading(对于每个点计算法向，然后计算亮度)法向插值

15.光线跟踪算法

从视点出发，对屏幕上的每一个像素进行算法计算

递归：

终止条件：交点不存在；亮度过小；递归到一定深度

遇到物体面，衍射出镜面反射和透射的光线。

最后通过Whitted模型计算每一个像素点的颜色

优点：效果好；有消影功能；有影子效果；可以并行（每条线独立）;

缺点：计算量大，显示速度慢；走样（像素级，解决方法：超采样）

加速方法：

包围盒技术和空间分割技术

只有追踪的光线和包围盒或空间相交，光线才和里面的面片做求交运算

16.纹理分类

17.纹理映射的两种方法

纹理扫描；像素次序扫描

18.纹理反走样的方法

前置滤波；超采样；Mipmap(选两个分辨率与屏幕最接近的，求均值)

19.辐射度系统方程

20.辐射度算法

Gathering:对于每一面片，收集场景中其它面片对它辐射的光能，更新该面片的辐射度

Shooting：

1.选取辐射源面片（具有最大待辐射光能），将其辐射光能发送到其他面片，更新各面片的辐射度。

2.选取新的辐射源面片

21.本影和半影

22.Depth Pass和Depth Fail

也叫作zpass和zfail。分别是用z值也就是判断物体与阴影体正面背面和视点之间的深度关系。pass的意思是物体比阴影体背面或正面离视点更远，fail就是更近。zpass是在pass的时候分别+-1，fail同理。pass算法当视点在阴影中时失效。

23.LOD技术

简单理解就是物体距离视点越进的时候就用面数更多的模型来显示，也就是说离得越近看上去越精致。这样可以节省空间。

缺点是一个特别大的模型，比如体育场，你站在体育场的东门，可能他的东边部分离视点近，西边部分却很远。但不可以近的一部分用面数多的，远的一部分用面数少的，因为模型是一个整体。