图形学笔记一

一、概述

学习的课本是电子工业出版社的《计算机图形学第四版》。这里记录一下学习本书过程中遇到的重点内容。前两章都是对图形学和硬件的科普性质的综述，我们从第三章开始mark。

二、第三章 计算机图形软件

本书使用的是openGL图形库，所以这一章就简要介绍了一下openGL。

（1）openGL渲染管线中的坐标转换（P27）
局部/建模/主坐标系->世界坐标系->观察和投影坐标系->屏幕坐标系
（local/model->world->view projection->screen）

（2）glut（P30）
glut(OpenGL Utility Toolkit)，openGL实用工具包，提供了与任意屏幕窗口系统进行交互的函数库，使我们的程序与设备无关。

三、第四章 输出图元

（1）凸多边形和凹多边形（P44）
1.定义：所有内角均小于180°的就是凸多边形。其他则为凹多边形。
2.识别凹多边形：按逆时针方向，通过连续两边向量的叉乘来识别凹多边形。只要有一个结果为负，则这个多边形就是凹多边形。
3.分割凹多边形：向量法和旋转法（本质上是同一种方法）。

（2）二维边界的内外测试（P46）
1.奇偶规则：从任意点P发射一条足够远的射线(不经过图元的顶点)，与图元相交的边数为奇数，则为内部点。偶数则为外部点。
2.非零环绕数规则：依次连接图元的顶点。从任意点P发射一条足够远的射线(不经过图元的顶点)，与从左到右的边相交边数减1，与从右到左的边相交边数加1。最终边数非0则为内部点，反之则为外部点。
3.上述两条规则并不等价，存在图元，使用两种规则得到的内部和外部区域不同的情况。

（3）平面方程（P49）
1.Cramer规则：假设平面方程为Ax+By+Cz+D=0，给定任意三点(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)，通过行列式可计算出A,B,C,D的值，进而得到平面方程。
2.三维边界的内外检测：Ax+By+Cz+D>0，则点在平面外部，反之则在平面内部。
3.平面的法向量：逆时针方向连续两边的向量叉乘即为平面的法向量。假设法向量为N，则N·(x-x1,y-y1,z-z1)=0是平面方程的向量形式。

（4）openGL顶点数组（P56）
使用顶点数组可以提高效率。

（5）openGL像素阵列函数（P58）
1.glBitmap、glDrawPixels、glDrawBuffer等，将像素阵列写入到指定缓存中，比如颜色缓存、深度缓存等。（TODO）
2.DoubleBuffer（双缓冲技术）：正常情况刷新帧时，需要先用背景色填充画布再绘制新的图像，就可能会出现闪烁现象。双缓冲就是现在缓冲区绘图，当需要更新帧画面时，直接将缓冲区的值拷贝到画布上，避免了闪烁的情况。

（6）openGL光栅操作（P60）
glReadPixels,glReadBuffer,glCopyPixels,glDrawBuffer等。（TODO）

（7）字符图元（P62）
1.保存字符主要有两种方式：位图字体/光栅字体，即使用位图来保存某个字的矩形网格图案；轮廓字体/笔画字体，即使用直线和曲线来描述字符形状。
前者的好处是简单，需要显示时直接将网格位图赋值到帧缓存的指定位置即可，缺点是占用的空间过多，且改变大小会增加粗糙程度。
后者的好处是增加大小字符不会变形，需要的空间较少，但缺点是在赋值到帧缓存之前需要对轮廓字体进行处理。

（8）openGL显示表（64）
glGenLists,glNewList,glEndList,glCallList,glDeleteList等。

四、第五章 图元的属性
（这一章介绍的是openGL中的一些细节，后面有空再看~）

五、第六章 实现图元及属性的算法