本文是记录专业课“计算机图形学”的部分笔记，参考教材为Angel的第八版交互式计算机图形学——基于WebGL 2.0的自顶向下方法。

1、Computer graphics（图形）deals with all aspects of creating images（图像）with a computer，其应用包括显示、仿真动画、用户界面、设计。可视化概念 Visualization 金句：See the Unseen。
2、Open Scene Graph开源项目，简称OSG，分为 top down（各种基于OSG的3D可视化、游戏、动画仿真、桌面虚拟现实等）、down top（例如人工构造视觉数据集DeepOSG，用于各种视觉场景的理解和重建）。类似的，FLIGHTGEAR飞行仿真、Unity游戏开发、Opencascade计算机辅助设计（CAD）也可以如此分类。
3、一个没有GPU的图形系统中，图像在 Frame Buffer (FB) 帧缓存中形成。

Image produced as an array (the raster) of picture elements (pixels) in the frame buffer，这里的Raster是光栅。光栅扫描光束的强度会根据帧缓冲区的内容进行调制调整，帧缓冲区中的每个元素都与屏幕上的一个像素相关联，像素的亮度由来自数模转换器 (DAC) 的电压控制。

4、基本光栅扫描系统如下图所示。其中，视频控制器具备刷新操作（X、Y 寄存器用于指示像素位置，固定 Y 寄存器并递增 X 寄存器以生成扫描线）和双缓冲（像素值可以在刷新的同时加载到缓冲区中，提供快速的实时动画生成机制）的功能。而光栅扫描图形处理器负责将 CPU 从图形处理任务中解放出来、提供独立的图形处理器内存，带图形处理器的光栅扫描系统如图2所示。


5、CPU：通用计算、Rasterization光栅化 / Scan conversion扫描转换、系统内存。GPU：数百个处理单元，高度并行，负责通用计算、图形计算图形计算（光栅化/扫描转换，circuit memory）。
6、输出设备示例：The cathode-ray tube （CRT）阴极射线管可用作线条绘制工具（线画模式）或显示帧缓冲区内容（光栅模式）。而 Color CRT Monitors 彩色阴极射线管显示器结构如下图所示，其中DAC是Digital-to-Analog Converters，scan controller是扫描控制。
术语“真彩色”有时用来指帧缓冲区直接存储每个通道值的系统，即使是真彩色系统也经常使用颜色表。在这种情况下，每个 8 位通道都有一个单独的颜色表，共有`2^8*2^8*2^8=16M`种。

7、总结：Pixel是像素，表示图像元素。Raster是光栅，表示像素数组。Frame Buffer是帧缓冲区、存储像素的内存。帧缓冲区深度是每个像素使用的位数，例如8位深度，每种颜色 28 位（=256 位），或者RGB 颜色模式每个像素额外 24 位。
Resolution是分辨率，表示帧缓冲区中的像素数。Rasterization是光栅化（Scan Conversion扫描转换)）表示将几何实体（例如直线、圆和多边形）转换为帧缓冲区中的像素值。Refresh Rate是刷新率，表示显示的折回率（retracing）。
8、平面显示器与 CRT 显示器相比，体积、重量和功耗均有所降低，可分为自发光显示器（将电能转换为光能，如等离子面板）和非自发光显示器（利用光学效应将其他光源的光转换为图形图案，如液晶显示器 LCD）。

9、输入设备按物理属性描述可分为鼠标、键盘、跟踪球（Trackball），按逻辑属性可通过API 返回给程序的内容描述（返回一个位置位置，还是一个对象标识符），按如何以及何时获取输入可分为请求（主动）、事件（被动）和采样三种模式。
10、物理输入设备——增量（相对）设备：数据板等设备直接向操作系统返回绝对位置；鼠标、轨迹球和操纵杆等设备向操作系统返回增量输入（或速度），必须把这些输入累加在一起才能获得绝对位置（鼠标中圆柱体的旋转、轨迹球的滚动，难以获得绝对位置，输入可能相当敏感）。
而逻辑设备是类似cin >> x;的东西，从代码中无法判断，可能是键盘、文件或来自其他程序的输出。图形输入比标准程序的输入更加多样化，标准程序的输入通常是数字、字符或位，两个较早的 API（GKS 和 PHIGS）定义了六种逻辑输入类型：
- 键盘/字符串：返回字符串
- Locator：返回一个位置
- Pick：返回对象的标识 ID
- Choice：返回 n 项中的一个
- Valuator：返回浮点数
- Stroke：返回一系列位置
11、①请求模式（Request Mode）中，输入设备包含一个触发扳机，可用于向操作系统发送信号（如鼠标按钮、按/放键盘上的键），触发后，输入设备会将信息（其测量值）返回给系统（鼠标返回位置信息、键盘返回 ASCII 码）。如下图所示：

②采样模式（Sample Mode）比较少见，立即返回应用程序、没有显式触发器。③事件模式（Event Mode）中大多数系统都有多个输入设备，每个输入设备都可以在任意时间被用户触发。每次触发都会生成一个事件，该事件的度量值会被放入事件队列，该队列可供用户程序检查。