计算机图形学课程设计
综述
姓名：刘景新
学号：100108010050
专业：信息软件10-1
计算机图形学在游戏领域上的应用 (3)
一.计算机图形学的定义 (3)
二.视频游戏的历史 (4)
三.图形学在游戏中的应用 (5)
1.几何学 (5)
2 动画 (6)
3.绘制 (6)
四.总结 (9)
计算机图形学在游戏领域上的应用
计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。它的研究分为两部分：一部分研究几何作图，包括平面线条作图和三维立体建模等；另一部分研究图形表面渲染（Rendering）包括表面色调、光照、阴影和纹理等表面属性的研究。目前，计算机图形学的应用已深入到真实感图形、科学计算可视化、虚拟环境、多媒体技术、计算机动画、计算机辅助工程制图等领域。综观计算机图形学的发展，我们发现图形学的发展迅速，而且仍在快速的向前发展。并且已经成为一门独立的学科，有着广泛的发展前景。
一.计算机图形学的定义
计算机图形学：(Computer Graphics。简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。
计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在汁算机t{I表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的。如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形。
计算机图形学一个主要目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述场景的几何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。同时，真实感图形计算的结果是以数字图像的方式提供的，计算机图形学也就和图像处理有着密切的关系。
计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。
二.视频游戏的历史
视频游戏一直以来都是计算机图形学的一个重要应用方向，在介绍图形技术的具体应用前先简短介绍一下视频游戏的发展历史。
1952年剑桥大学的A.S. Douglas为益智游戏Tic-Tac-Toe在EDSAC（延迟存储电子自动计算机）上编写了一个图形游戏版本Noughts and Crosses。这是视频游戏的雏形，游戏画面用阴极射线管显示。这个游戏只能实现图形的显示，还不能完全称为视频游戏。
第一个具有里程碑意义的视频游戏为1958年William Higinbotham在Brookhaven国家实验室的一台示波器上实现的双人网球游戏——Tennis for Two。时间到了1962年，第一个面向电脑的视频游戏Spacewar由Steve Russell在MIT PDP-1上发明。
早期的视频游戏都不过是研究人员在实验室里自娱自乐的产物。直到1971年Nolan Bushnell和Ted Dabney制作了第一台投币式的游戏机，大众才开始接触这个新奇的玩意。随着Pong、Breakout和SpaceInvader等游戏的成功，越来越多的人开始关注计算机的娱乐应用。个人电脑和游戏机的普及对此也起了一定的推动作用。
早期的游戏背景是不变的，玩家在一个固定的背景中进行游戏。雅达利1978年发售的体育游戏Football引入了一种新的画面显示方式，背景会随着玩家角色的移动而改变，这种显示技术被称作卷轴。卷轴很快成为了主流技术，80年代许多成功的游戏如日本任天堂公司的Mario系列都采用的这种技术。
1975年矢量绘图也由Larry Rosenthal引入到了游戏设计领域。借助这种技术，游戏设计者可以精确地绘制图形，并且三维线框模型也成为可能。
3D游戏发端的历史要早些，第一款3D游戏是1973年在加里福利亚的美国宇航局Ames研究中心的一台Imlac PDS-1上诞生的，它的创造者是Steve Colley。这款叫Maze War的游戏在接下来的几十年里有着数以千计的模仿者。
早期3D游戏使用的是Flat-Shaded图形学和简单的材质贴图。直到1996年，Voodoo公司推出第一块面向个人电脑的3D图形加速卡,它的出现使更精细的3D图形出现在视频游戏中成为可能。
视频游戏的不断发展在一定意义上也推动着计算机图形学的不断进步，现如今，完美的影像效果已成为视频游戏必不可少的组成部分。
三.图形学在游戏中的应用
尽管有使用纯文本界面的游戏，可那毕竟是早期电脑机能有限下的产物，现如今所有的游戏或多或少地都会有图形界面。本文这一部分将在一下三个方面对图形学的具体应用作介绍。
1．几何学：表示和处理曲面的方法。
2．动画：表示和操作运动的方法。
3．绘制：生成光影变换的算法。
1.几何学
几何学研究的重点是物体在三维空间内用一组离散数据集表示的方法。
视频游戏着成百上千的物体，他们之间的互动是靠着外边缘的碰撞进行的。鉴于此，边界表示法（boundary representation）是常见的一种表示方法。
边界里有三个主要部件：面（face），边（edge），顶点（vertice）。面是表面的一部分，边是曲线的一部分，顶点代表一个点。
边界表示法不仅可以对于实体进行很好的表示也可以表示非复合造型（non manifold）。非复合造型是一条边由多于两个面共享的图形。可是边界表示法有一个缺点就是不灵活，每一个物体都要重新制作模型，模型数量多了以后是个相当繁重的工作。一种新的表示方法应运而生——CSG （Constructive solid geometry）。CSG使用一些被称作原始部件（primitives）的基本图形，对他们进行基本的布尔运算如交集，并集等生成复杂的图形。众多的游戏引擎如Unreal Engine, Hammer, Torque, Quake等都使用了这项技术。
由面组成的图形并不能很好地表现光滑的曲面。人们发现用一个个的三角形或者四边形可以近似地表现曲面，于是多边形网状表示法（polygon mesh）诞生了。
为了取得更好的光滑表面，同时也为了节约人力。细分表面法（subdivision surface）被广泛使用，这种递归的算法可以有比较粗的网状面计算出较细的网状面。
近年来，一种把物体表示为一组点集的point-based[1]方法开始流行起来。这种建模方式的好处显而易见，在视频游戏的动态计算、碰撞检测、可见性处理这些需要精确性的领域都可以得到很好的效果。当然对于标准矩形的物体还是用以前的方法好。对于树木，云这些形态不固定的物
体用point-based方法乃上上之选。云雾和树叶在虚拟的风中可以进行更加自然的形态变换。
2 动画
动画的原理是骗过人的眼睛和大脑，使观看着认为自己看到的是连续的画面。传统的方法是以至少每秒12帧的速度放映差别不大的图片，这种方法比较复杂，若想表现精细的画面十分地困难。3D模型的发明给了动画更大的发展空间。动作捕捉（motion capture）技术应运而生。
技术最早是二十世纪七十年代和八十年代生物力学实验室里用来分析照片的，近年来已广泛应用在视频游戏中。动作捕捉通过记录运动物体的位置、角度、速度、加速度和冲量得到精确的数字移动。然后把得到的数据应用于模型骨胳（skeleton），得到精确的移动。动作捕捉技术主要分为光学和非光学两大类。
系统通过运动对象上所设置的标记点（marker）的三角度位移来计算出对象的运动范围。无源标记点（passive marker）点通过其表层的反射物质反射回摄像头光来捕捉，摄像头只对反射光敏感，会忽略人的皮肤和织物。有源标记点（active marker）并不反射光，由于其自身的LED可以发光，通过捕捉其发射的光进行记录。还有一种半自动细微标记点（semi-passive imperceptible marker）,主要用于自然光源下高速物体的捕捉。
非光学系统主要有三种：通过生物机械模型和传感器结合算法进行测量的惯性系统（inertial system）；通过直接跟踪身体接合处角度变化的机械系统（mechanical motion）；通过磁通量计算方位的磁力系统（magnetic system）。
主流的捕捉方法还是光学形式，现今流行的游戏中都可以找到动作捕捉技术的身影。物理仿真（phisical simulation）是动画领域近年来研究的重点，由于其属于物理方面，本文就不做介绍了。
3.绘制
频游戏之中最重要的部分也是最复杂的部分，相关技术层出不穷。简单地说，绘制是把模型生成图像的过程，生成的图像带有几何学、视点（viewpoint）、材质（texture）、光照（lighting）、阴影（shading）的信息。在视频游戏中有两种绘制方法：事先绘制（pre-rendering）和实时(real time)。事先绘制的图像一般用于游戏场景等不会改变的模型上，实时方法用的较
为普遍，大多数游戏都采用这种方法。下面依次对绘制各个方面相关的技术做下介绍。
1.阴影；不同，多了一个维度让观察者有了立体的感觉。现实世界中物体与光源的角度，距离的不同会有不同的明暗变化，阴影技术就是为了体现这种变化而产生的。
早期阴影技术采用的是平面方法（flat shading），这种方法对每个多边形进行渐变处理，可以很快速地得到图像。可随着硬件的发展，平面法的速度优势已荡然无存，更好的图像效果才是追求的目标。以发明者Henni Gouraud 命名的Gouraud shading [2]方法和Bui Tuong Phong 命名的Phong shading [3]方法成为主流的方法。
2.材质贴图；予模型更加精细的表面，就像是给一个白色的盒子包上五颜六色的包装纸一样。
层材质并不能很好地完成任务。这时便需要多层材质（multitexture），多层材质最广泛的应用是凸凹贴图（bump mapping[4]），通过这种方法。
可以很容易地得到粗糙表面的视觉效果，Playstation、Xbox和大多数PC显卡都支持这项技术。计算几层材质叠加后最后屏幕显示的像素的算法有很多，如最接近原则插值（Nearest Neighbor Interpolation），双线性插值（Bilinear Interpolation），三次插值（Trilinear Interpolation）。其中最接近原则插值最快，但后两个算法使用最为普遍。
由于硬件把多边形分成一个个三角形进行绘制，所以确保不同视角下贴图的正确性十分必要。视频游戏运用不同的方法来避免错误。如Doom 使用限制游戏世界的物体都为水平或者垂直，避免斜面的方法；Quake牺牲性能用一种折中的方法每过一定像素计算一次透视的正确性。
3.雾；拟出来的雾可以很好的表示物体距离观察者的远近程度。由于光的散射，距离远的物体会变得朦胧。这种吸引人的效果在游戏中应用地十分广泛。
4.影子：在视频游戏的世界中如何生成更好的影子一直是研究的一个热点。最流行的做法主要有两种：影子贴图（shadow mapping）和阴影锥(shadow volume)。
影子贴图的原理是以光源的视角出发，用可视表面的深度创建shadow map，渲染画面时把每个点都与shadow map进行比较，绘制出带有影子的图像。这种方法的缺点是在实时绘制的时候不如阴影锥[5]精确。
提到阴影锥就不得不提到id Software的游戏Doom3，该游戏采用了这种方法并取得了不小的成功而使之广为流行起来的，由于游戏设计者John
Carmack的影响力，这种方法又被称为Carmack’s Reverse。阴影锥的原理是通过光源和遮挡物的位置关系计算出会产生阴影的区域，然后对所有物体进行检测，确定其受否受到了阴影的影响。这种实现方法虽然较好也有其不足之处，对处理器的依赖较为严重。
6.球星照明：个锥形的标准光源，大多数都是把光发射到四面八方的。球形照明便是一组实现这种真实光源算法的集合。常用的算法有：radiosity，ray tracing，beam tracing，cone tracing，path tracing，metropolis light transport，ambient occlusion，photon mapping和image based lighting。
7.非现实绘制：n-photorealistic rendering，简称NPR）是为
了拓展图像表现的多样性，采用各种各样的技术使图像显示出与现实生活不相同的特性。
最常见的一种NPR技术是被称作卡通渲染的cel-shading或toon shading的技术。这种技术通常用来模仿漫画或者卡通中的平面风格，它通过在绘制中只选择物体色彩的少数深浅变化来使模型表现出平面化的视觉效果。
第一个使用这种技术的3D游戏是Jet Set Radio (2000)，之后游戏业界渐渐开始关注这种新技术对游戏表现形式的扩充，越来越多的作品采用了toon shading技术。
8.光栅化：现实而且相当消耗时间，在绘制的过程中可以事先
确定哪些像素被修改过的，只绘制被改变的像素，这种方法被称作光栅化。这种技术在3D实时绘制中相当流行，因为实时3D至少需要达到20帧每秒的绘制速度才会让人画面流畅。
9.Ray casting 于实时模拟。这个方法最早是由Scott Roth在
1982年一篇关于CSG模型渲染的论文中使用的。这种方法把模型通过模型外的一个观察点一个一个像素地进行处理，就像沿着从观察点射出的光线进行处理的一样。早期游戏如Wolfenstein 3D和Comanche系列都使用过Ray Casting技术。
10.Ray ricing：Casting的扩展，对处理复杂的物体具有很好
的效果。它通过假象一个观察点，追踪虚拟屏幕上每一个像素物体映射过来的颜色得到模型最后显示的结果，
由于Ray Tracing技术效率不是很高，商用游戏基本上没有采用它，但
Daniel Pohl和他的学生们对一些游戏加入了Ray Tracing技术进行研究，相信不久的将来，Ray Tracing技术会在游戏领域得到广泛应用。
四.总结
从最早实验室里研究人员的消遣娱乐到产值上亿推动图形技术发展的重要支柱，视频游戏已变得越来越重要，和人们的生活已变得密不可分。今后图形学发展的重点应该是在现有计算机功能的限制下绘制出更加逼真的画面，使人类的社会生活虚拟化变为一个不再遥远的梦想。
中南大学现代远程教育课程考试模拟复习试题.及参考答案 计算机图形学 一、名词解释 1．图形 2．像素图 3．参数图 4．扫描线 5．构造实体几何表示法 6．投影 7．参数向量方程 8．自由曲线 9．曲线拟合 10．曲线插值 11．区域填充 12．扫描转换 二、判断正误（正确写T，错误写F） 1.存储颜色和亮度信息的相应存储器称为帧缓冲存储器，所存储的信息被称为位图。（） 2．光栅扫描显示器的屏幕分为m行扫描线，每行n个点，整个屏幕分为m╳n个点，其中每个点称为一个像素。―――――――――――――――――――――（）3．点阵字符用一个位图来表示，位图中的0对应点亮的像素，用前景色绘制；位图中的1对应未点亮的像素，用背景色绘制。――――――――――――――――－（）4．矢量字符表示法用（曲）线段记录字形的边缘轮廓线。―――――――――――（）5．将矢量字符旋转或放大时，显示的结果通常会变得粗糙难看，同样的变换不会改变点阵字符的显示效果。―――――――――――――――――――――――――（）6．在光栅图形中，区域是由相连的像素组成的集合，这些像素具有相同的属性值或者它们位于某边界线的内部。―――――――――――――――――――――――（）7．多边形的扫描变换算法不需要预先定义区域内部或边界的像素值。――――――（）8．齐次坐标表示法用n维向量表示一个n＋１维向量。―――――――――――――（）9．实体的边界由平面多边形或空间曲面片组成。―――――――――――――――（）
10．平面多面体表面的平面多边形的边最多属于两个多边形，即它的表面具有二维流形的性质。―――――――――――――――――――――――――――――――（）11．实体几何性质包括位置、长度和大小等。―――――――――――――――――（）12．实体的拓扑关系表示实体之间的相邻、相离、方位、相交和包含等关系。―――（）13．实体的扫描表示法也称为推移表示法，该表示法用一个物体和该物体的一条移动轨迹来描述一个新的物体。――――――――――――――――――――――――（）14．如果投影空间为平面，投影线为直线，则称该投影为平面几何投影。――――－（） 15.平面几何投影分为两大类：透视投影和平行投影。――――――――――――－（） 16．当投影中心到投影面的距离为有限值时，相应的投影为平行投影。――――――（）17．当投影中心到投影面的距离为无穷大时，相应的投影即为透视投影。―――――（）18．在透视投影中，不平行于投影平面的平行线，经过透视投影后交汇到一个点，该点称为灭点。――――――――――――――――――――――――――――――（）19．用DDA算法生成圆周或椭圆不需要用到三角运算，所以运算效率高。――――（）20．主灭点的个数正好等于与投影面相交的坐标轴的个数，显然最多有四个主灭点。（）21．透视投影按主灭点个数分为一点透视、二点透视和三点透视。―――――――（）22．平行投影分为正（射）投影和斜（射）投影。―――――――――――――－（）23．在正投影中，投影方向与投影面垂直。――――――――――――――――――（）24．在斜投影中，投影线不垂直于投影面。―――――――――――――――――（）25．当投影面与x,y和z垂直时所得到的投影分别称为正（主）视图、侧视图和俯视图，统称为三视图。―――――――――――――――――――――――――――（）26．在斜投影中，当投影面与三个坐标轴都不垂直时，所形成的投影称为正轴测。－（）27．投影面也称为观察平面。―――――――――――――――――――――――（）28．观察空间位于前后裁剪面之间的部分称为裁剪空间或视见体。―――――――（）29．找出并消除物体中的不可见部分，称为消隐。――――――――――――――（）30．经过消隐得到的图形称为消隐图。―――――――――――――――――――（） 三、填空 1．图形软件的建立方法包括提供图形程序包、和采用专用高级语言。 2．直线的属性包括线型、和颜色。
一、填空题 1．将多边形外部一点A与某一点B用线段连接，若此线段与多边形边界相交的次数为??????????，则点B在多边形外部。若此线段与多边形边界相交的次数为??????????，则点B在多边形内部。 2．生成直线的四点要求是_______________________，____________________________，____________________________________，速度要快。 3．由5个控制顶点Pi(i=0,1,…4)所决定的3次B样条曲线，由??????????段3次B样条曲线段光滑连接而成。 4．用于减少或克服在“光栅图形显示器上绘制直线、多边形等连续图形时，由离散量表示连续量引起的失真”的技术叫??????????。 5．图形的数学表示法一般有??????????，??????????，??????????。 1.一个交互性的计算机图形系统应具有、、、、 输入等五方面的功能。 2.阴极射线管从结构上可以分为、和。 3.常用的图形绘制设备有和，其中支持矢量格式。 4.PHIGS和GKS将各种图形输入设备从逻辑上分为六种：定位设备、笔划设 备、、、和。 5.通常可以采用和处理线宽。 6.齐次坐标表示就是用维向量表示n维向量。 7.平行投影根据可以分为投影和投影。 8.一个交互式计算机图形处理系统包括图形软件和_____________，图形软件又分为 _____________、_____________和三部分。 9.构成图形的要素包括和，在计算机中通常用采用两种方法来表示 图形，他们是和。 10.荫罩式彩色显像管的结构包括、、和。 11.目前常用的PC图形显示子系统主要由3个部件组成：、和一 个ROM BIOS芯片。 12.在交互输入过程中，图形系统中有_____________、、和其组 合形式等几种输入（控制）模式。 13.填充一个特定区域，其属性选择包括、和。 14.计算机中表示带有颜色及形状信息的图和形常用和参数法，其中用参数法描 述的图形称为，用描述的图形称为。 15.在显示技术中，我们常常采用提高总的光强等级。 16.常用的交互式绘图技术有、、和。
计算机图形学模拟试卷 计算机图形学课程试卷(卷) 注意：1、本课程为必修（表明必修或选修），学时为 51 ，学分为 3 2、本试卷共 3 页；考试时间 120 分钟；出卷时间：年 12 月 3、姓名、学号等必须写在指定地方；考试时间：年 1 月 11 日 4、本考卷适用专业年级：任课教师： （以上内容为教师填写） 专业年级班级 学号姓名 一、名词解释(15分) 1．国际标准化组织（ISO）对计算机图形学的定义
2． 象素图 3． 正投影 4． 纹理 5． 位图 二．单项选择题(1.5×10＝15分) （ ）1、在TC 环境下编译绘图程序进行图形初始化时，要寻找文件的格式是？______。 A ）.DOC B ）.CPP C ）.C D ）.BGI （ ）2、图形系统是由四部分组成，分别为 A).应用系统结构；图形应用软件；图形支撑软件；图形设备。 B).计算机；显示器；打印机；图形应用软件。 C).计算机；图形设备；图形支撑软件；图形应用软件。 D).计算机；图形软件；图形设备；应用数据结构。 （ ）3、使用下列二维图形变换矩阵： T=???? ??????111020002 将产生变换的结果为______ 。 A ）图形放大2倍； B ）图形放大2倍，同时沿X 、Y 坐标轴方向各移动1个绘图单位； C ）沿X 坐标轴方向各移动2个绘图单位； D ）上述答案都不对。 （ ）4、图形显示器的工作方式为 A ）.文本方式 B ）.图形方式 C ）.点阵方式 D ）.文本与图形方式 （ ）5、透视投影中主灭点最多可以有几个? A) 3 B)2 C)1 D)0 （ ）6、在用射线法进行点与多边形之间的包含性检测时,下述哪一个操作不正确? A) 当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的一侧时,计数0次 B) 当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的一侧时,计数2次 C) 当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的两侧时,计数1次 D) 当射线与多边形的某边重合时,计数1次 （ ）7、下列有关平面几何投影的叙述语句中，正确的论述为
安徽中医学院2010～2011学年第二学期《计算机图形学》课程 期末考试试卷 命题教师： 沈同平 试卷编号：H0602 审核人： 王世好 适用专业 计算机科学与技术 考试班级 08医软 考生姓名 学号 班级 一、选择题（每小题1分，共20分） 1．计算机图形学与计算机图像处理的关系是（ ） A 、计算机图形学是基础，计算机图像处理是其发展 B 、不同的学科，研究对象和数学基础不同，但它们之间也有可转换部分 C 、同一学科在不同场合的不同称呼而已 D 、完全不同的学科，两者毫不相干 2．下列不属于计算机图形学的应用的是( ) A 、计算机辅助绘图及设计 B 、事务管理中的交互式绘图 C 、科学计算可视化 D 、人工智能 3．下列不属于计算机图形软件国际标准的是( ) A 、GKS B 、PHIGS C 、国标码 D 、 IGES 4.计算机图形显示器一般使用什么颜色模型 ( ) A 、 RG B B 、 CMY C 、 HSV D 、 HLS 5．分辨率为1024×1024的显示器各需要多少字节位平面数为24的帧缓存 ( ) A 、512K B B 、1MB C 、2MB D 、3MB ; 6．触摸屏是( )设备. A 、输入 B 、输出 C 、输入输出 D 、既不是输入也不是输出 7．下述用数值微分法(DDA)画斜率的绝对值小于1的直线的C 语言子程序中哪一 行有错 ( ) Void drawLineWithDDA (int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { A 、int x, y; B 、float k = (float)(y2-y1)/(x2-x1); C 、for(x=x1,y=y1;x<=x2;x++) { drawPixel(x,y,color);
计算机图形学复习题及答 案 This manuscript was revised on November 28, 2020
中南大学现代远程教育课程考试模拟复习试题.及参考答案 计算机图形学 一、名词解释 1．图形 2．像素图 3．参数图 4．扫描线 5．构造实体几何表示法 6．投影 7．参数向量方程 8．自由曲线 9．曲线拟合 10．曲线插值 11．区域填充 12．扫描转换 二、判断正误（正确写T，错误写F） 1.存储颜色和亮度信息的相应存储器称为帧缓冲存储器，所存储的信息被称为位 图。（） 2．光栅扫描显示器的屏幕分为m行扫描线，每行n个点，整个屏幕分为m╳n个点，其中每个点称为一个像 素。―――――――――――――――――――――（） 3．点阵字符用一个位图来表示，位图中的0对应点亮的像素，用前景色绘制；位图中的1对应未点亮的像素，用背景色绘 制。――――――――――――――――－（） 4．矢量字符表示法用（曲）线段记录字形的边缘轮廓线。―――――――――――（） 5．将矢量字符旋转或放大时，显示的结果通常会变得粗糙难看，同样的变换不会改变点阵字符的显示效 果。―――――――――――――――――――――――――（）
6．在光栅图形中，区域是由相连的像素组成的集合，这些像素具有相同的属性值或者它们位于某边界线的内 部。―――――――――――――――――――――――（） 7．多边形的扫描变换算法不需要预先定义区域内部或边界的像素值。――――――（） 8．齐次坐标表示法用n维向量表示一个n＋１维向 量。―――――――――――――（） 9．实体的边界由平面多边形或空间曲面片组成。―――――――――――――――（） 10．平面多面体表面的平面多边形的边最多属于两个多边形，即它的表面具有二维流形的性 质。―――――――――――――――――――――――――――――――（） 11．实体几何性质包括位置、长度和大小 等。―――――――――――――――――（） 12．实体的拓扑关系表示实体之间的相邻、相离、方位、相交和包含等关系。―――（） 13．实体的扫描表示法也称为推移表示法，该表示法用一个物体和该物体的一条移动轨迹来描述一个新的物 体。――――――――――――――――――――――――（） 14．如果投影空间为平面，投影线为直线，则称该投影为平面几何投影。――――－（） 15.平面几何投影分为两大类：透视投影和平行投影。――――――――――――－ （） 16．当投影中心到投影面的距离为有限值时，相应的投影为平行投 影。――――――（） 17．当投影中心到投影面的距离为无穷大时，相应的投影即为透视投影。―――――（）
精编资料 了解图形学与图像处理的发展,应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果;理解图形学与图像处理对图元以及图像的分析与理解的以及二维与三维形状重建等;... 图形,图像 计算机图形学与图像处理教案 学时：36，其中讲授26学时，上机10学时。 适用专业：信计专业与数学专业。 先修课程：高等数学、线性代数、数据结构、VC++或者C# 一、课程的性质、教育目标及任务： 计算机图形学与图像处理实际上是两门课程的一个综合。这是一门研究图形学与图像处理的基本理论、方法及其在智能化检测中应用的学科，是计算机科学与技术等电子信息类本科专业的专业课。 本课程侧重于对图形学的基本图元的基本生成，以及图像处理中对图像在空间域与频率域的基本处理算法的研究。并对图形学与图像处理基本理论和实际应用进行系统介绍。目的是使学生系统掌握图形学与图像处理的基本概念、原理和实现方法，学习图形学与图像处理分析的基本理论、典型方法和实用技术，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的基础。 二、教学内容基本要求： 1．了解图形学与图像处理的发展、应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果； 2．理解图形学与图像处理对图元以及图像的分析与理解的以及二维与三维形状重建等； 3．掌握图形学与图像处理中最基本、最广泛应用的概念、原理、理论和算法以及基本技术和方法； 4．能够运用一门高级语言编写简单的图形学与图像处理软件，实现各种图形学与图像处理的算法。 三、主要教学内容：
学习图形学的基本概念，了解光栅显示系统的原理；掌握基本图元的生成算法：直线的生成算法、曲线的生成算法、多边形的生成算法；掌握区域填充、线段剪裁以及多边形的剪裁；掌握图元的几何变换、以及投影的基本理论。 了解图像的概念；图像数字化的基本原理：取样、量化、数字图像的表示；线性系统理论在图像变换，滤波中的应用：线性系统理论、离散图像变换、小波变换；图像编码压缩、增强，以及复原的基本方法：无失真压缩、有失真压缩、变换编码、压缩标准、图像滤波原理、复原滤波器、直方图运算、点运算；图像识别的基本原理和方法：图像分割、图像分析、图像分类； 四、学时安排 总课时72学时，图形学36学时，其中包括26个学时讲授，10个学时上机；图像处理36学时，其中包括26个学时讲授，10个学时上机； 五、参考书目： (1),
一、单项选择题 1. 计算机图形显示器一般使用什么颜色模型？(B) A)RGB；B) CMY；C) H SV ；D) HLS 2. 哪一个不是国际标准化组织( ISO)批准的图形标准？(D) A)GKS；B) PHIGS；C) C GM ；D) DXF 3.下述用数值微分法(DDA画斜率的绝对值小于1的直线的C语言子程序中哪一行有错？ (A) Void drawLineWithDDA(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { A) int x, y; B ) float k = (float)(y2-y1)(x2-x1); C ) for(x=x1,y=y1;x<=x2;x++) { drawPixel(x,y,color); } D ) y+=k; } } 4. 下述绕坐标原点旋转a 角的坐标变换矩阵中哪一项是错误的?(B) | A B | | C D | A) cos a; B)sin a; C)sin a; D)cos a 5. 下述哪一条边不是非均匀有理B样条(NURBS的优点？(D) B）对于间距不等的数据点，用NURBS以合的曲线比用均匀B样条拟合的曲线更光滑 C）NURB醍供的权控制方法比用控制点更能有效的控制曲线的形状 D）使用NURB呦以提高对曲面的显示效率 A) NURBSL均匀B样条能表示更多的曲面
6. 透视投影中主灭点最多可以有几个？（D） A）0; B）1; C）2; D）3 7. 在用扫描线法进行点与多边形之间的包含性检测时，下述哪一个操作不正确?（D） A）当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的一侧时，计数0次 B）当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的一侧时，计数2次 C）当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的两侧时，计数1次 D）当射线与多边形的某边重合时，计数1次 &在简单光反射模型中，由物体表面上点反射到视点的光强下述哪几项之和？（C）（1）环境光的反射光强；（2）理想漫反射光强；（3）镜面反射光强；（4）物体间的反射光强。 A（1）和（2） B）（1）和（3） C）（1）（2）和（3） D）（1）（2 ）（3 ）和（4 ） 9. 下面关于NURBS的论述，哪个是错误的？ （ B） A. 可通过控制顶点和权因子来改变形状； B. 仅具有仿射不变性，但不具有透射不变性； C. 非有理B样条、有理及非有理Bezier曲线、曲面是NURBS的特例； D. 可表示标准解析形状和自由曲线、曲面； 10. 下述关于Bezier 曲线P1（t）, P2（t）t [0,1]的论述，哪个是错误的？（） A. P1（1）= P2（0） = P,在P处P1（1）, P2（0）的切矢量方向相同，大小相等， 则 P1（t）, P2（t）在P处具有G1连续；
计算机科学与技术学科综合水平全国统一考试大纲及指南 计算机图形学 一、考试大纲 要求掌握设计和使用计算机图形学系统所必须的基本原理，其主要内容包括： 1．基本图形生成算法 2．二维图形显示 3．曲线和曲面的表示 4．三维物体的几何表示和几何变换 5．真实感图形的实现原理和算法 二、复习指南 （－）概述 1．计算机图形学和图形系统基本知识 计算机图形学研究对象及应用领域；图形系统的硬件和软件；图形标准接口。 2．基本图形的属性及生成算法 直线，曲线，填充区域，文字等。 （二）二维图形变换和显示 1．二维几何变换 平移、旋转、缩放及其组合，坐标系变换。 2．二维图形显示 点、线、多边形、曲线及文字的裁剪。 （三）曲线、曲面和三维图形 1．曲线和曲面的参数表示 Bezier曲线和曲面，双三次曲面的表示，B样条，插值，曲面拟合。 2．三维物体的几何表示方法 物体的定义及性质，特征参数法，边界表示法，曲面离散近似表示，实体构造表示法，八叉树表示法。 3．三维形体的输出过程 平面几何投影变换，观察空间，空间转换，三维裁剪。 （四）光学模型及其算法实现 l．简单光反射模型 基本光学原理，简单光反射模型（Phong模型）的导出和实现。 2．增量式光反射模型 双线性光强插值法（Crourand Shading），双线性法向插值法（Phong Shading），加速算法。 3．局部光反射模型 局部光反射模型及其实现。 4．光源模型 光源模型及其光强分布。 5．简单光透射模型 透明效果的模拟方法，Witted光透射模型，Hall光透射模型。 6．光线跟踪显示技术
基本光线跟踪算法，光线与物体求交，光线跟踪中的简单阴影。 （五）消隐显示和阴影生成技术 1．消隐显示技术 深度缓存算法（Z-Buffer），扫描线算法，多边形区域排序算法，列表优先算法。 2．阴影生成技术 阴影扫描线算法，阴影多边形算法，阴影空间算法，阴影深度缓存算法，反走样软影生成算法。 三、思考题 1．计算机图形显示器和绘图设备表示颜色的方法各是什么颜色系统？它们之间的关系如何？ 2．简述侦缓存与显示器分辨率的关系。分辨率分别为640 * 480，1280 * 1024，和2560 * 2048的显示器各需要多少字节位平面数为24的帧缓存？ 3．画直线的算法有哪几种？圆圆弧的算法有哪几种？写一个画带线宽的虚线的程序。 4．写一个画饼分图的程序，用不同的颜色填充各个区域。 5．写一个显示一串字符的程序。 6．分别写出平移、旋转、缩放及其组合的变换矩阵。 7．如何用几何变换实现坐标系的变换？ 8．写出几种线裁剪算法；写出几种多边形裁剪算法。 9．写出Bezier曲线和面片的几种表达形式。 10．写出B样条的矩阵形式和调和函数。为什么使用非均匀有理B样条？ 11．简述边界表示法（BREP）实体构造表示法（CSG） 12．写出透视变换矩阵和各种投影（三视图、正轴测和斜投影）变换矩阵。 13．观察空间有哪些参数？其作用是什么？写出从物体空间坐标系到观察空间坐标系转换矩阵。 14．分别写出对于透视投影和平行投影的从裁剪空间到规范化投影空间的转换矩阵。 15．写出从规范化投影空间到图象空间的转换矩阵。 16．写出简单光反射模型近似公式，并说明其适用范围及能产生的光照效果。 17．写出线光源的光强公式及其积分算法。 18．试描述Witted光透射反射模型和Hall光透射模型。 19．写出光线跟踪算法。 20．写出光线与几种常见物体面的求交界法。 21．简述消隐算法的分类。 22．简述深度缓存算法及其特点。 23．简述点与多边形之间的包合性检测算法。 24．描述扫描线算法。 25．简述阴影生成算法的分类及各种算法。 四、考试样卷 请从以下每小题的所给A～D答案中选出一个正确答案： 1．计算机绘图设备一般使用什么颜色模型？ A）RGB；B）CMY：C）HSV；D）HLS 2．计算机图形显示器一般使用什么颜色模型？ A）RGB；B）CMY；C）HSV；D）HLS 3．分辨率为1024*1024的显示器各需要多少字节位平面数为24的侦级存？ A）512KB；B）1MB；C）2MB；D）3MB
计算机图形学期末考试试卷（C卷） 一、判断题（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分） 1.计算机图形生成的基本单位是线段。 ( F ) 2.构成图形的要素除了点、线、面、体等几何要素外，还应该包括 灰度、色彩、线型、线宽等非几何要素。 ( N ) 3.在齐次坐标系中，若用矩阵来表示各种运算，则比例和旋转变换 是矩阵F乘法运算，而平移变换是矩阵加法运算。 ( F ) 4.Z-Buffer消隐算法有利于硬件实现，并且不需要排序。 ( N ) 5.二次Bezier曲线和二次B样条曲线都通过控制多边形的首末端 点。 ( F ) 6.一个向量的齐次坐标的表示形式是唯一的。 ( F ) 7.计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的。 ( N ) 8.Phong算法的计算量要比Gouraud算法小得多。
( F ) 9. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为。 ( F ) 10. 图形软件标准是为提高图形软件的易用性而提出的。 ( F ) 二、填空题（本大题共 10 空，每空 1 分， 共 10 分） 1. 在多边形填充过程中，常采用、 左闭右开 和 下闭上开 的原则对边界像素进行处理。 2. 基本几何变换指 平移 、 比例 和 旋转 三种变换。 3. 屏幕上最小的发光单元叫作 像素 ，它的多少叫做 分辨率 。 ??????????200010001
4.ISO批准的第一个图形软件标准是GKS ，进入20 世纪90年代后，存在的事实上的图形软件标准主要是 OpenGL 和Direct x。 5.图形的表示方法有两种：参数法和点阵 法。 6.多边形的表示方法有顶点表示法和点阵表 示法两种。 7.计算机三维模型的描述有线框模型、表面模 型和实体模型。 8.颜色包含3个要素：色调、饱和度和 亮度。 三、简答题（本大题共 5 小题，每小题 5 分，共 25 分） 1．计算机图形学研究的主要内容是什么 2．什么是齐次坐标齐次空间点 P(X、Y、W) 对应的笛卡尔坐标
计算机图形学期末考试试卷（D 卷） 一、 填空题（每空1分，共10分） 1. 图形的表示方法有两种： 点阵法 和 参数法 。 2. 目前常用的两个事实图形软件标准是OpenGL 和 DirectX 。 3. 多边形有两种表示方法： 顶点表示法 和点阵表示法。 4. 二维图形基本几何变换包括平移、 比例 、 旋转 等变换。 5. 投影可以分为 平移 投影和 透视 投影。 6. 描述一个物体需要描述其几何信息和 拓扑信息 。 7. 在Z 缓冲器消隐算法中Z 缓冲器每个单元存储的信息是每一个像素点的 深度值 。 二、 判断题（每小题1分，共10分，对的画√，错的画×） 1. 由三个顶点可以决定一段二次B 样条曲线，若三顶点共线时则所得到的曲线褪化为一条直线段。 （v ） 2. DDA （微分方程法）是Bresenham 算法的改进。（ x ） 3. 插值得到的函数严格经过所给定的数据点，逼近是在某种意义上的最佳近似。（ v ） 4. 齐次坐标提供了坐标系变换的有效方法，但仍然无法表示无穷远的点。（ x ） 5. 若相对于某点进行比例、旋转变换，首先需要将坐标原点平移至该点，在新的坐标系下做比例或 者旋转变换，然后将原点平移回去。（ v ） 6. Phong 算法的计算量要比Gouraud 算法小得多。 （ x ） 7. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为???? ??????200010001。（ x ） 8. 在种子填充算法中所提到的八连通区域算法同时可填充四连通区域。（ v ） 9. 边缘填充算法中是将扫描线与多边形交点左方的所有像素取补。（ x ） 10. 计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的。（ v ） 三、 选择题（每小题1分，共10分） 1.在图形变换中引入齐次坐标的目的是 B 。 A ）便于实现缩放变换 B) 统一表示几种基本变换，便于计算 C ）便于实现错切变换 D ）无特殊目的，一直沿用而已 2. 透视投影中主灭点最多可以有几个? D A ） 0 B ）1 C ）2 D ）3 3. 在简单光照模型中，由物体表面上的点反射到视点的光强是下述哪几项之和？ C
《计算机图形学》课程教学大纲一、课程基本信息 课程代码：110053 课程名称：计算机图形学 英文名称：Computer Graphics 课程类别：专业课 学时：72 学分： 适用对象：信息与计算科学专业本科生 考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%） 先修课程：高级语言程序设计、数据结构、高等代数 二、课程简介 中文简介： 计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科。它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据已经成为信息领域的一个重要发展趋势。通过本课程的学习，使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，理解图形绘制的基本算法，学会初步图形程序设计。 英文简介： Computer Graphics is the subject which concerned with how computer builds， processes and shows graphics. Its importance has been shown in people’s more and more intensively need for harmony human-machine interface. Graphics user interface has become an important part of software. It is a significant trend to show abstract conception or data in graphics way. Through the learning of this course, students could master Computer Graphics’basic theories and methods，understand graphics basic algorithms and learn how to design basic graphics program. 三、课程性质与教学目的 《计算机图形学》是信息与计算科学专业的一门主要专业课。通过本课程的学习，使学生掌握基本的二、三维的图形的计算机绘制方法，理解光栅图形生成基本算法、几何造型技术、真实感图形生成、图形标准与图形变换等概念和知识。学会图形程序设计的基本方法，为图形算法的设计、图形软件的开发打下基础。 四、教学内容及要求 第一章绪论 (一)目的与要求 1.掌握计算机图形学的基本概念； 2.了解计算机图形学的发展、应用； 3.掌握图形系统的组成。
第六章曲线和曲面 3、参照Hermite三次曲线的几何形式，试用B[P 0 P 1 P u P 1 u P uu P 1 uu]T , 推导相 应五次曲线的调和函数和系数矩阵M。 解：设Hermite五次曲线的几何形式为： P(t)=a5t5 + a4t4 + a3t3 + a2t2 + a1t + a0其中 t∈[0,1] 按题意，已知曲线两端点的坐标值P0 P1 曲线两端点的一阶导数值P0u P1u 曲线两端点的二阶导数值P0uu P1uu 则求出系数a5,a4,a3,a2,a1,a0 则P(t)就可确定； 由于P(t)= a5t5 + a4t4 + a3t3 + a2t2 + a1t + a0其中 t∈[0,1] P’(t)=5a5t4 + 4a4t3 + 3a3t2 + 2a2t + a1 P”(t)=20a5t3+12a4t2+6a3t+2a2 P0=P(0)=a0 P1=P(1)=a5+a4+a3+a2+a1+a0 P0’=P’(0)=a1 P1’=P’(1)=5a5+4a4+3a3+2a2+a1 P0”=P”(0)=2a2 P1”=P”(1)=20a5+12a4+6a3+2a2 所以 a0 = P(0) a1 =P’(0) a2 =P”(0)/2 a3 = 10P(1)- 10P(0) - 4P’(1) - 6P’(0) + P”(1)/2 - 3P”(0)/2 a4 =-15P(1)+ 15P(0) + 7P’(1) + 8P’(0) - P”(1) - 3P”(0)/2 a5 = 6P(1)- 6P(0) - 3P’(1) - 3P’(0) - P”(0)/2 + P”(1)/2 => P(t)=[ -6P(0) + 6P(1) - 3P’(0) - 3P’(1) - P”(0)/2 + P”(1)/2] t5 +[+15P(0) - 15P(1) + 8P’(0) + 7P’(1) + 3P”(0)/2 ] t4 +[-10P(0) + 10P(1) - 6P’(0) - 4P’(1) - 3P”(0)/2 + P”(1)/2] t3 + [ P”(0)/2] t2 + [P’(0)] t +P(0) 整理得： P(t) = (-6t5 + 15t4 - 10t3 + 1) P(0) + (6t5-15t4+10t3) P(1) + (-3t5 + 8t4 -6t3 + t) P’(0) + (-3t5 +7t4-4t3) P’(1) + (-t5/2+ 3t4/2-3t3/2+t2/2) P”(0) + (t5/2-t4+t3/2) P”(1) 故调和函数为： F(0)= -6t5 + 15t4 - 10t3 + 1 F(1)= 6t5 - 15t4 + 10t3 F(2)= -3t5 + 8t4 - 6t3 + t F(3)= -3t5 + 7t4- 4t3 F(4)= -t5/2 + 3t4/2 -3t3/2 + t2/2
最新计算机图形学期末考试试卷 一、判断题（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分） 1. 计算机图形生成的基本单位是线段. ( F ) 2. 构成图形的要素除了点、线、面、体等几何要素外，还应该包括灰度、色彩、线型、 线宽等非几何要素. ( N ) 3. 在齐次坐标系中，若用矩阵来表示各种运算，则比例和旋转变换是矩阵F 乘法运算， 而平移变换是矩阵加法运算. ( F ) 4. Z-Buffer 消隐算法有利于硬件实现，并且不需要排序. ( N ) 5. 二次Bezier 曲线和二次B 样条曲线都通过控制多边形的首末端点. ( F ) 6. 一个向量的齐次坐标的表示形式是唯一的. ( F ) 7. 计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的. ( N ) 8. Phong 算法的计算量要比Gouraud 算法小得多. ( F ) 9. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为. ( F ) 10. 图形软件标准是为提高图形软件的易用性而提出的. ( F ) 二、填空题（本大题共 10 空，每空 1 分，共 10 分） 1. 在多边形填充过程中，常采用、 左闭右开 和 下闭上开 的原则 对边界像素进行处理. 2. 基本几何变换指 平移 、 比例 和 旋转 三种变换. 3. 屏幕上最小的发光单元叫作 像素 ，它的多少叫做 分辨率 . 4. ISO 批准的第一个图形软件标准是 GKS ，进入20世纪90年代后，存 在的事实上的图形软件标准主要是 OpenGL 和 Direct x . ?? ?? ? ?????200010001
5.图形的表示方法有两种：参数法和点阵法. 6.多边形的表示方法有顶点表示法和点阵表示法两种. 7.计算机三维模型的描述有线框模型、表面模型和实体 模型. 8.颜色包含3个要素：色调、饱和度和亮度 . 三、简答题（本大题共5 小题，每小题5 分，共25 分） 1．计算机图形学研究的主要内容是什么？ 2．什么是齐次坐标？齐次空间点 P(X、Y、W) 对应的笛卡尔坐标是什么？ 3．帧缓存的容量与什么有关？假定一个光栅扫描系统，分辨率800×600，要求可显示颜色256种，请问帧缓存的容量需要多少字节？ 4．什么是走样？什么是反走样?常用的反走样技术有哪些？ 5．简单光照模型的反射光由哪几部分组成，光照计算时有哪两种明暗处理技术?
1.用于减少或克服在“光栅图形显示器上绘制直线、多边形等连续图形时，由离散量表示连续量引起的失真”技术叫（反走样），常用方法有（提高分辨率方法），（非加权区域采样）,（加权区域采样）。 2.三维对象建模类型分为（线框模型），（表面模型），（实体模型） 3.阴极管（CRT）的（聚焦系统）通过电场和磁场控制“交细….”保证…..提高分辨率。 5.圆的中点生成算法中，通常把圆分为（八）个部分。假定当前取点为（Xi，Yi），那么下一点只能是正右方的A（Xi+1，Yi）或右下方B （Xi+1，Yi‐1）设M为中点，F（M）<0.取（正右）方。 7.在光栅显示器上显示任何一种图形，实际上都是一些具有一种或多种颜色的像素集合，确立最佳逼近的像素集合，并用指定属性写像素的过程称为（光栅化）。 8.消隐算法根据算法实现时所在的坐标系或空间进行分类，可分为（物体空间的消隐算法）（图像空间的消隐算法）（物体空间和图像空间的消隐算法）三类。 9.增量算法的目的是：（加快扫描转换）。11.纹理是物体表面的细小结构，根据纹理的表现形式可分为（图像纹理）（几何纹理）（过程纹理）三类。 12.凹凸纹理是通过对（物体的表面几何性质）进行扰动来产生凹凸不平的视觉效果。13．penGL的工作方式是一种（状态机制），可以进行各种状态或技术设置。 14.画家算法原理是先把屏幕置成背景色，再把物体的各个面按其离视点远近进行排序，远者在表头近者在表尾，构成一张（深度优先）表。 1.光栅显示系统的优点是刷新率一定与图形的复杂度无关，但会产生走样。（对） 2.若要对某点进行比例、旋转交换、首先需要把坐标原点平移至该点，在新的坐标下作比例或旋转变换，然后将原点平移回去。（错） 3.光线跟踪算法与光传播方向是相同的，是视线跟踪。（错） 4.将线段两端的分区编码的逐位取逻辑“与”，若结果为零，则该线相对于裁剪窗口必为完全不见。（错） 5.Phong 明暗处理算法先计算出曲面在各多边形顶点 处的光强，然后再采用双曲线插值法确定在扫描线上每个像素处的光强值，得到多边形的光 滑颜色分布。（错）6.阴影由两部分组成，本影 和半影，位于中间全黑的轮廓分明的部分称为 半影。（错）7.非理想镜面反射中，镜面反 射指数n模拟镜面反射光在空间的汇聚程度， n越大，表面越粗糙。（错）8.用光线跟踪法渲 染，自然完成物体消隐，不用事先消隐。（对） 9.环境映射的效果比光线跟踪好，计算量也小 很多。（错）10.利用连贯性和包围盒等技术可 以提高消隐算法的效率。（对）11．（不掌 握）OpenGL是一个与硬件无关的软件接口， 可在不同操作平台之间移植。（对）12.利用不 在同一直线上的多边形3个顶点求得两个矢 量，这两个矢量的点积垂直于多边行。（错）（叉 积垂直于多边形）13.（不掌握）OpenGL中的 视图交换是将视见体内投影的物体显示在二 维的视口平面上。（对）14.在Z缓冲器消隐算 法中，第一次消隐后，阴影缓冲器保存的是距 光源最近的物体表面上的深度值。（对） 1.灰度等级为16级，分辨率为1024×1024的 显示器，至少需要的帧缓存（A.512） 2.使用下面二维图形交换矩阵，产生交换结果 为（C.以Y=X作对称轴图形） 0 1 0 A．绕原点顺时针转90° T= 1 0 0 B.绕原点逆时针转90° 0 0 1 C.以Y=X作对称轴图形 D.以Y=‐X作对称轴图形 3.下述绕坐标原点逆时针转a角的坐标交换阵 阵错的是（A.‐cosa）|A B| A.‐cosa B.‐sina C.sina D.cosa |C D| 4.在多边形逐边裁剪法中，对于某多边形的边 （其方向是S‐>P）与某条裁剪线（即窗口的 一条边），比较有四种情况，分别输出一些顶 点，错误的是（C） A. s和p均在可视一侧，输出p B. s和p均 在不可见一侧，输出0个顶点 C. s在 可见，p在不可见，则输出s和sp的交点 D. s 在不可见，p可见，则输出sp和裁剪线的交点 和p 5.透视投影中，灭点最多（D.3） 8.关于平面几何投影，正确的论述为（B.平行 几何投影中能真实反应精确的尺寸和形状。） 9.关于深度缓存消隐算法（Z-Buffer）哪一条不 正确（C） A.需要开辟两个与图像大小相等的缓存数组 B.不能用于处理对透明物体的消隐 C．不能处理空间多边形的相贯与交叉重叠 D.不需要对多边形排序 10.在扫描转换多边形中，扫描线与多边形交点 计数（C） A.扫描线与多边形交于某顶点时，且为局部最 高点，计数2次。 B.扫描线与多边形交于某 顶点时，且为局部最高点，该点两个相邻边在 扫描线一侧，计0次C．扫描线与多边形交 于某顶点时，且为局部最高点，该点两个相邻 边在扫描线两侧，计1. D．扫描线与多边形 交于某顶点时，且为局部最低点，计2 11.关于光照模型，错误的论述为（B） A.光线跟踪算法是简单的光照模型 B.全光照 模型不仅考虑了直接光源且间接光源 C.简单 光照模型，不考虑直接和间接光源，忽略了光 在环境中传递 D.简单光照模型中，对于物体间 的光反射作用，只用一个环境光变量做近似 12.种子填充算中，正确的是（C） A.按扫描线的顺序进行像素点的填充 B．四连接算法可填八连接区域 C．最简单的……由于多重递归，费时，….效 率不高。 D.八连接算法不能填四连接区域 13.齐次坐标和坐标系，错误的是（A） A.齐次坐标的引入使交换具有统一模式，便于 交换合成。 B.齐次坐标的引入，增加实现难 度，不适合便件实现 C.使用局部齐次坐标， 简化了图形对象的描述 14.光线跟踪，下列哪一种情况不再跟踪（C） A.光线的光强度对于视点光强贡献很小 B.深度小于一定值。 C.遇到某一物体 D.未遇到背景。 15.画家算法，错误的是（C） A.原理最简单B．能处理相互序适面 C.属于物体空间和图像空间的消隐算法 D.关键是对物体按深度排序，建立优先级表 1. 叙述cohen‐sutherland裁剪算法的基本 思想。Cohen_Sutherland裁剪算法的基本思 想是：对于线段P1P2分为三种情况处理。（1） 若P1P2完全在窗口内，显示线段P1P2即“取” 该线段；（2）若P1P2明显在窗口外，丢弃该 线段P1P2；（3）若线段P1P2不满足上述两条 件，则把线段P1P2分为两部分，其中一段完
计算机图形学复习整理qfj_2011.1.16 一、图形设备、系统和应用 1、图形系统的组成 图形系统可定义为是计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。 一个计算机图形系统起码应具有计算、存储、对话、输入、输出等5个功能。 2、颜色查找表P16 为避免帧缓存的增加，采用颜色查找表来提高灰度级别。帧缓存中数据为颜色查找的索引，颜色查找表必须有2N项，每一项具有W位字宽。当W大于N时，可有2W灰度等级，但每次只有2N个不同灰度等级可用。若要使用2N种以外的灰度等级，需改变颜色查找表中的内容。 1、标准化的作用（1）方便不同系统间的数据交换；（2）方便程序移植；（3）硬件隔离，实现图形 系统的硬件无关性。 2、图形标准的组成、分类 （1）面向图形设备标准：计算机图形元文件(CGM) ，(CRT,绘图仪,打印机，…)；计算机图形接口(CGI) ，（设备驱动程序） （2）面向图形软件标准：官方标准（标准组织制定的标准）：GKS(Graphical Kernel System) ，PHIGS(Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics System) ，其它数据标准 工业标准（事实上的标准）：SGI 等公司的OpenGL ，微软公司的DirectX ，Adobe 公司的PostScript 等等 （3）文件格式标准：基本图形转换规范（IGES ）；产品数据转换规范（STEP ） 1、用户接口的常用形式P130 （1）子程序库：这种形式的基本思想是选择一种合适的高级程序设计语言（如C,C++，Fortran等）作为主语言，用此主语言扩展一系列的过程或函数调用，用以实现有关的图形设计和处理。 GKS ，OpenGL 等 优点：使用方便、便于扩充、便于将用户自己编写的源程序或目标代码加入相应的子程序中，并且可以充分利用高级语言本身具有的功能。 不足：但需要用户熟悉某种通用程序设计语言，修改麻烦，不形象直观。 （2）专用语言：一般为解释性的语言。PostScript ，VRML 等 （3）交互命令：图形界面或命令行方式，进行人机交互。常用操作：增、删、改操作（常用三表结构实现） 2、输入控制 （1）请求方式(程序初始化设备，即输入设备的初始化是在应用程序中设置的。) 缺点：效率低，不能同时工作。 （2）取样方式(程序和设备同时工作) 优点：该模式不像请求模式那样要求用户有一明显的动作，它对连续的信息流输入比较方便，也可同时处理多个输入设备的输入信息。 缺点：当处理某一种输入耗费的时间较长时，可能会失掉某些输入信息。 （3）事件方式(设备初始化程序)：输入设备和程序独立运行。 2、区域填充（边界的处理应注意的问题，活化边表算法，种子点，连通区域的 概念及其边界条件） (1)边界的处理应注意的问题