第一章绪论
概念：计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、
图形的几何要素、非几何要素、数字图像处理；
计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系；
计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。
第二章图形设备
图形输入设备：有哪些。
图形显示设备：CRT的结构、原理和工作方式。
彩色CRT：结构、原理。
随机扫描和光栅扫描的图形显示器的结构和工作原理。
图形显示子系统：分辨率、像素与帧缓存、颜色查找表等基本概念，分辨率的计算
第三章交互式技术
什么是输入模式的问题，有哪几种输入模式。
第四章图形的表示与数据结构
自学，建议至少阅读一遍
第五章基本图形生成算法
概念：点阵字符和矢量字符；
直线和圆的扫描转换算法；
多边形的扫描转换：有效边表算法；
区域填充：4／8连通的边界／泛填充算法；
内外测试：奇偶规则，非零环绕数规则；
反走样：反走样和走样的概念，过取样和区域取样。
5.1.2 中点 Bresenham 算法（P109）
5.1.2 改进 Bresenham 算法（P112）
习题解答
习题5（P144）
5.3 试用中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且大于1的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。（P111）
解： k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最大位移方向
故有
构造判别式：
推导d各种情况的方法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q)：
所以有： y Q-kx Q-b=0 且y M=y Q
d=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M)
所以，当k<0，
d>0时，M点在Q点右侧（Q在M左），取左点 P l(x i-1,y i+1)。
d<0时，M点在Q点左侧（Q在M右），取右点 Pr(x i,y i+1)。
d=0时，M点与Q点重合（Q在M点），约定取右点 Pr(x i,y i+1) 。
所以有
递推公式的推导：
d2=f(x i-1.5,y i+2)
当d>0时,
d2=y i+2-k(x i-1.5)-b 增量为1+k
=d1+1+k
当d<0时,
d2=y i+2-k(x i-0.5)-b 增量为1
=d1+1
当d=0时,
5.7 利用中点 Bresenham 画圆算法的原理，
推导第一象限y＝0到y＝x圆弧段的扫描转换算法
（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。（P115）
解：在x=y到y=0的圆弧中，（R,0）点比在圆弧上，算法从该点开始。
最大位移方向为y，由（R,0）点开始，y渐增，x渐减，每次y方向加1，x方向减1或减0。
设P点坐标（xi,yi）,下一个候选点为右点Pr（xi,yi+1）和左点Pl（xi-1,yi+1），取Pl和Pr的中点M（xi-0.5,yi+1），设理想圆与y=yi+1的交点Q，
构造判别式：
d=f(x M,y M)=(x-0.5)2+(y i+1)2+R2
当d<0时，M在Q点左方（Q在M右），取右点Pr（xi,yi+1）
当d>0时，M在Q点右方（Q在M左），取左点Pl（xi-1,yi+1）
当d=0时，M与Q点重合，约定取左点Pl（xi-1,yi+1）
所以有：
推导判别式：
d>=0时，取左点Pl（xi-1,yi+1），下一点为（xi-1,yi+2）和（xi-2,yi+2）
d<0时，取右点Pr（xi,yi+1），下一点为（xi,yi+2）和（xi-1,yi+2）
d0=f(R-0.,1)=R2-R+0.25+1-R2=1.25-R
5.11 如图5－59所示多边形，若采用扫描转换算法（ET边表算法）进行填充，
试写出该多边形的边表ET和当扫描线Y＝4时的有效边表AET（活性边表）。（P125）
解：
1）边表ET表
2）y＝4时的有效边表AET
注意：水平线不用计算。
5.22 构造两个例子，一个是4－连通图，其边界是8－连通的，另一个是8－连通图，其边界是4－连通的。（P132）
解：
4-连通区域 8－连通区域
第六章二维变换及二维观察
概念：齐次坐标，窗口，视区，二维观察流程，字符裁减的三种策略，外部裁减
计算：二维几何变换
直线裁减：区域编码法和梁友栋算法
多边形裁减：逐边裁减法和双边裁减法
6.1.3 二维变换矩阵(P147)
6.2.3 旋转变换(P149)
6.2.5 相对任一参考点的二维几何变换(P155)
例如：相对(xf,yf)点的旋转变换
习题6（P177）
6.7 求四边形 ABCD 绕 P(5,4)旋转45度的变换矩阵和端点坐标，画出变换后的图形。(P147 P148 P155)
解：变换的过程包括：
1)平移：将点P(5,4)平移至原点(0,0)，
2)旋转：图形绕原点（0点）旋转45度，
3)反平移：将P点移回原处(5,4)，
4)变换矩阵：平移—旋转—反平移
5)变换过程：四边形 ABCD 的规范化齐次坐标(x,y,1) * 3阶二维变换矩阵
由旋转后四边形 ABCD 的规范化齐次坐标(x',y',1)可写出顶点坐标：
A'(6.4,1.2) B'(7.1,4.7) C'(4.3,8.5) D'(2.2,1.2)
6.15 用梁友栋算法裁减线段AB，B点的坐标改为(-2,-1)（P170）
解：以A（3，3）为起点，B(-2，-1)为终点
所以有x1=3，y1=3，x2=-2，y2=-1，wxl=0，wxr=2，wyb=0，wyt=2
构造直线参数方程：
x=x1+u(x2-x1)
0 x1x x2
y A(3,3)
3 C(7/4,2)
2
D(0,3/5) 1
-2 -1 0 12 3x B(-2,-1) -1
x=x1+u(x2-x1) (0<=u<=1)
y=y1+u(y2-y1)
把 x1=3，y1=3，x2=-2，y2=-1 代入得
x=3-5u
y=3-4u
计算各个p和q值有：
p1=x1-x2=5 q1=x1-wxl=3
p2=x2-x1=-5 q2=wxr-x1=-1
p3=y1-y2=4 q3=y1-wyb=3
p4=y2-y1=-4 q4=wyt-y1=-1
根据，u k=q k/p k 算出
p k<0时：u2=1/5 u4=1/4
p k>0时：u1=3/5 u3=3/4
u max=MAX(0,u2,u4)=MAX(0,1/5,1/4)=1/4 （取最大值）
u min=MIN(u1,u3,1)=MIN(3/5,3/4,1)=3/5 （取最小值）
由于 u max
p k<0时，将 u max=1/4 代入直线参数方程
x=x1+u(x2-x1)
x=3+1/4*(-5)=3-5/4=7/4
y=y1+u(y2-y1)
y=3+1/4*(-4)=2
求出直线在窗口内部分的端点C(7/4,2)
p k>0时，将 u min=3/5代入直线参数方程
x=x1+u(x2-x1)
x=3+3/5*(-5)=0
y=y1+u(y2-y1)
y=3+3/5*(-4)=3/5
求出直线在窗口内部分的端点D(0,3/5)。
所以，直线在窗口内部分的端点为C(7/4,2)，D(0,3/5)。
第七章三维变换及三维观察
概念：几何变换、投影变换、透视投影、平行投影、灭点平面几何投影的分类以及分类原则
计算：三维几何变换、三视图
7.2 三维几何变换（P180）
整体比例变换（P182）
s>1 时，整体缩小，如 2 表示2:1缩小。
s<1 时，整体放大，如 1/2 表示1:2放大。
7.3.1 正投影
1.主视图 V（P191） 4阶三维变换矩阵
2.
俯视图 H
3.侧视图 W（P192）
习题7（P213）
7.5 求空间四面体关于点 P(2,-2,2)整体放大2倍的变换矩阵，
画出变换后的图形。（P182）
解：关于点 P(2,-2,2)整体放大两倍，
变换矩阵：点 P(2,-2,2)平移至原点--比例变换放大两倍--反平移回点 P(2,-2,2)。
变换过程：空间四面体 ABCD 的规范化齐次坐标(x,y,z,1) * 4阶三维比例变换矩阵
空间四面体 ABCD 的齐次坐标(x',y',z',1/2)转换成规范化齐次坐标
由比例变换后规范化齐次坐标(x',y',z',1)可写出顶点坐标：
A'(2,2,-2) B'(2,6,-2) C'(-2,6,-2) D'(2,6,2)
7.7 求空间四面体 ABCD 三视图的变换矩阵（平移矢量均为1），并作出三视图。(P180) 解：
1)主视图V(P191)
空间四面体 ABCD 的规范化齐次坐标矩阵 * Y轴方向投影矩阵（不需要平移）
2)俯视图H(P191)
Z轴方向投影矩阵 * 绕X轴旋转-90度矩阵 * Z轴方向平移-1矩阵
空间四面体 ABCD 的规范化齐次坐标矩阵 * 投影变换矩阵（可以直接写出）
3)侧视图W(P192)
X轴方向投影矩阵 * 绕Z轴旋转90度矩阵 * X轴方向平移-1矩阵
空间四面体 ABCD 的规范化齐次坐标矩阵 * 投影变换矩阵（可以直接写出）
4)画图注意：三个图画在同一坐标系中，点与点的连接关系以及直线的可见性问题。
试题分析
《计算机图形学》考试试题
一、填空
2.帧缓存（P42）：(1024*768*8/8)/1024=768kB
颜色位面数（P43）：24
总颜色数：(2^8)^3=2^24=(2^4)*(2^20)=16MB
二、名词解释
三、简答与计算
3.边标志算法（P128）
解：打标记：x1,x2,x3,x4
填充：x1与x2,x3与x4扫描线区间的像素点。
5.正则集合运算（P88）
解：通常意义下的集合求交运算：C=A∩B有一条弧立边正则集合运算：C=A∩*B无弧立边
四、计算作图题
1.中点 Bresenham 算法（P109）
解：直线斜率：k=(6-1)/(9-1)=5/8 0 计算初值：△x=9-1=8 △y=6-1=5 d=△x-2△y=8-2*5=-2 取上点：2△x-2△y=2*8-2*5=6 d+2△x-2△y=-2+6=4 取下点：2△y=2*5=10 d-2△y=4-10=-6 2.改进的有效边表算法（P125） 解：1)边表 ET：交点x（最小y坐标 ymin） x坐标 1 CB边CA边 2 → 6 5 -4/ 3 → 6 9 -2/7 / 3 4 BA边 5 → 2 9 -1/2 / 6 7 8 9 2)y=4的有效边表 AET：交点x y=4 |与CB边相交 ┗→ 3.3 5 -4/3 ┓ ┏—————————┛ |与CA边相交 ┗ → 5.4 9 -1/2 / 3)y=4时的填充交点对：(3.3,4) (5.4,4) 3.求三角形绕B 点(2,5)旋转 θ 的变换矩阵。 求三角形绕B 点顺时针旋转90度后各端点坐标。（P125） 解：1)三角形绕B 点(2,5)旋转 θ 的变换矩阵 T=T t * T R * T t -1 2)三角形绕B 点顺时针旋转90度的变换矩阵，θ=-90° T=T t * T R * T t -1 变换过程：三角形 ABC 的规范化齐次坐标(x,y,1) * 3阶二维变换矩阵 P=P * T 得到三角形 ABC 变换后的规范化齐次坐标(x',y',1) 可以写出顶点坐标：A'(4.6,2) B'(2,5) C'(0,-1) 4.用编码裁剪算法裁剪线段P1(0,2)P2(3,3)。要求写出：（164） 1)窗口边界划分的9个区间的编码原则； 2)线段端点的编码； 3)裁剪的主要步骤； 4)裁剪的输出结果。 解：线段P1(0,2)P2(3,3)的编码裁剪 y100110001010 4 0001 P2(3,3) 0000 S 0010 3 P1(0,2) 2 1 010********* 0 1 2 3 4 x 1)窗口边界划分的9个区间的编码原则； 2)线段端点的编码； P1 code1=0001, P2 code2=0000 3)裁剪的主要步骤； 输入 P1(0,2), P2(3,3), wyt=4, wyb=1, wxr=4, wxl=1； P1 code1=0001, P2 code2=0000； code1|code2≠0 不能简取；code1&code2=0 不能简弃； 求线段 P1(0,2)P2(3,3)和窗口左界wxl=1 的交点， 把 wxl=1 代入直线方程求出 y=kx+b=(1/3)*x+2=2.3 交点坐标S(1,2.3)替换端点坐标P1(0,2)，使P1坐标为(1,2.3)；去掉P1S线段，输出线段P1P2。 4)裁剪的输出结果：P1(1,2.3)P2(3,3)。 5.用改进 Bresenham 算法画直线段的原理， 推导斜率 K>1 的直线段的扫描转换算法。（P112） 解： k>1 y为最大位移方向 故有 误差项 d 的初值为0 d=d+1/k 当 x 方向走一步 d-1 令 e=d-0.5 名词解释 将图形描述转换成用像素矩阵表示的过程称为扫描转换。 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 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。 3．颜色通常用红、绿和蓝三原色的含量来表示。对于不具有彩色功能的显示系统，颜色显示为。 4．平面图形在内存中有两种表示方法，即和矢量表示法。 5．字符作为图形有和矢量字符之分。 6．区域的表示有和边界表示两种形式。 7．区域的内点表示法枚举区域内的所有像素，通过来实现内点表示。 8．区域的边界表示法枚举区域边界上的所有像素，通过给赋予同一属性值来实现边界表示。 9．区域填充有和扫描转换填充。 10．区域填充属性包括填充式样、和填充图案。 11．对于图形，通常是以点变换为基础，把图形的一系列顶点作几何变换后， 连接新的顶点序列即可产生新的变换后的图形。 12．裁剪的基本目的是判断图形元素是否部分或全部落在之内。 13．字符裁剪方法包括、单个字符裁剪和字符串裁剪。 14．图形变换是指将图形的几何信息经过产生新的图形。 15．从平面上点的齐次坐标，经齐次坐标变换，最后转换为平面上点的坐标，这一变换过程称为。 16．实体的表面具有、有界性、非自交性和闭合性。 17．集合的内点是集合中的点，在该点的内的所有点都是集合中的元素。 18．空间一点的任意邻域内既有集合中的点，又有集合外的点，则称该点为集合的。 19．内点组成的集合称为集合的。 20．边界点组成的集合称为集合的。 21．任意一个实体可以表示为的并集。 22．集合与它的边界的并集称集合的。 23．取集合的内部，再取内部的闭包，所得的集合称为原集合的。 24．如果曲面上任意一点都存在一个充分小的邻域，该邻域与平面上的（开）圆盘同构，即邻域与圆盘之间存在连续的1-1映射，则称该曲面为。 25．对于一个占据有限空间的正则（点）集，如果其表面是，则该正则集为一个实体（有效物体）。 26．通过实体的边界来表示一个实体的方法称为。 27．表面由平面多边形构成的空间三维体称为。 28．扫描表示法的两个关键要素是和扫描轨迹。 29．标量：一个标量表示。 30．向量：一个向量是由若干个标量组成的，其中每个标量称为向量的一个分量。 四、简答题 1. 什么是图像的分辨率？ 一、选择题（20分） 1、计算机绘图设备一般使用什么颜色模型？（ B ） 色的简写) C. HSV D. HLS (计算机图形显示器用RGB) 2、在多边形的逐边裁剪法中,对于某条多边形的边(方向为从端点S到端点P)与某条裁剪线(窗口的某一边)的比较结果共有以下四种情况,分别需输出一些顶点.请问哪种情况下输出的顶点是错误的? （ A ） A. S和P均在可见的一侧,则输出S和P. B. S和P均在不可见的一侧,则输出0个顶点. C. S在可见一侧,P在不可见一侧,则输出线段SP与裁剪线的交点. D. S在不可见的一侧,P在可见的一侧,则输出线段SP与裁剪线的交点和P. 3、在物体的定义中对边的哪条限制不存在?（ C ） A. 边的长度可度量且是有限的 B. 一条边有且只有两个相邻的面 C. 一条边有且只有两个端点 D. 如果一条边是曲线,那么在两个端点之间不允许曲线自相交 4、在三维齐次变换矩阵（右图）中，平移线性变换对应的矩阵元素的最大非零个数是（ C ） A. 3 B. 6 C. 7 D. 8 5、下列有关平面几何投影的叙述，错误的是（ C ） A. 透视投影又可分为一点透视、二点透视、三点透视； B. 斜 投影又可分为斜等测、斜二测； C. 正轴测又可分为正一测(正等测)、正二测、正三测； D. 正视图又可分为主视图、侧视图、俯视图。 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? ( 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 7、在下列叙述语句中，不正确的论述为（ C ） A. 在图形文件系统中，点、线、圆等图形元素通常都用其几何特征参数来描述； B. 在图形系统中，图形处理运算的精度不取决于显示器的分辨率； C. 在光栅扫描图形显示器中，所有图形都按矢量直接描绘显示，不存在任何处理； D. 在彩色图形显示器中，使用RGB颜色模型。 8、下列不属于组成平面多面体的基本元素的是( B )。 A. 顶点 B. 环 C. 棱边 D. 面。 计算机图形学发展综述 报告 专业 班级 学生 学号 计算机图形学发展综述 一、计算机图形学历史 1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风I（Whirlwind I）计算机的附件诞生了。该显示器用一个类似于示波器的阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。1958年美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数控机床发展成为平板式绘图仪。在整个50年代，只有电子管计算机，用机器语言编程，主要应用于科学计算，为这些计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于准备和酝酿时期，并称之为：“被动式”图形学。到50年代末期，MIT的林肯实验室在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御体系，第一次使用了具有指挥和控制功能的CRT显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确定的目标。与此同时，类似的技术在设计和生产过程中也陆续得到了应用，它预示着交互式计算机图形学的诞生。 1962年，MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland 发表了一篇题“Sketchpad：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文，他在论文中首次使用了计算机图形学Computer Graphics”这个术语，证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位。他在论文中所提出的一些基本概念和技术,如交互技术、分层存储符号的数据结构等至今还在广为应用。1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了被后人称为超限插值的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。同在60年代早期，法国雷诺汽车公司的工程师Pierre Bézier发展了一套被后人称为Bézier曲线、曲面的理论，成功地用于几何外形设计，并开发了用于汽车外形设计的 计算机图形学模拟试 卷和答案 北京语言大学网络教育学院 《计算机图形学》模拟试卷一 注意： 1.试卷保密，考生不得将试卷带出考场或撕页，否则成绩作废。请监考老师负责监督。 2.请各位考生注意考试纪律，考试作弊全部成绩以零分计算。 3.本试卷满分100分，答题时间为90分钟。 4.本试卷分为试题卷和答题卷，所有答案必须答在答题卷上，答在试题卷上不给分。 一、【单项选择题】(本大题共10小题，每小题2分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在答题卷相应题号处。 1、计算机图形学与计算机图像学（图像处理）的关系是（）。 [A] 计算机图形学是基础，计算机图像学是其发展 [B] 不同的学科，研究对象和数学基础都不同，但它们之间也有可相互转换部分 [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、多边形填充算法中，错误的描述是（）。 [A] 扫描线算法对每个象素只访问一次，主要缺点是对各种表的维持和排序的耗费较大 [B] 边填充算法基本思想是对于每一条扫描线与多边形的交点，将其右方象素取补 [C] 边填充算法较适合于帧缓冲存储器的图形系统 [D] 边标志算法也不能解决象素被重复访问的缺点 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢0 3、在多边形的逐边裁剪法中,对于某条多边形的边(方向为从端点S到端点P)与某条裁剪线(窗口的某一边)的比较结果共有以下四种情况,分别需输出一些顶点。哪种情况下输出的顶点是错误的?（） [A] S和P均在可见的一侧，则输出点P [B] S和P均在不可见的一侧，,则输出0个顶点 [C] S在可见一侧，,P在不可见一侧，则输出线段SP与裁剪线的交点和S [D] S在不可见的一侧，P在可见的一侧，则输出线段SP与裁剪线的交点和P 4、下列关于反走样的叙述中，错误的论述为（）。 [A] 把像素当作平面区域来采样[B] 提高分辨率 [C] 增强图像的显示亮度[D] 采用锥形滤波器进行加权区域采 样 5、下列关于平面几何投影的叙述中，错误的论述为（）。 [A] 透视投影的投影中心到投影面的距离是有限的 [B] 在平行投影中不可能产生灭点 [C] 在透视投影中，一组平行线的投影仍保持平行 [D] 透视投影与平行投影相比，视觉效果更真实，但不一定能真实反映物体的精确尺寸和形状 6、下列关于Bezier曲线的论述中，错误的论述为（）。 [A] 曲线及其控制多边形在起点和终点具有同样的几何性质 [B] 在起点和终点处的切线方向和控制多边形第一条边和最后一条边的方向相同 [C] n个控制点控制一条n次Bezier曲线 [D] 某直线与平面Bezier曲线的交点个数不多于该直线与控制多边形的交点个数 7、下面给出的四个选项中，（）不是Bezier曲线具有的性质。 [A] 局部性[B] 几何不变性[C] 变差缩减性[D] 凸包性 8、分辨率为2048×1024的显示器需要多少字节位平面数为8的帧缓存？（） 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢1 计算机科学与通信工程学院 实验报告 课程计算机图形学 实验题目曲线拟合 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 日期 成绩评定表 曲线拟合 1. 实验内容 1. 绘制三次Bezier曲线 （1）给定四个已知点P1—P4，以此作为控制顶点绘制一段三次Bezier曲线。 （2）给定四个已知点P1—P4，以此作为曲线上的点绘制一段三次Bezier曲线。 2. 绘制三次B样条曲线 给定六个已知点P1—P6，以此作为控制顶点绘制一条三次B样条曲线。 2. 实验环境 软硬件运行环境：Windows XP 开发工具：visual studio 2008 3. 问题分析 1. 绘制三次Bezier曲线 Bezier曲线是用N+1个顶点（控制点）所构成的N根折线来定义一根N阶曲线。本次实验中的三次Bezier曲线有4个顶点，设它们分别为P0，P1，P2，P3，那么对于曲线上各个点Pi（x,y）满足下列关系： P(t)=[(-P0+3P1-3P2+3P3)t3+(3P0-6P1+3P2)t2+(-3P0+3P2)t+(P0+4P1+P2)]/6 X(t)=[(-X0+3X1-3X2+3X3)t3+(3X0-6X1+3X2)t2+(-3X0+3X2)t+(X0+4X1+X2)]/6 Y(t)=[(-Y0+3Y1-3Y2+3Y3)t3+(3Y0-6Y1+3Y2)t2+(-3Y0+3Y2)t+(Y0+4Y1+Y2)]/6 其中P0、P1、P2、P3为四个已知的点，坐标分别为(X0、Y0)、(X1、Y1)、(X1、Y2) 、(X3、Y3)。所以只要确定控制点的坐标，该曲线可通过编程即可绘制出来。 2. 绘制三次B样条曲线 三次B样条函数绘制曲线的光滑连接条件为：对于6个顶点，取P1、P2、P3、P4 4个顶点绘制在第一段三次样条曲线，再取P2、P3、P4、P5 这4个顶点绘制在第二段三次样条曲线，总计可绘制3段光滑连接的三次样条曲线。 4. 算法设计 程序框架 //DiamondView.h class CDiamondView : public CView { …… 第一章 1、试述计算机图形学研究的基本内容？ 答：见课本P5-6页的1.1.4节。 2、计算机图形学、图形处理与模式识别本质区别是什么？请各举一例说明。 答：计算机图形学是研究根据给定的描述，用计算机生成相应的图形、图像，且所生成的图形、图像可以显示屏幕上、硬拷贝输出或作为数据集存在计算机中的学科。计算机图形学研究的是从数据描述到图形生成的过程。例如计算机动画制作。 图形处理是利用计算机对原来存在物体的映像进行分析处理，然后再现图像。例如工业中的射线探伤。 模式识别是指计算机对图形信息进行识别和分析描述，是从图形（图像）到描述的表达过程。例如邮件分捡设备扫描信件上手写的邮政编码，并将编码用图像复原成数字。 3、计算机图形学与CAD、CAM技术关系如何？ 答：见课本P4-5页的1.1.3节。 4、举3个例子说明计算机图形学的应用。 答：①事务管理中的交互绘图 应用图形学最多的领域之一是绘制事务管理中的各种图形。通过从简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解，并促使决策的制定。 ②地理信息系统 地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统。利用计算机图形生成技术可以绘制地理的、地质的以及其它自然现象的高精度勘探、测量图形。 ③计算机动画 用图形学的方法产生动画片，其形象逼真、生动，轻而易举地解决了人工绘图时难以解决的问题，大大提高了工作效率。 5、计算机绘图有哪些特点？ 答：见课本P8页的1.3.1节。 6、计算机生成图形的方法有哪些？ 答：计算机生成图形的方法有两种：矢量法和描点法。 ①矢量法：在显示屏上先给定一系列坐标点，然后控制电子束在屏幕上按一定的顺序扫描，逐个“点亮”临近两点间的短矢量，从而得到一条近似的曲线。尽管显示器产生的只是一些短直线的线段，但当直线段很短时，连成的曲线看起来还是光滑的。 ②描点法：把显示屏幕分成有限个可发亮的离散点，每个离散点叫做一个像素，屏幕上由像素点组成的阵列称为光栅，曲线的绘制过程就是将该曲线在光栅上经过的那些像素点串接起来，使它们发亮，所显示的每一曲线都是由一定大小的像素点组成的。当像素点具有多种颜色或多种灰度等级时，就可以显示彩色图形或具有不同灰度的图形。 7、当前计算机图形学研究的课题有哪些？ 答：见课本P10-11页的1.4节。 第一章绪论 概念：计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、 图形的几何要素、非几何要素、数字图像处理； 计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系； 计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。 第二章图形设备 图形输入设备：有哪些。 图形显示设备：CRT的结构、原理和工作方式。 彩色CRT：结构、原理。 随机扫描和光栅扫描的图形显示器的结构和工作原理。 图形显示子系统：分辨率、像素与帧缓存、颜色查找表等基本概念，分辨率的计算 第三章交互式技术 什么是输入模式的问题，有哪几种输入模式。 第四章图形的表示与数据结构 自学，建议至少阅读一遍 第五章基本图形生成算法 概念：点阵字符和矢量字符； 直线和圆的扫描转换算法； 多边形的扫描转换：有效边表算法； 区域填充：4／8连通的边界／泛填充算法； 内外测试：奇偶规则，非零环绕数规则； 反走样：反走样和走样的概念，过取样和区域取样。 5.1.2 中点 Bresenham 算法（P109） 5.1.2 改进 Bresenham 算法（P112） 习题答案 习题5（P144） 5.3 试用中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且大于1的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。（P111） 解： k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最大位移方向 故有 构造判别式： 推导d各种情况的方法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q)： 所以有： y Q-kx Q-b=0 且y M=y Q d=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M) 所以，当k<0， d>0时，M点在Q点右侧（Q在M左），取左点 P l(x i-1,y i+1)。 d<0时，M点在Q点左侧（Q在M右），取右点 Pr(x i,y i+1)。 d=0时，M点与Q点重合（Q在M点），约定取右点 Pr(x i,y i+1) 。 所以有 递推公式的推导： d2=f(x i-1.5,y i+2) 当d>0时, d2=y i+2-k(x i-1.5)-b 增量为1+k =d1+1+k 注意：答案仅供参考 第一章 一、名词解释 图形；图像；点阵表示法；参数表示法； 二、选择题： 1. 下面哪个不是国际标准化组织（ISO）批准的图形标准。（D ） A.GKS B.PHIGS C.CGM D.DXF 2. 下面哪一项不属于计算机图形学的应用范围？（B） A. 计算机动画； B. 从遥感图像中识别道路等线划数据； C. QuickTime技术； D. 影视三维动画制作 3. 关于计算机图形标准化的论述，哪个是正确的（B ）； A. CGM和CGI是面向图形设备的接口标准； B. GKS、IGES、STEP均是ISO标准； C. IGES和STEP是数据模型和文件格式的标准； D. PHIGS具有模块化的功能结构； 4. 与计算机图形学相关的学科有_ A、C、D___。 A. 图像处理 B. 测量技术 C. 模式识别 D. 计算几何 E. 生命科学 F. 分子生物学 三、判断题： 计算机图形学和图像处理是两个近似互逆的学科。（F） 计算机图形学处理的最基本的图元是线段。（F） 四、简答题： 图形包括哪两方面的要素，在计算机中如何表示它们？ 阐述计算机图形学、数字图像处理和计算机视觉学科间的关系。图形学作为一个学科得以确立的标志性事件是什么？ 试列举出几种图形学的软件标准？工业界事实上的标准有那些？举例说明计算机图形学有哪些应用范围，解决的问题是什么？ 第二章 一、选择题： 1. 触摸屏是一种（C ） A. 输入设备； B. 输出设备； C. 既是输入设备，又是输出设备； D. 两者都不是； 2. 空间球最多能提供（D ）个自由度； A. 一个； B. 三个； C. 五个； D. 六个； 3. 等离子显示器属于（C） A. 随机显示器； B. 光栅扫描显示器； C. 平板显示器； D. 液晶显示器； 4. 对于一个1024×1024存储分辨率的设备来说，当有8个位平面时，显示一帧图像所需要的内存为（A、D） A. 1M字节； B. 8M字节； C. 1M比特； D. 8M比特； 5. 分辨率为1024*1024的显示器，其位平面数为24，则帧缓存的字节数应为（A） A. 3MB； B. 2MB； C. 1MB； D. 512KB； 6. 下面对光栅扫描图形显示器描述正确的是：（A） A. 荧光粉涂层均匀离散分布； B. 是一种点画设备； C. 电子束从顶到底扫描； D. 通过控制电子束的强弱实现色彩的强弱； 7. 一个逻辑输入设备可以对应（C）物理输入设备。 A. 仅一个 B. 仅二个 C. 多个 D. 以上都不是 8. 彩色阴极射线管的三基色指得是：（A、C、D） A. 绿色； B. 黄色； C. 蓝色； D. 红色； 9. 计算机显示设备一般使用的颜色模型是（A） A. RGB B. HSV 中南大学 计算机图形学 实验报告 学生姓名谭淼 学号23 专业班级应数1102班 指导老师刘圣军 数学与统计学院 2013年12月 实验目的：设计并实现一个简单动画（二维或三维）。熟悉并应用画线的基本算法—Bresenham算法。 实验过程： 1、实验步骤： （1）打开Visual Studio 2010,新建一个MFC项目，取名为tuxingxue，设置为单文档。 （2）打开类视图，添加一个名为Cline2D的类，在该类中添加BresenhamLine(CDC* pDC, int xa,float ya,int xb,float yb) DrawPixel(CDC* pDC, int x, float y, unsigned int color, int size); BresenhamLine1(CDC* pDC, int xa,float ya,int xb,float yb); BresenhamLine2(CDC* pDC, int xa,float ya,int xb,float yb); BresenhamLine3(CDC* pDC, int xa,float ya,int xb,float yb); BresenhamLine4(CDC* pDC, int xa,float ya,int xb,float yb); 以上函数的返回值类型均为void型。在中，分别在其中添加代码实现画线的功能，具体代码见附录中的源代码。 （3）画出基本图形。在中定义CLine2D 的一个对象为line1，以便调用CLine2D中的函数，此时在调用的函数中赋初始值即可画出最基本的图形，即为一颗大五角星以及三颗小的五角星。 （4）让画出的五角星动起来。从类视图中CtuxingxueView下添加名为OnTimer的消息处理函数，在中添加bool型变量m_flag，在OnTimer函数下添加代码，具体代码见附录。在添加变量int m_x1、int m_y1、int m_x2、int m_y2、int m_x3、int m_y3、int m_x4、int m_y4、int m_x5、int m_y5、int m_x6、int m_y6、int m_x7、int m_y7、int m_x8、int m_y8、int m_x9、int m_y9、int m_x10、int m_y10、 int m_x11、int m_y11、int m_x12、int m_y12。在中为这些变量赋初始值，将第三步中函数赋的初值用这些变量代替，这样变量的值可以改变，在资源视图中menu下IDR_MAINFRAME中添加名为绘图的菜单项，在绘图下添加名为运行的选项，其ID号为ID_run，添加事件处理程序，函数处理程序名称为Onrun，将其类选为C tuxingxueView，此时，在Onrun中添加代码，再运行就可以让图形动起来了。 2、实验中遇到的问题及处理方法 第三章习题答案 3．1 计算机图形系统的主要功能是什么？ 答：一个计算机图形系统应具有计算、存储、输入、输出、交互等基本功能，它们相互协作，完成图形数据的处理过程。 1. 计算功能 计算功能包括： 1）图形的描述、分析和设计；2）图形的平移、旋转、投影、透视等几何变换； 3）曲线、曲面的生成；4）图形之间相互关系的检测等。 2. 存储功能 使用图形数据库可以存放各种图形的几何数据及图形之间的相互关系，并能快速方便地实现对图形的删除、增加、修改等操作。 3. 输入功能 通过图形输入设备可将基本的图形数据（如点、线等）和各种绘图命令输入到计算机中，从而构造更复杂的几何图形。 4. 输出功能 图形数据经过计算后可在显示器上显示当前的状态以及经过图形编辑后的结果，同时还能通过绘图仪、打印机等设备实现硬拷贝输出，以便长期保存。 5. 交互功能 设计人员可通过显示器或其他人机交互设备直接进行人机通信，对计算结果和图形利用定位、拾取等手段进行修改，同时对设计者或操作员输入的错误给以必要的提示和帮助。 3．2 阴极射线管由哪些部分组成？它们的功能分别是什么？ 答：CRT主要由阴极、电平控制器（即控制极）、聚焦系统、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层组成，这六部分都在真空管内。 阴极（带负电荷）被灯丝加热后，发出电子并形成发散的电子云。这些电子被电子聚集透镜聚焦成很细的电子束，在带正高压的阳极（实际为与加速极连通的CRT屏幕内侧的石墨粉涂层，从高压入口引入阳极高电压）吸引下轰击荧光粉涂层，而形成亮点。亮点维持发光的时间一般为20～40mS。 电平控制器是用来控制电子束的强弱的，当加上正电压时，电子束就会大量通过，在屏幕上形成较亮的点，当控制电平加上负电压时，依据所加电压的大小，电子束被部分或全部阻截，通过的电子很少，屏幕上的点也就比较暗。所以改变阴极和 控制电平之间的电位差，就可调节电子 束的电流密度，改变所形成亮点的明暗 程度。 利用偏转系统（包括水平方向和 垂直方向的偏转板）可将电子束精确定 位在屏幕的任意位置上。只要根据图形 的几何坐标产生适当的水平和垂直偏转磁场（或水平和垂直偏转板静电场），图 2.2CRT原理图 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。―――――（） 数字媒体技术专业 计算机图形学课程设计报告 院系：印包学院 专业班级：媒体121 学生学号： 3120342001 学生姓名：孔祥倩 指导教师：吴学毅 2014年秋季学期 目录 一.课程设计的目的 (2) 二.课程系统描述实现及步骤 (2) 三.设计内容 (3) 四.源程序代码 (4) 五.总结 (19) 六.参考文献 (20) 七.附录 (20) 一、课程设计的目的 OpenGL即开放性图形库，它是一种高性能的开放式且功能强大的3D图形库，具有几百个指令和函数。本文讨论了两种将常见三维模型转入OpenGL 中实现交互的方法，首先对文件进行分析，然后给出转化的思路。从而将三维建模软件产生的三维模型移植到三维场景中，实现仿真. 本课程主要内容包括计算机图形学的研究内容、发展与应用，图形输入输出设备，图形显示原理，图形软件标准，基本图形生成算法，图形几何变换与裁剪，自由曲线和曲面三维实体造型，分形几何造型，分形艺术，隐藏面消除，光照模型，颜色模型，光线跟踪，纹理细节模拟，常用的计算机动画技术和软件等。在学期期末时按课程要求进行运动，提高学生对计算机图形学知识的了解与运用技巧同时通过此次课程设计提高动手实践能力与学习分析能力这就是本次的课 OpenGL的英文全称是“Open Graphics Library”即“开放的图形程序接口”，因为其良好的可移植性和跨平台性，已逐渐成为高性能图形开发和交互式视景仿真的国际图形标准。它是一种高性能的开放式且功能强大的3D图形库，具有几百个指令和函数。使用这些指令和函数可以构造出高质量的静止物体模型和动态图像，并且可以实现对模型的实时交互操作过程。但是OpenGL中并没有提供建模的高级命令，其实现过程也是通过基本的几何图元点、线和多边形来建立三维立体模型的，过程比较繁琐，编程量较大。 二.课程系统描述实现及步骤 此次课程设计的课题为利用VC++6.0和插件OPENGL制作三维模型。本设计主要通过建立MFC工程，在工程里建立一个三维模型，来建立一个动态的三维模型。设计一个小院子，其中有房子，树木，桌凳，月亮的一系列景物。运行程序，实现在这个小院子中的漫游。 主要步骤如下： 1：工程的建立 2：三维模型的建立和映射 3：三维模型的运动 一：工程的建立 1:系统配置。先对机子安装VC++6.0.在建立工程前，本实验需要添加OPENGL插件，故需要在Windows环境下安装GLUT 步骤如下： 1、将下载的压缩包解开，将得到5个文件 2、在“我的电脑”中搜索“gl.h”，并找到其所在文件夹（如果是VisualStudio2005，则应该是其安装目录下面的“VC\PlatformSDK\include\gl文件夹”）。把解压得到的glut.h放到这个文件夹。 3、把解压得到的glut.lib和glut32.lib放到静态函数库所在文件夹（如果是VisualStudio2005，则应该是其安装目录下面的“VC\lib”文件夹）。 4、把解压得到的glut.dll和glut32.dll放到操作系统目录下面的system32文件夹内。（典型的位置为：C:\Windows\System32）然后建立 年级班姓名学号成绩 一、填空题（每空1分，共30分） 1、计算机图形学是用计算机建立、存储、处理某个对象的模型，并根据模型 2、计算机图形系统功能主要有计算功能、存储功能、输入功能、输出功能、 交互功能。 3、区域的表示有内点表示和边界表示两种形式。 4、字符裁剪的策略有串精度裁剪、字符精度裁剪、基于构成字符最小元素的 裁剪。 5、图形软件系统提供给用户的三种基本输入方式包括请求方式、采样方式、事件方式。 6、常见的图形绘制设备有喷墨打印机、笔式绘图机、激光打印机。 7、字符生成常用的描述方法有点阵式和轮廓式。 8、在交互式图形输入过程中，常用的控制方式有请求、样本、事件和混合四种形式。 9、用于八连通区域的填充算法可以用于四连通区域的填充，但用于四连通区域的填充算法并不适用于八连通区域的填充。 10、能够在人们视觉系统中形成视觉印象的对象称为图形。 二、不定项选择题（每题2分，共20分） 1、计算机图形显示器一般使用（A）颜色模型。 (A)RGB （B) CMY (C)HSV （D) HLS 2、计算机图形系统功能不包括（D）。 (A)计算功能（B) 存储功能 (C)交互功能（D)修饰功能 3、多边形填充算法中，正确的描述是（ABC） (A)扫描线算法对每个象素只访问一次，主要缺点是对各种表的维持和排序 的耗费较大 (B)边填充算法基本思想是对于每一条扫描线与多边形的交点，将其右方象 素取补 (C)边填充算法较适合于帧缓冲存储器的图形系统 (D)边标志算法也不能解决象素被重复访问的缺点 4、在交互式图形输入过程中，常用的控制方式不包括（C）。 (A)样本（B)事件(C)交互（D)混合 5、下列有关平面几何投影的叙述，错误的是（D ） （A）透视投影又可分为一点透视、二点透视、三点透视 （B）斜投影又可分为斜等测、斜二测 （C）正视图又可分为主视图、侧视图、俯视图 （D）正轴测又可分为正一测、正二测、正三测 6、视频信息的最小单位是（A ） （A）帧（B）块（C）像素（D）字 7、在透视投影中，主灭点的最多个数是（C） （A）1 （B）2 （C）3 （D）4 8、扫描线多边形填充算法中，对于扫描线同各边的交点的处理具有特殊性。穿过某两条边的共享顶点的扫描线与这两条边的交点数只能计为（B ）交点： （A）0 个（B）1个 （C）2个（D）3个 9、用于减少和消除用离散量表示连续量引起的失真效果的技术称为（B）（A）走样（B）反走样（C）填充（D）以上都不是 10、分辨率为1024×1024的显示器需要（C）字节位平面数为16的帧缓存？（A）512KB （B）1MB （C）2MB （D）3MB 三、名词解释（每题3分，共15分） 1、计算机图形系统：用来生成、处理和显示图形的一整套硬件和软件。 第三次实验 1. 实验目的 实现用 Phong 光照明模型显示网格模型(*.smf)。分别实现不使用/使用增量式光强/法 向插值算法，比较三种不同的显示效果和效率。 Phong模型中各参数可调，观察它们的作用。 与用户的交互方式为图形用户界面，操作简单，界面友好。 2. 算法描述 2.1. 基于扫描线算法的Phong 模型实现 上一次大作业中我没有完成扫描线 ZBuffer 算法，使得程序的效率很低，这次作业考虑 到各种计算对时间的消耗会更大，所以我首先完成了扫描线算法再进行这次作业代码的编写。 对扫描线Z-Buffer算法这里不作详细描述，主要介绍 Phong模型的实现。基于扫描线算 法的 Phong 模型实现是非常方便的，因为最基本的 Phong 模型中每个面的颜色是法向量的 函数，因此每个面的颜色是相同的，这样在扫描线算法之前我首先初始化了一个数组，将各 个面的颜色根据用户提供的参数以及 Phong 模型公式计算出来保存在这个数组里，每一项 对应一个面，这样在具体扫描线算法的执行过程中每一个点颜色的获取 都仅仅是对数组的读 取操作，是O(1)的复杂度，不会消耗太多时间。 算法如下： 1.对物体表面上的每个点P，均需计算光线L的反射方向R， R=2N(N·L)-L。 为了减少计算量，假设： 2.光源在无穷远处，L为常向量 3.视点在无穷远处，V为常向量 4.用(H?N)近似(R?V)，H为L与V的平分向量 5.Phong光照明模型的RGB颜色模型形式 2.2. 双线性光强差值算法 考虑到双线性光强差值算法的核心思想是由顶点的光强插值计算各边的光强，然后由各 边的光强插值计算出多边形内部点的光强，结合之前实现的扫描线ZBuffer 算法，我使用了 增量的方式实现这个算法，也就是将它和扫描线算法结合起来，在扫描线算法每个面的边表 中多加几个个域来表示当前的光强、光强在X 方向的单位增量和光强在 Y 方向的单位增量， 这样在扫描到每个点的时候就可以根据前一个点的光强以及光强增量获得该点的光强，另外 在扫描线改变的时候光强也需要根据Y方向的增量来进行相应的修改。 一、填空题（每空0.5分，共 1 0 分） 1、 计算机图形学中的图形是指由点、线、面、体等 和明暗、灰度（亮度）、色 彩等 构成的，从现实世界中抽象出来的带有灰度、色彩及形状的图或形。 2、 一个计算机图形系统至少应具有 、 、输入、输出、 等 基本功能。 3、 常用的字符描述方法有：点阵式、 和 。 4、 字符串剪裁的策略包括 、 和笔划/像素精确度 。 5、 所谓齐次坐标就是用 维向量表示一个n 维向量。 6、 投影变换的要素有：投影对象、 、 、投影线和投影。 7、 输入设备在逻辑上分成定位设备、描画设备、定值设备、 、拾取设备 和 。 8、 人机交互是指用户与计算机系统之间的通信，它是人与计算机之间各种符号和动作 的 。 9、 按照光的方向不同，光源分类为： ， ， 。 10、从视觉的角度看，颜色包含3个要素：即 、 和亮度。 二、单项选择题（每题 2分，共 30 分。请将正确答案的序号填在 题后的括号内） 1、在CRT 显示器系统中，（ ）是控制电子束在屏幕上的运动轨迹。 A. 阴极 B. 加速系统 C. 聚焦系统 D. 偏转系统 2、分辨率为1024×1024的显示器需要多少字节位平面数为16的帧缓存（ ） A. 512KB B. 1MB C. 2MB D. 3MB? 3、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??? 4、下面哪个不属于图形输入设备（ ） A. 键盘 B. 绘图仪 C. 光笔 D. 数据手套 5、多边形填充算法中，错误的描述是（ ）。 A. 扫描线算法对每个象素只访问一次，主要缺点是对各种表的维持和排序的耗费较大 B. 边填充算法基本思想是对于每一条扫描线与多边形的交点，将其右方象素取补 C. 边填充算法较适合于帧缓冲存储器的图形系统 D. 边标志算法也不能解决象素被重复访问的缺点 6、 在扫描线填色算法中，扫描线与顶点相交时，对于交点的取舍问题，下述说法正确的是（ ）。 A. 当共享顶点的两条边分别落在扫描线的两边时，交点只算2个 B. 当共享交点的两条边在扫描线的同一边时，若该点是局部最高点取1个 计算机图形学试题及答 案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】 一、判断题（10x1=10分） 1、0阶参数连续性和0阶几何连续性的定义是相同的。（正确） 2、Bezier曲线可做局部调整。（错误） 3、字符的图形表示分为点阵和矢量两种形式。（正确） 4、LCD表示（液晶显示器）发光二极管显示器。（错误） 5、使用齐次坐标可以将n维空间的一个点向量唯一的映射到n+1维空间中。（错误） 二、填空题（15x2=30分） 1、常用坐标系一般可以分为：建模坐标系、用户坐标系、（6观察坐标系、（7）规格化设备坐标系、（8）设备坐标系。 2、在多边形的扫描转换过程中，主要是通过确定穿越多边形区域的扫描线的覆盖区间来填充，而区域填充则是从（9）给定的位置开始涂描直到（10）指定的边界条件为止。 3、一个交互式计算机图形系统应具有（11）计算、（12）存储、（13）对话、（14）输入和输出等五个方面的功能。 三、简答题（5x6=30分） 1、什么叫做走样什么叫做反走样反走样技术包括那些 答：走样指的是用离散量表示连续量引起的失真。 为了提高图形的显示质量。需要减少或消除因走样带来的阶梯形或闪烁效果，用于减少或消除这种效果的方法称为反走样。 其方法是①前滤波，以较高的分辨率显示对象；②后滤波，即加权区域取样，在高于显示分辨率的较高分辨率下用点取样方法计算，然后对几个像素的属性进行平均得到较低分辨率下的像素属性。 2、试说明一致缩放（s x=s y）和旋转形成可交换的操作对。 答：???? ? ???? ?-=??????????-???????????=10 00cos sin 0sin cos 10 0cos sin 0sin cos 10 00 001θθθθ θθθθ y y x x y x s s s s s s T 因为s x =s y ,故有T 1=T 2，所以一致缩放（s x =s y ）和旋转可以形成可交换的操作对。 5、用参数方程形式描述曲线曲面有什么优点？ 答：①点动成线；②可以满足几何不变性的要求；③可以避免斜率带来的问题； ④易于定界；⑤可以节省工作量；⑥参数变化对各因变量的影响明显。 四、 利用中点Bresenham 画圆算法的原理推导第一象限从y=x 到x=0圆弧段的扫描转换算法（要求写清原 理、误差函数、递推公式）。(10分) 解：x 方向为最大走步方向，x i+1=x i -1,y i+1由d 确定 d i =F(x m ,y m )=(x i -1)2+(y i +2-R 2 ⑴ d i <0时，点在圆内，x i+1=x i -1, y i+1= y i + d i+1=F(x m ,y m )= (x i -2)2+(y i +2-R 2 =x i 2-4x i +4+y i 2+3y i + =(x i -1)2-2x i +3+(y i +2+2y i +2-R 2 = d i -2x i +2y i +5 = d i +2(y i -x i )+5 ⑵ di ≥0时，点在圆外，x i+1=x i -1,y i+1=y i d i+1=F(x m ,y m )=(x i -2)2+(y i +2-R 2 =x i 2-4x i +4+(y i +2-R 2 = di -2xi+3 五、 如下图所示多边形，若采用改进的有效边表算法进行填充，试写出该多边形的ET 表和当扫描线 Y=4时的AET 表。（本题10分） 解：ET 表： 六、假设在观察坐标系下窗口区的左下角坐标为（wxl=10,wyb=10）,右上角坐标为（wxr=50， wyt=50）。设备坐标系中视区的左下角坐标为（vxl=10,vyb=30）, 右上角坐标为（vxr=50,vyt=90）。已知在窗口内有一点p(20,30),要将点p 映射 到视区内的点p`,请问p`点在设备坐标系中的坐标是多少（本题10分） 解：○ 1将窗口左下角点（10,10）平移至观察坐标系的坐标原点，平移矢量为（-10，-10）。 ○ 2针对坐标原点进行比例变换，使窗口的大小和视区相等。比例因子为： S x =(50-10)/(50-10)=1; S y =(90-30)/(50-10)=。 ○ 3将窗口内的点映射到设备坐标系的视区中，再进行反平移，将视区的左下角点移回到设备坐标系中原来的位置（10，30），平移矢量为（10，30）。 p`点在设备坐标系中的坐标是（20，60）。 计算机图形学大作业报告 课程名称：计算机图形学 姓名： 学号： 组员： 任课教师： 成绩： 1引言 1.1 编写目的 本学期计算机图形学课程期末大作业主要的开发项目就是基于MFC的基本图形的绘制、填充、变换，以及直线的裁剪。实现语言VC++，编辑、调试环境VC++6.0。此次大作业的完成是对计算机图形学基础知识的检验和测试，在撰写报告的过程中我能够更深刻地了解计算机图形学算法的思想，通过这份文档来记录我们在开发此软件的过程中遇到的问题以及改善的方法。现在对整个开发过程加以认识、记录和总结，留下经验，汲取教训。为以后的其他工作留下经验资料，为以后遇到相同的问题和从事类似项目奠定坚实的基础。 1.2任务分工 xx：实现直线，圆，扫描线填充的算法。 xx：椭圆，裁剪。 xx：四连通种子填充，变换算法。 2 程序框架 2.1 程序模块 本系统是一个基于MFC开发的实现能够进行人机交互的基本图形的绘制、填充、变换，以及直线的裁剪的系统。本系统中的功能模块主要分为以下几种： 基本图形绘制模块：实现直线、矩形、圆、椭圆的绘制及填充功能。 基本图形变换模块：实现直线、正三角形、矩形的平移、比例、旋转变换功能。基本图形裁剪模块：实现直线的裁剪功能。 程序框架如图2-1所示。 图2-1 程序框架图 2.2程序功能接口 接口名称：void CMyView::seed (int x,int y, int oldcolor,int newcolor) 功能说明：实现四连通种子填充。 参数说明：x,y:种子坐标； oldcolor:背景颜色； newcolor:线的颜色。 接口名称：void CMyView::OnPy() 功能说明：实现平移。 接口名称：void CMyView::OnXz() 功能说明：实现旋转。 接口名称：void CMyView::OnSf() 功能说明：实现缩放。计算机图形学试题附答案完整版
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