《计算机图形学》答案,第六章

习题参考答案6.1交互式绘图系统基本的交互任务有哪些？答：1定位，2笔画，3定值，4选择，5拾取，6字符串，7三维交互。

6.2编写程序实现橡皮筋技术画直线和圆。

答：思想：首先将绘图模式设定为异或。

画直线时，点击鼠标左键，光标所在位置即为直线的起点，用鼠标牵引光标移动，当前光标所在位置即认为是直线的终点。

光标从原位置移动到新位置时，首先在起点与原位置之间画一条直线，因为是异或模式，原有直线变为不可见，然后再在起点与新位置之间画一条直线，作为当前直线。

画圆时，点击鼠标左键，光标所在位置即为圆的圆心，用鼠标牵引光标移动，当前光标所在位置与圆心的距离即被认为是圆的半径。

当鼠标牵引光标从原位置移动到新位置时，首先在以圆心与原位置的距离为半径画圆，因为是异或模式，原有的圆变为不可见，然后再以圆点与新位置的距离为半径画圆，作为当前圆。

6.3引力场是人机交互中的常见的辅助技术，它能给用户带来什么便利？设计人员在设计引力场的时候需要注意什么问题？答：用户用光标进行选图操作时，引力场的使用可使光标较容易地定位在选择区域小的图形上。

设计人员在设计引力场时，引力场的大小要适中，外形应与其所含图形的外形一致。

6.4图形模式和图像模式下，拖拽的处理方法有什么不同？答：图形模式下的拖拽是在异或的绘图模式下进行的。

首先在原位置再次绘制要拖拽图形，由于自身异或的结果为空，原位置处的图形变为不可见，然后在新位置处绘制图形，实现了图形的拖拽。

而图像模式下的拖拽，则是进行了图像的整体移动，即首先在要经过位置处按拖动图像大小保存原有屏幕图像，然后将拖动的图像整体移动到该位置，当图像离开该位置而移动到下一个新位置时，再恢复该位置保存的屏幕图像。

图形模式不需要保存屏幕图像，只需在原位置重绘图形。

图像模式需要保存图像经过处的屏幕图像，并在移开后重新显示保存的屏幕图像。

6.5请叙述三种输入控制模式的流程。

答：请求模式下，用户在接收到应用程序请求后才输入数据；应用程序等待用户输入数据，输入结束，才进行处理。

第六章曲线和曲面3、参照Hermite三次曲线的几何形式，试用B[P0 P1Pu P1u Puu P1uu]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 + a1P”(t)=20a5t3+12a4t2+6a3t+2a2P0=P(0)=a0P1=P(1)=a5+a4+a3+a2+a1+a0P0’=P’(0)=a1P1’=P’(1)=5a5+4a4+3a3+2a2+a1P0”=P”(0)=2a2P1”=P”(1)=20a5+12a4+6a3+2a2所以 a0 = P(0)a1 =P’(0)a2 =P”(0)/2a3 = 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 + 1F(1)= 6t5 - 15t4 + 10t3F(2)= -3t5 + 8t4 - 6t3 + tF(3)= -3t5 + 7t4- 4t3F(4)= -t5/2 + 3t4/2 -3t3/2 + t2/2F(5)= t 5/2 - t 4 + t 3/2 系数矩阵为：- 6 6 -3 -3 -1/2 1/2 15 -15 8 7 3/2 -1 -10 10 -6 -4 -3/2 1/2 0 0 0 0 1/2 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 09．试求两段三次Hermite 曲线达C 1和G 1连续的条件 解：两段三次Hermite 曲线分别为：Q 1(t 1)=a 3 t 13 + a 2 t 12+ a 1 t 1+ a 0 t 1∈[0 1] Q 2(t 2)=b 3 t 23 + b 2 t 22+ b 1 t 2+ b 0 t 2∈[0 1] (1)依据G 1连续充要条件为： Q 1(1)和Q 2(0)在P 点处重合，且其在P 点处的切矢量方向相同，大小不等即 Q 1(1)= Q 2(0)， Q 1’(1)≠ Q 2’(0) ,Q 1”(1)= Q 2”(0) 而 Q 1(1)= a 3 + a 2 + a 1 + a 0 Q2(0)= b 0Q 1’(t 1)=3a 3 t 12 + 2a 2 t 1+ a 1Q 2’(t 2)=3b 3 t 22 + 2b 2 t 2+ b 1Q 1’(1)=3a 3 + 2a 2+ a 1 Q 2’(0)= b 1Q 1”(t 1)=6a 3 t 1 + 2a 2 Q 2”(t 2)=6b 3 t 2 + 2b 2 Q 1”(1)=6a 3 + 2a 2 Q 2”(0)= 2b 2=> 两段三次Hermite 曲线：Q 1(t 1)=a 3 t 13 + a 2 t 12+ a 1 t 1+ a 0 t 1∈[0 1] Q 2(t 2)=b 3 t 23 + b 2 t 22+ b 1 t 2+ b 0 t 2∈[0 1]要达到G 1连续，其系数必须满足下列关系式： a 3 + a 2 + a 1 + a 0 = b 0 3a 3 + 2a 2 + a 1 ≠ b 1 6a 3 + 2a 2 =2 b 2(2)依据C 1连续充要条件为： Q 1(1)和Q 2(0)在P 点处重合，且其在P 点处的切矢量方向相同，大小相等即 Q 1(1)= Q 2(0)， Q 1’(1)= Q 2’(0) ,Q 1”(1)= Q 2”(0) 而 Q 1(1)= a 3 + a 2 + a 1 + a 0 Q2(0)= b 0Q 1’(t 1)=3a 3 t 12 + 2a 2 t 1+ a 1Q 2’(t2)=3b3t22 + 2b2t2+ b1Q1’(1)=3a3+ 2a2+ a1Q 2’(0)= b1Q 1”(t1)=6a3t1+ 2a2Q 2”(t2)=6b3t2+ 2b2Q 1”(1)=6a3+ 2a2Q 2”(0)= 2b2=> 两段三次Hermite曲线：Q1(t1)=a3t13 + a2t12+ a1t1+ at1∈[0 1]Q 2(t2)=b3t23 + b2t22+ b1t2+ bt2∈[0 1]要达到C1连续，其系数必须满足下列关系式：a3+ a2+ a1+ a= b3a3+ 2a2+ a1 =b16a3 + 2a2=2 b210.给定四点P1（0,0,0）,P2(1,1,1),P3(2,-1,-1),P4(3,0,0),用其作为特征多边形来构造一条三次Bezier曲线，并计算参数为0，1/3，2/3，1的值。

第六章1．请简述朗伯（Lambert ）定律。

设物体表面在P 点法线为N ，从P 点指向光源的向量为L ，两者夹角为θ，则点P 处漫反射光的强度为：I d =I p k d cos θ式中 ： I d ——表面漫反射光的亮度；I p ——入射光的光亮度；K d ——漫射系数（决定于表面材料及入射光的波长） 0≤K d ≤l ； θ——入射光线与法线间的夹角，0≤θ≤π/2。

并且，当物体表面垂直于入射光方向时（N 、L 方向一致）看上去最亮，而θ越来越大，接近90°时，则看上去越来越暗。

2．试写出实现哥罗德（Gouraud ）明暗处理的算法伪代码。

deltaI = (i2 - i1) / (x2 - x1);for (xx = x1; xx < x2; xx++){ int offset = row * CScene.screenW + xx;if (z < CScene.zBuf[offset]){ CScene.zBuf[offset] = z;CScene.frameBuf[offset] = i1;}z += deltaZ; i1 += deltaI;} 3. 在Phong 模型n s p d p a a V R K I N L K I K I I )()(⋅+⋅+=中，三项分别表示何含义？公式中的各个符号的含义指什么？三项分别代表环境光、漫反射光和镜面反射光。

a I 为环境光的反射光强，p I为理想漫反射光强，a K 为物体对环境光的反射系数，d K 为漫反射系数，s K 为镜面反射系数，n 为高光指数，L 为光线方向，N 为法线方向，V 为视线方向，R 为光线的反射方向。

4．试写出实现Phong （冯）明暗方法的伪代码。

for (xx = x1; xx < x2; xx++){ int offset = row * CScene.screenW + xx;if (z < CScene.zBuf[offset]){ CScene.zBuf[offset] = z;pt = face.findPtInWC(u,v);float Ival = face.ptIntensity;CScene.frameBuf[offset] = Ival;}u += deltaU;z += deltaZ;p1.add(deltaPt);n1.add(deltaN);}5．请简述自身阴影的生成方法。

计算机图形学作业答案第一章序论第二章图形系统1．什么是图像的分辨率？解答：在水平和垂直方向上每单位长度（如英寸）所包含的像素点的数目。

2．计算在240像素/英寸下640×480图像的大小。

解答：（640/240）×(480/240)或者（8/3）×2英寸。

3．计算有512×512像素的2×2英寸图像的分辨率。

解答：512/2或256像素/英寸。

第三章二维图形生成技术1．一条直线的两个端点是（0，0）和（6，18），计算x从0变到6时y所对应的值，并画出结果。

解答：由于直线的方程没有给出，所以必须找到直线的方程。

下面是寻找直线方程（y ＝mx＋b）的过程。

首先寻找斜率：m ＝⊿y/⊿x ＝（y2－y1）/（x2－x1）＝（18－0）/(6－0) ＝ 3接着b在y轴的截距可以代入方程y＝3x＋b求出 0＝3（0）＋b。

因此b＝0，所以直线方程为y＝3x。

2．使用斜截式方程画斜率介于0°和45°之间的直线的步骤是什么？解答：（1）计算dx：dx＝x2－x1。

（2）计算dy：dy＝y2－y1。

（3）计算m：m＝dy/dx。

（4）计算b: b＝y1－m×x1（5）设置左下方的端点坐标为（x，y），同时将x end设为x的最大值。

如果dx < 0，则x＝x2、y＝y2和x end＝x1。

如果dx > 0,那么x＝x1、y＝y1和x end＝x2。

（6）测试整条线是否已经画完，如果x > x end就停止。

（7）在当前的（x，y）坐标画一个点。

（8）增加x：x＝x＋1。

（9）根据方程y＝mx＋b计算下一个y值。

（10）转到步骤（6）。

3．请用伪代码程序描述使用斜截式方程画一条斜率介于45°和－45°（即|m|>1）之间的直线所需的步骤。

假设线段的两个端点为（x1，y1）和（x2，y2），且y1<y2int x = x1, y = y1;float x f, m = （y2－y1）/（x2－x1）, b = y1－mx1;setPixel( x, y );/*画一个像素点*/while( y < y2 ) {y++;x f = ( y－b)/m;x = Floor( x f +0.5 );setPixel( x, y );}4．请用伪代码程序描述使用DDA算法扫描转换一条斜率介于－45°和45°（即|m|≤1）之间的直线所需的步骤。

高级计算机图形学原理与实践智慧树知到课后章节答案2023年下西安科技大学第一章测试1.计算机图形学与计算几何之间的关系是( ) A:计算几何是计算机图形学的前身 B:两门毫不相干的学科 C:学术上的同义词 D:计算机图形学以计算几何为理论基础答案:计算机图形学以计算几何为理论基础2.Edwin Catmull首次提出了计算机图形学的概念。

（）A:错 B:对答案:错3.计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的代表软件有哪些？（）A:3D MaxB:Maya C:AutoCAD D:Unity 答案:3D Max;AutoCAD4.虚拟现实不属于计算机图形学的应用领域。

（）A:错 B:对答案:错5.计算机图形显示器一般使用什么颜色模型？( ) A:RGB B:HLS C:CMY D:HSV 答案:RGB6.RGB三基色通过适当的混合能产生所有颜色。

（）A:错 B:对答案:对第二章测试1.下面哪些方法可以减轻走样现象（）。

A:非加权区域采样 B:降低空间分辨率 C:提高空间分辨率 D:加权区域采样答案:非加权区域采样 ;提高空间分辨率 ;加权区域采样2.利用数值微分算法进行直线的扫描转换不需要进行浮点数的加减法。

（）A:对 B:错答案:错3.Brenham算法进行直线绘制， x为主方向，当中点误差项d＞0时，y方向上应不走步。

（）A:错 B:对答案:错4.走样是光栅扫描器的一种固有属性，不可避免，只能减轻。

（）A:错 B:对答案:对5.有效边表算法中每一条扫描线交点的个数只能是偶数。

（）A:错 B:对答案:对第三章测试1.ｎ次Ｂ样条曲线中，更改一个控制顶点，最多影响（）段曲线。

A:n+1 B:nC:1 D:所有答案:n+12.下面哪些性质是NURBS曲面不具备的（）。

A:仿射变换不变性 B:局部修改性 C:凸包性 D:变差缩减小答案:变差缩减小3.曲线的插值拟合方法通过每个型值点。

（）A:对 B:错答案:对4.B样条曲线曲面都可以精确的表示二次曲线弧或曲面。

第一章：P561、列出在你过去学习工作中用过与计算机图形学有关的程序c语言：#include <graphics.h>main(){int graphdriver = VGA, graphmode=VGAHI;initgraph(&graphdriver,&graphmode,””);setbkcolor(BLUE);setcolor(WHITE);setfillstyle(1,LIGHTRED);bar3d(100,200,400,350,100,1);floodfill(450,300,WHITE);floodfill(250,450,WHITE);setcolor(LIGHTGREEN);rectangle(450,400,500,450);floodfill(470,420,LIGHTGREEN);getch();closegraph();}JA V A语言：例1、画点Import java.io.*;Class point{int ax;int ay;int bx;int by;public point(int ax, int ay, int bx, int by){float k ; //计算斜率float b;k=(by-ay)/(bx-ax);b=ay-ax*k;system.out.println(“直线的方程为：y=”+k+”x”+”+”+b);}}例2、画矩形class DrawPanel extends Jpanel{public void paint(Graphics g){super.paint(g);Graphics2D g2= (Graphics 2D);Double leftx=200;Double topy=200;Double width=300;Double height=250;Rectangle2D rect= new Rectangle2D.double(leftx,topy,width,height);G2.draw(rect);}}2、列出你所用过的窗口系统中与观感有关的元素的功能，如图标、滚动棒、菜单等使用滚动条当文档、网页或图片超出窗口大小时，会出现滚动条，可用于查看当前处于视图之外的信息。