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第一章：一、计算机图形学研究内容1. 图形生成研究各种图形生成的数学模型：直线、圆、曲线、曲面、立体模型等2.图形处理研究图形模型变换、裁剪、投影等操作中的数学关系、方法3.图形显示研究图形填充、混淆与反混淆、图形消隐、光照模型、真实感图形技术等方法二．计算机图形的表示方法❒第一种分类方法：⏹点阵表示（明暗图）：具有面模型、色彩、浓淡和明暗层次效应的有真实感的图形。
⏹枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成)⏹简称为图像（数字图像）⏹参数表示（线划图）：用线段来表示图形。
容易反映客观实体。
⏹由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)+属性参数(颜色、线型等)来表示图形⏹简称为图形第二章：一、计算机图形系统主要由两部分组成：1、硬件设备⏹硬件系统：计算机主机；⏹交互设备：图形显示器、鼠标器、键盘；⏹输入输出设备：图形数字化板、绘图仪、图形打印设备；⏹存贮设备：磁带、磁盘；2、软件系统☐操作系统☐高级语言☐图形软件☐应用软件计算机图形系统与一般计算机系统的最主要的区别：☐具有图形的输入、输出设备、以及必要的交互设备；☐对主机的运行速度、存储容量要求高。
二、图形系统的基本功能图形系统至少要包括：☐计算☐存储☐输入☐输出对话等五项基本功能。
1、计算功能：包括计算、变换、分析等。
如直线、曲线、曲面的生成，坐标几何变换，线段、形体之间的求交、裁剪计算以及点的包含性检查等。
2、存储功能：包括各种形体的几何数据及形体之间的相互关系，可实现对有关数据的实时检索以及保存对图形的删除、增加、修改等信息。
3、输入功能：包括对所设计的形体的几何参数（例如大小、位置等）以及各种命令的输入。
4、输出功能：在显示屏上显示、在打印机、绘图仪等硬设备上输出。
5、对话功能：通过人机交互设备直接进行人机通信。
包括：定位、拾取、输入各种参数、命令，实现增、删、改等操作。
三、图形系统的分类1、以大型机为基础的图形系统超大容量的存储器，极强的计算功能，大量的显示终端，高精度、大幅面的硬拷贝设备，功能齐全的应用软件。
实验四真实感图形的生成一、实验内容⏹创建一个简单场景⏹场景中有一个复杂的三维几何体⏹通过一系列处理使得场景和几何体具有真实感⏹可以通过变换视点观察场景二、程序结构创建Win32 Console Application，使用OpenGL的控制台应用程序框架。
其中:•init()函数进行场景初始化工作；•reshape(GLsizei width, GLsizei height)函数设置窗口的视口大小，同时设置透视深度和透视角度等参数；•display()函数构建坐标系并通过调用具体的绘制图形函数来绘制具体场景和几何图形；•LoadBMP()函数导入纹理位图文件；•LoadTexture()函数加载纹理到内存空间中；•generateShadow(GLfloat shadow[4][4], const GLfloat ground[4], const GLfloat light[4])函数来计算空间中物体上任意一点的平面阴影投射矩阵•keyboard(unsigned char key, int x, int y)函数处理键盘按键消息；•mouseButton(int button, int state, int x, int y)函数处理鼠标按键消息；最后由主函数main(int argc, char** argv)中调用OpenGL函数来显示窗口，并进行绘图和处理事件消息函数。
三、代码说明1.加载位图纹理首先，编写LoadBMP()函数导入位图文件，代码截图如下：然后，编写LoadEarthTexture()函数加载导入的位图并设置相关参数，代码截图如下：2.绘制房间场景在drawScene()函数中调用OpenGL基本几何元素绘制过程glBegin(GL_QUADS)绘制4个平面，并为每个平面绑定相应的纹理图片，主要代码截图如下：3.绘制地球仪模型编写drawEarth()函数绘制地球仪模型，并为地球仪模型绑定对应的纹理贴图，同时增加光照和材质的处理，代码截图如下：4.绘制模拟点光源编写drawBulb()函数绘制模拟点光源及灯罩，首先调用glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP)绘制4个三角形面构成棱锥形灯罩的4个侧面，然后调用gluSphere()函数绘制球形灯泡并增加光照和材质处理效果，代码截图如下：5.生成阴影根据点光源、物体上的任意一点、物体在平面上的投影点“三点共线”的几何原理，以及投影点在平面上的位置关系，通过平面方程求得其法向量，然后利用点光源和物体上一点的坐标进行计算，得出物体上该点的平面阴影投射矩阵。
多媒体技术基础与应用（第４版）各章习题第１章思考与练习一、思考题1.什么是媒体，媒体是如何分类的？2.什么是多媒体？它有哪些关键特性？3.传播学家哈特把有史以来的传播媒介是怎样分类的？4.信息技术与多媒体技术的当前发展与应用包括哪些方面？5.简述数字城市、智慧城市、物联网、移动计算与云计算的概念与区别。
6.多媒体应用领域主要包括哪些方面？7.如何理解多媒体技术是人机交互方式的一次革命？8.你认为可穿戴设备可能对人们的工作和生活所带来什么影响？9.虚拟现实技术的核心是什么？二、练习与实践1.结合本章所述内容，写一篇短文，回顾了人类在近代媒体传播技术所走过的历程与当前的发展趋势。
2.简述多媒体所涉及的关键技术，它对多媒体技术的发展将起到什么作用？3.试从一两个应用实例出发，谈谈多媒体技术在各应用领域的重要性。
4.观察你生活中的一天，使用了哪些信息设备，获得了哪些信息，体验信息技术对我们生活和学习的影响。
5.大部分人都认为信息技术深刻地改变了我们的社会与生活方式，虽然人文主义者并不完全赞同。
举个例子，如果没有信息技术，我们的生存状况会在多大程度上变好或是变差。
第２章思考与练习一、思考题1.什么是信息？信息与消息、数据、信号有什么联系与区别？3.相对于物质和能源，在信息的众多特征中，哪些是信息独有的？3.信息论发展的分为哪几个阶段？4.狭义信息论的适用范围是什么，它有哪些局限性？5.广义信息论与狭义信息论的主要区别是什么？涉及哪些研究领域？6.通信系统（包括所有的信息通信系统）由哪几个部分组成？7.什么是事物的不确定性？不确定性如何与信息的度量发生关系？8.信息是如何度量的？自信息量与信息熵的区别是什么？9.根据信息度量理论，如果必然事件的自信息量为0，那么不可能事件的自信息量是多少？（ ）。
10.什么是模拟信号？什么是数字信号？信息数字化后的优点有哪些？11.简述模拟信号的数字化处理的一般过程。
12.DAC与ADC是如何实现信号转换的？13.信号的采样与量化步骤有什么不同？信号失真产生于哪个环节？14.为什么数字通信系统的抗干扰能力比模拟通信系统强得多？15.模拟信号在抽样后，是否变成时间离散和幅值离散的信号了？为什么？16.均匀量化与非均匀量化的主要区别是什么？17.结合通信系统模型，试以手机为例，指出信源、信道、信宿、编码、译码等各部分对应于手机通信过程的那些功能。
《计算机图形学》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.计算机图形学主要研究的是：A. 计算机硬件的设计B. 计算机软件的开发C. 图像的生成、处理与显示D. 计算机网络技术2.下列哪个不是计算机图形学的应用领域？A. 游戏开发B. 医学影像处理C. 文字编辑D. 三维动画制作3.在计算机图形学中，像素（Pixel）是：A. 图像的最小单位B. 显示器的大小C. 图像的分辨率D. 图像的颜色深度4.下列哪个是光栅图形显示器的特点？A. 直接使用矢量数据表示图像B. 图像由像素阵列组成C. 分辨率固定不变D. 不适用于动态图像显示5.在三维图形变换中，平移变换不会改变物体的：A. 形状B. 大小C. 方向D. 位置6.下列哪个算法常用于三维图形的消隐处理？A. 光线追踪算法B. Z-Buffer算法C. 纹理映射算法D. 反走样算法7.在计算机图形学中，下列哪个术语用于描述物体表面的明暗程度？A. 色彩B. 光照模型C. 纹理D. 透明度8.下列哪个不是计算机图形学中的基本图形生成算法？A. 中点画线算法B. Bresenham画圆算法C. 扫描线填充算法D. Cohen-Sutherland线段裁剪算法9.在计算机图形学中，下列哪个概念用于描述物体的三维形状？A. 像素B. 几何模型C. 色彩模型D. 光照模型10.下列哪个不是真实感图形生成的基本步骤？A. 几何建模B. 光照模型计算C. 纹理映射D. 数据压缩二、填空题（每题2分，共14分）1.计算机图形学中的“图形”主要分为两大类：和。
2.在三维图形变换中，旋转变换可以使用______矩阵来实现。
3.在计算机图形学中，______是指使用数学方法来模拟真实世界中光线与物体表面的相互作用。
4.在进行三维图形的消隐处理时，______算法是一种常用的方法，它通过维护一个深度缓冲区来实现。
5.在计算机图形学中，______是一种常用的图像滤波技术，可以用于图像的平滑处理。
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。
虚拟现实技术考试题答案虚拟现实技术试题（一）1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。
2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。
3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象)4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。
常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。
6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。
7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。
三维位置跟踪器8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标.9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。
10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。
11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。
该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。
12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。
要实现立体的显示。
现已有多种方法与手段进行实现。
主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 .12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。
计算机图形学课程设计题目名称：真实感与非真实感显示技术综述班级：学号：学生姓名：真实感与非真实感显示技术综述摘要在基于非真实感绘制的实时场景渲染过程中，为了达到更逼真的效果，三维物体在光照作用下产生的阴影需要被实时绘制并能够体现设计者的风格。
本文利用现代可编程图形显示硬件技术，真实感与非真实感显示技术的意义以及常用真实感图形的绘制算法，提出了一种基于阴影线算法的阴影绘制方法，与采用传统的阴影图方法绘制阴影的效果相比较，该方法具有更好的艺术效果。
在本系统中, 我们主要采用了两种消隐方法, 它们是背面删除及Z 缓冲区深度排序法。
背面删除法用于单个实体的消隐, 而Z 缓冲区深度排序则用于整个3D 布景的隐藏面的删除。
通过这两种类型的隐藏面的消隐方法, 我们就可以生成一个真实的3D 图形。
关键词：非真实感绘制阴影图阴影线消隐方法背面删除法 Z 缓冲区深度排序法一真实感图形绘制研究的重要意义绘制技术是计算机图形学的一个重要分支，它研究的是如何将几何定义的模型变成可视的图象。
真实感图形绘制技术是图形学绘制技术发展的结果，它的目标是根据几何场景的造型、材质和光源分布，将其转变成跟真实场景在视觉效果上非常相似的图象，使观察者有身临其境的感觉。
在近三十年的时间里，随着硬件技术和计算机图形学的高速发展，真实感图形绘制技术取得了举世嘱目的成就，并且已广泛应用于CAD／CAM、计算机动画、虚拟现实、科学计算可视化等众多领域，为社会的发展与进步做出了重大贡献。
几十年来，CAD／CAM 技术的飞速发展，对许多行业的设计和生产过程产生了巨大影响，使其自动化程度达到了前所未有的高度。
在机械设计方面，传统的产品设计通常需制作实物模型来检查设计效果，尤其是那些对外形美感要求较高的产品，一般要先按图纸制作样品，再根据样品反映的问题进行多次修改，耗费大量人力、物力和时间。
若采用真实感图形显示技术，则可方便地在屏幕上显示产品在各种视角下的逼真图形，并且可直接在计算机上对设计参数进行交互修改和绘制，直到满意为止。
第3章视觉信息处理本章重点:颜色空间的表示与转换数字图像处理技术视频处理技术动画技术图象与视频文件的读取与显示第3章视觉信息处理3.1 概述3.2 图形处理技术3.3 图像技术3.4 视频处理3.5 计算机动画技术3.6 图像与视频文件解析3.7 本章小结3.1 概述Ø3.1.1 颜色的基本概念Ø3.1.2 颜色空间表示与转换3.1.1 颜色的基本概念Ø颜色是人的视觉系统对可见光的感知结果。
物体由于构成和内部结构的不同，受光线照射后，一部分光线被吸收，其余的被反射或投射出来。
由于物体的表面具有不同的吸收光线与反射光的能力，反射光不同，眼睛就会看到不同的颜色。
Ø颜色通常使用光的波长来定义，用波长定义的颜色叫做光谱色。
3.1.1 颜色的基本概念国际照明委员会(CIE) 定义了颜色的特性：色调（hue）、饱和度（saturation）和明度（brightness）。
Ø色调用于区别颜色的种类。
色调是视觉系统对一个区域所呈现颜色的感觉。
如红、橙、黄、绿、青、蓝、靛、紫等。
Ø饱和度是颜色的纯洁性，用来区别颜色的程度。
当一种颜色渗入其他光成分愈多时，颜色愈不饱和。
Ø明度是视觉系统对可见物体辐射或者发光多少的感知属性。
3.1.1 颜色的基本概念Ø亮度是用反映视觉特性的光谱敏感函数加权之后得到的辐射功率，用单位面积上反射或者发射的光的强度表示。
由于明度很难度量，通常可以用亮度来度量。
3.1.2 颜色空间表示与转换Ø颜色常用颜色空间来表示。
颜色空间是用一种数学方法形象化表示颜色，人们用它来指定和产生颜色。
Ø颜色空间中的颜色通常用代表3个参数的3维坐标来描述，其颜色要取决于所使用的坐标。
在显示技术和印刷技术中，颜色空间经常被称为颜色模型。
颜色空间侧重于颜色的表示，而颜色模型侧重于颜色的生成。
Ø在一个典型的多媒体计算机系统中，常常涉及到用几种不同的颜色空间表示图形和图像的颜色，以对应于不同的场合和应用，各种颜色空间可以方便地进行转换。
