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计算机图形学复习题集及答案1. 2D图形的表示与处理a) 什么是坐标系？请解释笛卡尔坐标系和极坐标系。
b) 如何表示直线和曲线？请解释Bresenham算法和Bezier曲线。
c) 请解释图形的填充算法，包括扫描线填充和边界填充。
2. 3D图形的表示与处理a) 什么是三维坐标系？请简要解释右手法则和投影矩阵。
b) 如何表示三维物体的表面？请解释多边形网格和三角形剖分。
c) 请解释3D图形的光照模型，包括环境光、漫反射光和镜面反射光。
3. 图形变换和投影a) 请解释平移、旋转和缩放变换。
如何使用矩阵表示这些变换？b) 请解释正射投影和透视投影。
如何将三维图形投影到二维平面上？c) 请解释坐标变换和视角变换在图形渲染中的应用。
4. 可视化技术与实际应用a) 请解释光栅化和纹理映射的概念。
它们在实时图形渲染中的应用是什么？b) 请解释反走样技术和深度缓冲技术。
如何解决图形渲染中的锯齿和隐藏面问题？c) 请简要介绍计算机图形学在游戏开发、电影制作和工程设计中的应用案例。
答案：1.a) 坐标系是用于描述点或图形位置的一种系统。
笛卡尔坐标系使用水平的x轴和竖直的y轴，原点为(0, 0)。
极坐标系使用半径和角度来表示点的位置，其中半径表示点到原点的距离，角度表示点与参考轴的夹角。
b) Bresenham算法是一种用于在显示器上绘制直线的算法，它通过迭代计算像素点的位置来实现。
Bezier曲线是一种常用的曲线表示方法，通过控制点来确定曲线的形状。
c) 图形的填充算法用于填充封闭图形的内部区域。
扫描线填充算法按行扫描图形区域，使用奇偶规则确定像素填充。
边界填充算法通过判断像素是否在图形边界内部来进行填充。
2.a) 三维坐标系由x轴、y轴和z轴组成，用于表示三维空间中的点。
右手法则可以确定三维坐标系的方向，其中大拇指指向z轴的正方向，食指指向x轴的正方向，中指指向y轴的正方向。
投影矩阵用于将三维物体投影到二维平面上。
一、名词解释：1、计算机图形学：用计算机建立、存储、处理某个对象的模型，并根据模型产生该对象图形输出的有关理论、方法与技术，称为计算机图形学。
2、计算机图形标准：计算机图形标准是指图形系统及其相关应用程序中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准。
3、图形消隐：计算机为了反映真实的图形，把隐藏的部分从图中消除。
4、几何变换：几何变换的基本方法是把变换矩阵作为一个算子，作用到图形一系列顶点的位置矢量，从而得到这些顶点在几何变换后的新的顶点序列，连接新的顶点序列即可得到变换后的图形。
5、计算几何：计算几何研究几何模型和数据处理的学科，讨论几何形体的计算机表示、分析和综合，研究如何方便灵活、有效地建立几何形体的数学模型以及在计算机中更好地存贮和管理这些模型数据。
6、裁剪：识别图形在指定区域内和区域外的部分的过程称为裁剪算法，简称裁剪。
7、透视投影：空间任意一点的透视投影是投影中心与空间点构成的投影线与投影平面的交点。
8、投影变换：把三维物体变为二维图形表示的变换称为投影变换。
9、走样：在光栅显示器上绘制非水平且非垂直的直线或多边形边界时，或多或少会呈现锯齿状。
这是由于直线或多边形边界在光栅显示器的对应图形都是由一系列相同亮度的离散像素构成的。
这种用离散量表示连续量引起的失真，称为走样（aliasing）。
10、反走样：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，称为反走样。
11、窗口：世界坐标的范围是无限大的。
为了使规格化设备坐标上所显示的世界坐标系中的物体有一个合适的范围与大小，必须首先对世界坐标系指定显示范围，它通常是一个矩形，这个矩形被称为窗口。
12、视区：在规格化设备坐标系上也要指定一个矩形区域与窗口对应，显示窗口里的内容，这个矩形被称为视区。
13、坐标系统：为了描述、分析、度量几何物体的大小、形状、位置、方向以及相互之间的各种关系使用的参考框架叫做坐标系统。
14、刷新：荧光的亮度随着时间按指数衰减，整个画面必须在每一秒内重复显示许多次，人们才能看到一个稳定而不闪烁的图形，这叫屏幕的刷新。
计算机图形学复习题及答案第一章计算机图形学概论1.计算机图形学研究的主要内容有哪些？研究图形图像的计算机生成、处理和显示2.图形学中的图形特点是什么？图形图像有什么区别？图形主要是用矢量表示，图像则是由点阵表示3.计算机图形学发展的主要阶段包括哪些？字符显示->矢量显示->2D光栅显示->3D显示->新的计算机形式4.计算机图形学主要应用哪些方面？你对哪些领域比较熟悉？计算机辅助设计、可视化技术、虚拟现实、地理信息系统、计算机动画与艺术5.颜色模型分为面向用户和__面向设备__两种类型，分别是什么含义？颜色模型是一种在某种特定的上下文中对颜色的特性和行为解释方法。
6.解释三基色原理。
三基色：任意互不相关（任意两种的组合不能产生三种的另一种颜色）的三种颜色构成颜色空间的一组基，三基色通过适当的混合能产生所有颜色。
7.解释加色模型和减色模型的概念。
加色模型：若颜色模型在颜色匹配时只需要将光谱光线直接组合而产生新的颜色类型这种颜色模型称为加色模型，形成的颜色空间称为加色空间减色模型：若颜色模型在匹配是某些可见光会被吸收而产生新的颜色类型，这种颜色模型称为减色模型，形成的颜色空间称为减色空间。
8.RGB表示模型中（1,0,0）（1,1,1）（0,0,0）（0.5,0.5,0.5）分别表示什么颜色？红白黑灰第二章计算机图形的显示与生成1.有哪两种主流的扫描显示方式？光栅扫描随机扫描2.解释屏幕分辩率的概念。
荧光屏在水平方向和垂直方向单位长度上能识别的最大光点数称为分辨率3.CRT产生色彩显示有哪两种技术？分别进行解释。
电子束穿透法：用红—绿两层荧光层涂覆在CRT荧光屏的内层，而不同速度的电子束能穿透不同的荧光粉层而发出不同颜色的光。
荫罩法：在荧光屏每个光点处呈三角形排列着红绿蓝三种颜色的荧光点，三支电子枪分别对应三个荧光点，调节各电子枪发出的电子束强度，即可控制各光点中三个荧光点所发出的红绿蓝三色光的强度。
计算机图形学复习题答案1. 什么是计算机图形学？计算机图形学是研究如何使用计算机技术来创建、处理和渲染图像和动画的科学。
它包括二维图形和三维图形的生成，以及图像处理和动画制作。
2. 计算机图形学的主要应用领域有哪些？计算机图形学的主要应用领域包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、游戏开发、电影特效、虚拟现实、增强现实和科学可视化。
3. 什么是矢量图形和位图图形？矢量图形是由基于数学方程的路径组成的图形，可以无限放大而不失真。
位图图形则是由像素点组成的图形，放大时会出现像素化。
4. 描述光栅化的过程。
光栅化是将矢量图形转换为位图图形的过程。
它涉及将矢量图形的路径分解成一系列的像素点，并将这些点在屏幕上绘制出来。
5. 什么是纹理映射？纹理映射是一种在三维图形表面上应用二维图像的技术，用于增加图形的真实感和细节。
6. 什么是着色器？着色器是一段程序，用于在图形渲染过程中计算像素的颜色和属性。
它可以分为顶点着色器和片元着色器。
7. 简述Z缓冲区算法的作用。
Z缓冲区算法用于解决三维图形中的隐藏面消除问题。
它通过比较每个像素点的深度值来确定哪些像素应该被显示，哪些应该被隐藏。
8. 什么是光线追踪？光线追踪是一种渲染技术，通过模拟光线与物体表面的交互来生成逼真的图像。
它能够产生真实的阴影、反射和折射效果。
9. 描述双线性插值和三线性插值的区别。
双线性插值是在二维空间中对图像进行插值的技术，而三线性插值则是在三维空间中进行的。
三线性插值在双线性插值的基础上增加了一个维度，用于处理体积数据。
10. 什么是图形硬件加速？图形硬件加速是指利用专门的图形处理单元（GPU）来加速图形渲染过程，以提高图形性能和减少CPU的负担。
一、名词解释：1、计算机图形学：用计算机建立、存储、处理某个对象的模型，并根据模型产生该对象图形输出的有关理论、方法与技术，称为计算机图形学。
3、图形消隐：计算机为了反映真实的图形，把隐藏的部分从图中消除。
4、几何变换：几何变换的基本方法是把变换矩阵作为一个算子，作用到图形一系列顶点的位置矢量，从而得到这些顶点在几何变换后的新的顶点序列，连接新的顶点序列即可得到变换后的图形。
6、裁剪：识别图形在指定区域内和区域外的部分的过程称为裁剪算法，简称裁剪。
7、透视投影：空间任意一点的透视投影是投影中心与空间点构成的投影线与投影平面的交点。
8、投影变换：把三维物体变为二维图形表示的变换称为投影变换。
9、走样：在光栅显示器上绘制非水平且非垂直的直线或多边形边界时，或多或少会呈现锯齿状。
这是由于直线或多边形边界在光栅显示器的对应图形都是由一系列相同亮度的离散像素构成的。
这种用离散量表示连续量引起的失真，称为走样（aliasing ）。
10、反走样：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，称为反走样。
二、问答题：1、简述光栅扫描式图形显示器的基本原理。
光栅扫描式图形显示器(简称光栅显示器)是画点设备，可看作是一个点阵单元发生器，并可控制每个点阵单元的亮度，它不能直接从单元阵列中的—个可编地址的象素画一条直线到另一个可编地址的象素，只可能用尽可能靠近这条直线路径的象素点集来近似地表示这条直线。
光栅扫描式图形显示器中采用了帧缓存，帧缓存中的信息经过数字／模拟转换，能在光栅显示器上产生图形。
2、分别写出平移、旋转以及缩放的变换矩阵。
平移变换矩阵：⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡1010000100001z y xT T T （2分） 旋转变换矩阵： 绕X 轴⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-10000cos sin 00sin cos 00001θθθθ（2分） 绕Y 轴⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-10000cos 0sin 00100sin 0cos θθθθ（2分）绕Z 轴⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-1000010000cos sin 00sin cos θθθθ（2分） 缩放变换矩阵：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡1000000000000zy x S S S （2分） 3、图形变换有什么特点？最基本的几何变换有哪些？答：图形变换的特点：大多数几何变换（如平移、旋转和变比）是保持拓扑不变的，不改变图形的连接关系和平行关系。
计算机图形学复习题有答案计算机图形学复习题有答案计算机图形学是一门研究计算机如何生成、处理和显示图像的学科。
它涉及到许多重要的概念和算法，对于计算机科学和相关领域的学生来说，掌握图形学知识是非常重要的。
在学习过程中，做一些复习题是很有帮助的，下面我将为大家提供一些计算机图形学的复习题，并附上答案。
1. 什么是光栅化？答案：光栅化是将连续的几何图形转化为离散的像素点的过程。
在计算机图形学中，光栅化是将3D模型转化为2D图像的关键步骤。
2. 什么是图形管线？答案：图形管线是计算机图形学中的一个概念，它描述了图形渲染的整个过程。
图形管线包括几何处理、光栅化、着色和显示等多个阶段。
3. 什么是三角形剪裁？答案：三角形剪裁是图形管线中的一个重要步骤，用于确定哪些三角形在屏幕上可见，哪些三角形需要被裁剪掉。
它通过与屏幕边界进行比较，判断三角形是否与屏幕相交。
4. 什么是光照模型？答案：光照模型是用于模拟光照效果的数学模型。
它描述了光在物体表面的反射和折射过程，从而确定物体在不同光照条件下的颜色和明暗程度。
5. 什么是纹理映射？答案：纹理映射是将一张图像映射到三维模型表面的过程。
通过纹理映射，可以给模型表面添加细节和真实感，例如给一个球体添加地球的纹理。
6. 什么是反走样？答案：反走样是消除图像锯齿边缘的技术。
在光栅化过程中，由于像素点离散化的特性，会产生锯齿边缘。
反走样通过对像素进行插值和平滑处理，使得边缘更加平滑。
7. 什么是阴影算法？答案：阴影算法是用于计算和渲染物体阴影的算法。
常见的阴影算法包括平面投影阴影、体积阴影和阴影贴图等。
8. 什么是Bezier曲线？答案：Bezier曲线是一种数学曲线，由法国数学家Pierre Bézier发明。
它通过控制点来定义曲线的形状，具有平滑和灵活的特性，在计算机图形学中被广泛应用。
9. 什么是光线追踪？答案：光线追踪是一种逆向的渲染技术，它通过模拟光线从相机出发，与场景中的物体相交，计算出光线与物体的交点和颜色，从而生成逼真的图像。
名词解释计算机图形标准：是图形系统及相关应用程序中某个界面数据传输通讯的接口标准几何变换；规范化后把变换矩阵作为算子，然后想乘来挪动点的位置，得到各个顶点在几何变换中的新的顶点。
裁剪：在二维观察中，需要在观察坐标系下对窗口进行裁剪，即只保留窗口内的那部分图形，去掉窗口外的图形。
识别图形在指定区域内外的算法：两种算法：奇偶规则从任意位臵p作一条射线，若与该射线相交的多边形边的数目为奇数，则p是多边形内部点，否则是外部点非零环绕数规则(Nonzero Winding Number Rule) □首先使多边形的边变为矢量。
□将环绕数初始化为零。
□再从任意位臵p作一条射线。
当从p点沿射线方向移动时，对在每个方向上穿过射线的边计数，每当多边形的边从右到左穿过射线时，环绕数加1，从左到右时，环绕数减1。
□处理完多边形的所有相关边之后，若环绕数为非零，则p为内部点，否则，p是外部点。
反走样：减少用离散量表示连续量引起的失真。
过取样区域取样两种方式图形计算机图形学的研究对象是图形。
广义的说, 能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都可称为图形。
它既包括了各种几何图形以及由函数式、代数方程和表达式所描述的图形, 也包括了来自各种输入媒体的图景、图片、图案、图像以及形体实体等。
图像用点阵法，参数法描述的图形叫图像光点。
一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点。
像素点是指图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。
最小元素点尺寸等于光点尺寸）裁剪窗口即在视口中可以被看到的图形，即显示出来的部分视口将窗口映射到显示设备上的坐标区域称为视区点阵法点阵法通过枚举出图形中所有的点来表示图形, 它强调图形由哪些点构成, 这些点具有什么样的颜色, 即点阵法是用具有灰度或色彩的点阵来表示图形的一种方法。
在计算机中表示图形最常用的是点阵法。
参数法参数法用图形的形状参数和属性参数来表示图形。
1、计算机图形学：使用计算机建立、存储、处理某个具体的或抽象的对象的模型，并根据该模型产生该对象的图形输出的有关理论、方法和技术，它是计算机科学中最为活跃、得到广泛应用的分支之一。
2、图象：纯指计算机内以位图(Bitmap)形式存在的灰度信息。
图形：含有几何属性，更强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。
3、图形分类：1、基于线条信息表示。
如工程图、等高线地图、曲面的线框图等。
2、明暗图。
即是通常所说的真实感图形。
4、图形软件分类：专用图形（应用）软件包和通用图形程序设计软件包。
专用软件包的接口通常是一组菜单，用户通过菜单与程序进行通信。
例如，3DMAX、PHOTOSHOP、各种CAD系统等等。
通用软件包提供了一个可用于C、C++、JA V A等高级语言的图形函数库。
图形显示器分为：CRT显示器和平板显示器。
CRT显示器包括随机扫描显示器、光栅扫描显示器。
随机扫描显示器是画线式显示器，或矢量式显示器。
光栅扫描显示器是画点设备。
在光栅扫描显示器中，一幅图像是由像素（pixel）阵列组成，而像素的阵列称为光栅（raster）。
一幅图像的像素全部存放在一个称为帧缓存器的内存里。
帧缓存的深度（位面数），即每个像素的位数决定了某一个显示系统能显示的颜色数。
5、绘图仪分为笔式绘图仪（画线设备）和静电绘图仪（画点设备）6、打印机（画点设备）7、常见的两种颜色模型：RGB颜色模型：由黑色开始，接着加入合适的基色得到希望的颜色。
即RGB颜色系统是一个加色系统。
CMY颜色模型：由白色开始，接着减去合适的基色元素得到希望的颜色。
CMY颜色系统是一个减色系统。
公式：RGB+CMY=18、一个计算机图形系统应包括计算机图形硬件系统和计算机图形软件系统。
9、初始化图形系统函数：void far initgraph(gdrive,gmode,gpath)int far *gdrive, *gmode, *gpath;gdrive:图形驱动器代号，gmode:图形模式代号，gpath: 图形驱动程序路径。
第一章复习重点：计算机图形学的概念：计算机图形学：是研究怎样用计算机表示、生成、处理和显示图形的一门学科。
几个图形学中的基本概念：计算机图形：用计算机生成、处理和显示的对象；由几何数据和几何模型，利用计算机进行显示并存储，并可以进行修改、完善后形成的；图象处理：将客观世界中原来存在的物体影象处理成新的数字化图象的相关技术；如CT扫描、X射线探伤等；模式识别：对所输入的图象进行分析和识别，找出其中蕴涵的内在联系或抽象模型；如邮政分检设备、地形地貌识别等；计算几何：研究几何模型和数据处理的学科，讨论几何形体的计算机表示、分析和综合，研究如何方便灵活、有效地建立几何形体的数学模型以及在计算机中更好地存贮和管理这些模型数据；图像（数字图像）：点阵表示，枚举出图形中所有的点(强调图形由点构成)简称为参数表示图形：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)来表示图形图形：计算机图形学的研究对象，主要分为两类：基于线条信息表示。
明暗图(Shading)能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象。
包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等构成图形的要素几何要素：刻画对象的轮廓、形状等非几何要素：刻画对象的颜色、材质等常用的图形输入设备分为两种：矢量型图形输入设备与光栅型的区别：矢量型输入设备采用跟踪轨迹、记录坐标点的方法输入图形。
主要输入数据形式为直线活折线组成的图形数据。
光栅扫描型图形输入设备采用逐行扫描、按一定密度采样的方式输入图形，主要输入的数据为一幅由亮度值构成的像素矩阵——图像。
常用的图形输出设备分为两类：向量型向量型设备的作画机构随着图形的输出形状而移动并成像光栅扫描型光栅扫描型设备的作画机构按光栅矩阵方式扫描整张图面，并按输出内容对图形成像。
显示器原理：1.随即扫描显示器：应用程序发出绘图命令，→解析成显示处理器可接受2.命令格式，存放在刷新存储器中。
计算机图形学复习资料第一章计算机图形系统计算机图形产生方法：(1).矢量法(短折线法) 任何形状的曲线都用许多首尾相连的短直线（矢量）逼近。
(2).描点法(像素点串接法) 每一曲线都是由一定大小的像素点组成第二章计算机图形系统工作原理：1电子枪2灯丝加热阴极，阴极表面向外发射自由电子，控制栅控制自由电子是否向荧光屏发出3电子流在到达屏幕的途中，被加速、聚焦成很窄的电子束4由偏转系统产生电子束的偏转电场（或磁场），使电子束左右、上下偏转5在指定时刻在屏幕指定位置上产生亮点功能：CRT显示器其分辨率好，可靠性高，速度快。
为了不影响主机的数据处理能力，CRT显示器作为计算机的外围设备而独立存在，它有自己的控制电路，专门负责屏幕编辑功能，并有标准的串行接口与主机连接。
组成部分：图像生成器，显示存储器，彩色表，CRT控制器，读/写余辉时间：电子束离开光点后光点保持的时间。
屏幕刷新：荧光亮度随着时间按指数衰减，整个画面必须在每一秒钟内重复显示许多次，人们才能看到一个稳定而不闪烁的图形，因此必须重复地使荧光质发光，即使电子束迅速回到同一点余辉时间越短，所需屏幕输刷新率越高，荧光粉的质量直接影响到CRT成像效果。
第三章基本图形的生成生成圆弧的正负法原理：设圆的方程为F(x,y)=X2 + Y2 - R2=0;假设求得Pi的坐标为(xi,yi)；则当Pi在圆内时-> F(xi,yi)<0 -> 向右-> 向圆外Pi在圆外时-> F(xi,yi)>0 -> 向下-> 向圆内即求得Pi点后选择下一个象素点Pi+1的规则为：当F(xi,yi) ≤0 取xi+1 = xi+1，yi+1 = yi;当F(xi,yi) ＞0 取xi+1 = xi，yi+1 = yi - 1;这样用于表示圆弧的点均在圆弧附近，且使F(xi,yi) 时正时负，故称正负法。
快速计算的关键是F(xi,yi) 的计算，能否采用增量算法？若F(xi,yi) 已知，计算F(xi+1,yi+1) 可分两种情况：1、F(xi,yi)≤0-> xi+1 = xi+1，yi+1 = yi;-> F(xi+1,yi+1)= (xi+1 )2 +(yi+1 )2 -R2 -> = (xi+1)2+ yi2 -R2 = F(xi,yi) +2xi +12、F(xi,yi)＞0-> xi+1 = xi，yi+1 = yi -1;-> F(xi+1,yi+1)= (xi+1 )2 +(yi+1 )2 -R2-> = xi2+(yi –1)2-R2 = F(xi,yi) - 2yi +13、初始值：略光栅图形的扫描转换与区域填充逐点判断法Typedef struct { int PolygonNum; // 多边形顶点个数Point vertexces[MAX] //多边形顶点数组} Polygon // 多边形结构void FillPolygonPbyP(Polygon *P,int polygonColor){ int x,y;for(y = ymin;y <= ymax;y++)for(x = xmin;x <= xmax;x++)if(IsInside(P,x,y))PutPixel(x,y,polygonColor);elsePutPixel(x,y,backgroundColor);}/*end of FillPolygonPbyP() */逐个判断绘图窗口内的像素： 如何判断点在多边形的内外关系？ 1）射线法： 2）累计角度法 3）编码法；1）射线法 步骤：从待判别点v 发出射线；2 求交点个数k ；3 K 的奇偶性决定了点与多边形的内外关系累计角度法 步骤：1从v 点向多边形P 顶点发出射线，形成有向角；2 计算有相交的和，得出结论逐点判断的算法虽然程序简单，但不可取。
本科计算机图形学理论复习题型：填空、选择、变换、计算、算法描述主要内容:1、图形学概述（产生和发展、应用）1、什么是图形，什么是图形学？计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。
能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称为图形。
计算机图形学中的图形是图形广义与抽象定义的结合。
能采用数学表示方法表示；能在计算机内表示和存储；能在图形输出设备上显示。
计算机图形学中所研究的图形从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。
用数学方法描述的图形计算机图形学中的图形是指可以用数学方法进行描述的带有灰度、色彩等属性的图形。
图形的要素几何要素和非几何要素•计算机图形学的任务是：–在计算机系统内“逼真”地模拟（描绘）各种客观世界的对象（事物）。
•计算机图形学主要内容：图形输入：将图形输入到计算机中，图形设备/图形操作/图形用户界面；图形表示：计算机内如何表示、存储和交换图形信息，图形建模；图形处理：保证显示设备上有效地显示图形的预处理几何变换、观察变换、裁剪和消隐等处理；图形生成和输出：在显示设备上如何“逼真”地显示图形模型构造与生成，如扫描、填充、造型、光照等生成和效果处理。
2、说明图形与图像在计算机中的表示方法,.并比较二者的优缺点?矢量图：图形。
存储小，变换简单，缩放好，复杂场景表现力差。
点阵图：图像。
存储大，变换复杂，缩放不可能。
精度高，表现力强。
3、说明计算机图形学与图象处理、模式识别等学科的区别和联系? 计算机图形学试图从非图象形式的数据描述来生成（逼真的）图象。
数字图象处理旨在对图象进行各种加工以改善图象的视觉效果。
计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术。
4、举例说明计算机图形学主要的应用领域？•图形的表示点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么灰度或色彩。
参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。
通常把参数法描述的图形叫做图形（Graphics）把点阵法描述的图形叫做图象（Image）2、图形学基础（图形系统、图形软件标准）图形软件的层次结构及功能1)图形系统的组成硬件：输入输出设备，重点显示设备软件：各种软件标准，重点openGLOPEN GL概述3、图形显示（硬件基础，显示器原理）1)光栅显示原理***随机扫描、光栅扫描、刷新、刷新频率、象素点、光点、屏幕分辨率、显示分辨率、存储分辨率、组合象素法、颜色位面法、位平面、颜色查找表.1、什么是刷新？什么是帧？刷新频率与余辉时间的关系如何？2、什么是象素？什么是分辨率？3、什么是帧缓冲存储器？什么是位平面？它们对显示颜色种类或灰度的影响？如果帧缓存的大小一定，那么屏幕分辨率和同时可显示的颜色数目有何关系？4、什么是彩色查找表？采用彩色查找表的系统的工作原理是什么？它的使用对光栅图形显示会产生什么影响？2)光栅扫描系统的组成***视频控制器、帧缓存、显示处理器3)考虑不同的光栅系统，分辨率依次为840*480、1600*1200。
如果每个像素12位，这些系统各需要多大的帧缓冲器(Byte)？可显示的颜色数有多少种? 如果每个像素24位,情况又如何?4、图形生成算法●直线的扫描画转换及算法***●圆的扫描转换算法***●椭圆的扫描转换算法●其它输出图元的生成●输出图元的属性●字符的生成●矩形填充●多边形扫描转换算法(多边形填充) ***●填充步骤：确定扫描线与多边形边的交点位置；将这些点自左至右存储；并给每对交点间对应的帧缓冲器位置设置指定的填充颜色。
●由于有时交点数目并不为偶数个。
因此，有些多边形顶点处的扫描线交点需要专门处理。
在这些位置上，扫描线通过一个顶点与多边形的两条边相交，在这根扫描线的交点表上要增加两个点。
关键要保证交点数目成偶数●方法1：如果两条顺序连接的边的端点y坐标单调地增加或减少，那么对于任何该穿过该点的扫描线就必须将该中间顶点计为一个交点。
否则，共享的顶点表示多边形边界上的一个局部极值(最大或最小)，两条边与穿过该顶点的扫描线的交点可以添加到相关表中，记为两个交点。
●该方法能保证水平扫描线与多边形的交点的个数为偶数。
●方法2：将多边形某些边缩短以分离那些应计为1个交点的顶点。
●我们可以以指定的顺时针或逆时针方向处理整个多边形边界上的非水平边。
在处理每条边时进行检测，确定该边与下一条非水平边是否有单调递增或单调递减的端点y值。
假如有，可将较低的一条边缩短以保证对通过连接两条边的公共顶点的扫描线仅有一个交点生成。
●当两条边的端点y值增加时，当前边的较高的端点y值减去1；当端点y值单凋递减时，紧随当前边的那个边的较高端点的y坐标减1●m=(y k+1-y k)/(x k+1-x k)●由于两扫描线间y坐标的变化：y k+1-y k=1，所以：●x k+1=x k+1/m●扫描线k沿一条具有斜率m的边，相对于最初扫描线的交点x0，x k可计算为：x k=x0+k/m，而m=Δy /Δx，●其中Δy和Δx分别是边端点y和x坐标值间的差。
●因此：●x k+1=x k+Δx /Δy，●x k=x0+kΔx /Δy●●任意区域填充●图案填充*●光栅图形的反走样*1、推导任意情况下（|dx|>|dy|,|dy|>|dx|）的bresenham算法，给出描述和判别式及主要公式。
2、设计用线刷子结合直线的bresenham算法设计绘制粗直线的算法。
3、根据中点法推导圆的1/8绘制算法(第一象限中|dx|>|dy|或|dy|>|dx|)。
4、已知多边形各顶点坐标为(2,2)(2,4)(8,6)(12,2)(8,1)(6,2)(2,2)。
在用扫描线填充算法对其实现扫描转换时，请写出边表（ET）及全部活性边表（AET）的内容。
5、编写一个适用于八连通区域的漫水填充算法。
5、图形几何变换（几何变换（基本二维变换、齐次坐标表示、组合变换、变换性质）基本变换：平移、旋转、缩放。
其它：反射、错切可以由前面三个得到。
刚体变换：平移、旋转、反射。
三维中绕任意轴的旋转变换1、通过对R(θ1)和R(θ2)矩阵表示的合并得到R(θ1)·R(θ2)=R(θ1+θ2)，证明两个旋转的复合是相加的2、自行推导以齐次坐标表示的点的二维变换矩阵（平移，旋转和缩放）。
3、求y=2，x=3，(2,3)，y=-2x,y=ax+b的反射变换矩阵。
推导其组合变换距阵4.用齐次坐标写出二维空间中的下列变换矩阵：(1)整个图形放大2倍(2)Y向放大4倍，X向放大3倍(3)参照点(5,10)，图形沿Y向放大2倍,沿X向放大5倍(4)图形绕(5,10)顺时针旋转90度.5.在XOY平面坐标系上一点P，其齐次坐标(5，3，1),过O’点确定的新坐标系X’O’Y’如图所示，O’的齐次坐标是(8，4，1)。
请问P在X’O’Y’中的坐标。
6、如果齐次坐标O’为（1，4，1），Y’轴上的某点坐标为（5，7，1），求该坐标变换组合矩阵。
7、N=(1,1,1),以NO为新坐标系的Z轴正向，请表示出坐标变换矩阵。
6、图形观察和裁剪二维窗口视口变换***二维观察流程基本图元线的裁剪方法***基本图元多边形的裁剪方法**⏹当p k非零时，可以计算出线段与边界k的延长线的交点u值u=q k/p k⏹对于每条直线，可以计算出参数u1和u2，它们定义了在裁剪矩形内的线段部分⏹u1的值由线段从外到内遇到的矩形边界所决定(p<0)。
对这些边界计算r k= q k/p k。
u1取0和各个r值中的最大值。
⏹u2的值由线段从内到外遇到的矩形边界所决定(p>0)。
r k由这些边界计算，u2取1和各个r值中的最小值。
如果u1>u2，则线段完全落在窗口之外，被舍弃。
否则被裁剪线段的端点由参数u的两个值计算出来三维观察流程***投影变换***观察体和三维裁剪1）推导描述窗口到视区的变换。
2）二维观察变换中有哪些坐标系，作用是什么？3）描述二维或三维变换的过程。
4）描述直线的Cohen-Sutherland的裁剪算法。
给出算法步骤。
线裁剪的区域编码方法。
5）描述多边形的Sutherland-Hodgeman 裁剪算法，给出算法步骤。
输出点的规则。
6）用Liang-Barsky线段裁剪算法，使用窗口（-1，-1)(1，1）裁剪以下线段：线段A（-2,-2）B(2，2).线段A（0,2）B(2,0).线段A（0,-3）B(-3,0.)要求给出计算步骤。
7）推导斜投影的一般变换矩阵。
8）推导一点透视，观察点在Z轴上的投影变换矩阵，用其次坐标表示。
7、图形表示与建模规则图形和不规则形体的表示方法有哪些？多边形表面表示法：AX+BY+CZ+D=0 （A，B，C）为该表面法向量曲线曲面的表示：数学公式，参数化表示。
曲线构造方法－插值和逼近曲线的光滑性和连续性条件***三次插值样条（自然三次、hermite）***Bezier曲线和曲面(定义、性质、生成方法)***计算机曲线：三次多项式参数曲线，基函数，代数形势，几何形式1）任意一条PC曲线，式P（1/2）=0.5(P0+P1)+0.125(P0’-P1’)成立吗？如成立，请证明并求出P(0.6)？2）已知Bezier曲线上的四个点分别为Q0(120,0)，Q1(145,0)，Q2(0,45)，Q3(0,120)，它们对应的参数分别为0，1/3，2/3，1，反求Bezier曲线的控制顶点。
8、图形的真实感显示可见面探测方法颜色表达和颜的色模型光照模型和面绘制算法1）凸多边形表面的后向面判别法推导方法2）Zbuffer深度探测算法的描述，及改进方法3）可见面探测主要分哪两大类算法。
4）图形系统中常用的颜色模型有哪几类，相互之间的转换关系5）简答光照模型考虑的反射光有哪三种，分别如何计算的？6）phong模型若考虑了光强衰减，并且是多个光源，其计算表面某点的计算公式是什么？7）明暗处理中，从计算量和结果图像质量方面对Gourand插值法和Phong插值法做一比较。
9、数学基础笛卡尔坐标系统：左手，右手。
三维曲线坐标系统：曲线是一维，曲面是二维向量：向量性质、向量加、向量乘，向量的标量积***，向量积***矩阵：矩阵乘没有交换律，矩阵转置，矩阵的逆，矩阵的秩参数表示；直线、曲线、曲面等的参数表。
