计算机图形学

第一章测试1.计算机图形学产生图形，计算机图像学产生图像。

（）A:对B:错答案:B2.下列哪项不属于计算机图形学的应用领域？（）A:虚拟现实B:游戏实时显示C:科学计算可视化D:计算机辅助设计E:数字电影制作F:识别图片中的动物答案:F3.本课程将讲不讲解以下哪个内容？（）A:动画生成B:真实感图像生成C:曲线生成D:游戏制作答案:D4.使用OPENGL画带颜色的直线，需要调用不同的函数，分别指定颜色和起始点坐标。

（）A:错B:对答案:B5.在OPENGL中定义的结点仅包含位置信息。

（）A:对B:错答案:B第二章测试1.四面体的表面建模中，可用四个三角形来描述四面体的表面，每个三角形包含三个点，因此，四面体中点的总个数为（）。

A:12B:6C:4D:9答案:C2.三次BEZIER曲线有几个控制点？（）A:3B:5C:4D:6答案:C3.三次BEZIER曲线经过几个控制点？（）A:3B:4C:2D:1答案:C4.不经过Y轴的斜线绕Y轴旋转得到的曲面是（）A:半球面B:球面C:柱面D:圆台面答案:B5.BEZIER曲线上的所有点都是由控制点经过插值得到的。

（）A:错B:对答案:A第三章测试1.通过变换可以将单位圆变成长半轴2短轴0.5的椭圆，具体实施步骤是（）。

A:水平方向做平移变换，竖值方向做平移变换B:水平方向做拉伸变换，竖值方向做平移变换C:水平方向做收缩变换，竖值方向做拉伸变换D:水平方向做拉伸变换，竖值方向做收缩变换答案:B2.变换前后二线夹角保持不变的保角变换有（）A:镜像B:旋转C:平移D:缩放答案:D3.水平方向的剪切变换，如果表达为x’=ax+by y’=c x+dy,则有（）。

A:b=1,c=1,d=0B:a=0,b=1,c=1C:a=1,b=0,d=1D:a=1,c=0,d=1答案:D4.正交变换不包括（）。

A:剪切B:镜像C:旋转D:平移答案:A5.变换的复合运算不满足交换律。

第一章名词解释：图形、图像、点阵法、参数法.图形包括哪两方面地要素？在计算机中如何表示它们？什么叫计算机图形学？分析计算机图形学、数字图像处理和计算机视觉学科间地关系.有关计算机图形学地软件标准有哪些？试从科学发展历史地角度分析计算机图形学以及硬设备地发展过程.试发挥你地想象力，举例说明计算机图形学有哪些应用范围，解决地问题是什么？一个交互性计算机图形系统必须具有哪几种功能？第二章名词解释：随机扫描、光栅扫描、图形显示子系统、像素点、光点、屏幕分辨率、显示分辨率、存储分辨率、组合像素法、颜色位面法、位平面、颜色查找表. 文档来自于网络搜索试列举出你所知道地图形输入与输出设备.阴极射线管由哪几部分组成？它们地功能分别是什么？简述什么叫桶形失真？如何校正？简述荫罩式彩色阴极射线管地结构和工作原理.比较荫罩式彩色阴极射线管和穿透式彩色阴极射线管地异同.简述黑底荫罩式彩色阴极射线管地结构和特点.简述光栅扫描图形显示器地工作逻辑.基于光栅扫描地图形显示子系统由哪几个逻辑部件组成？它们地功能分别是什么？什么是像素点？什么是显示器地分辨率？某些显示卡为什么要采用颜色查找表？采用颜色查找表地系统地工作原理是什么？确定用你地系统中地视频显示器和方向地分辨率，确定其纵横比，并说明你地系统怎样保持图形对象地相对比例.文档来自于网络搜索如何根据显示器地指标计算显示存储器地容量.图形地硬拷贝设备有哪些，简述其各自地特点.第三章名词解释（可用图示）：回显、约束、网格、引力域、橡皮筋技术、草拟技术、拖动、旋转、形变.什么是用户模型，设计一个好地用户接口要涉及到哪些因素？地有哪六种逻辑输入设备，试评价这六种逻辑分类方法.举例说明什么是请求方式、取样方式、事件方式及其组合形式.第四章名词解释：造型技术、规则对象、不规则对象、几何造型、几何模型、图元、图素、体素、段、图形信息、非图形信息、几何信息、拓扑信息、刚体运动、拓扑运动、拓扑等价、建模坐标系、用户坐标系、观察坐标系、规格化设备坐标系、设备坐标系.文档来自于网络搜索欧氏空间中地几何元素包含那些内容，如何表示.试比较线框模型和实体模型地优缺点.简述三维形体地扫描表示方法.简述如何利用树来表示三维形体.举例说明如何用四叉树表示二维形体.图形系统中为什么要建立图形对象地层次结构.名词解释：扫描转换、八分法画圆、多边形地顶点表示、多边形地点阵表示、字库、矢量字符、点阵字符、区域填充、边界填充、邻接点、邻接点、连通区域、连通区域、方刷子、线刷子、走样、反走样.文档来自于网络搜索试用中点算法画直线段地原理推导斜率为负且大于地直线段.（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）文档来自于网络搜索试用改进地算法画直线段地原理推导斜率为负且小于地直线段.（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）文档来自于网络搜索利用中点画圆算法地原理推导第一象限到圆弧段地扫描转换算法.（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）文档来自于网络搜索利用扫描转换算法进行多边形填充时，指出下图中顶点地交数.如下图所示多边形，若采用扫描转换算法（边表算法）进行填充，试写出该多边形地表和当扫描线时地有效边表表（活性边表）.文档来自于网络搜索简述边缘填充算法，图示其填充过程.简述栅栏填充算法，图示其填充过程.简述边标志算法，图示其填充过程.比较边界填充算法和泛填充算法地异同.构造例子说明区域填充算法中找相邻点时用连通性来检测可能对有些图形无法填充.构造两个例子，一个是连通图，其边界是连通地，另一个连通图，其边界是连通地.多边形填充算法中如何进行内外测试，图示奇偶规则和非零环绕数规则进行内外测试地不同.试比较直线线宽地几种处理方式.试比较区域填充图案地两种对齐方式.常用地反走样方法有哪些？各有什么特点？第六章名词解释：齐次坐标、规范化齐次坐标、图形地几何变换、光栅变换、仿射变换、窗口、视区、二维观察流程、变焦距效果、整体放缩效果、串精度裁剪、字符精度裁剪、笔划（像素）精度裁剪、外部裁剪.文档来自于网络搜索已知二维变换矩阵，如果对二维图形各点坐标进行变换，试说明矩阵中各元素在变换中地具体作用.文档来自于网络搜索试证明下列操作序列地变换矩阵地乘积满足交换律：() 两个连续地旋转变换；() 两个连续地平移变换；() 两个连续地比例变换；() 一个均匀比例()和一个旋转；() 一个绕原点地旋转变换和一个对称于轴地对称变换.文档来自于网络搜索试证明相对原点地旋转变换可以等价为一个比例变换和一个错切变换地复合变换.如下图所示四边形，求绕()点分别旋转°和°地变换矩阵，并求出各端点坐标，画出变换后地图形.文档来自于网络搜索试分析二维观察地变换流程，要求用矩阵形式写出变换地具体过程.试用编码裁剪算法裁剪如下图所示线段.试用算法裁剪如上图所示线段.试用算法对如下图所示多边形进行裁剪，要求画出每次裁剪对应地图形，并标明输入和输出地顶点.文档来自于网络搜索试用算法对如上图所示多边形进行裁剪，要求画出每次裁剪对应地图形，并标明输入和输出地顶点.文档来自于网络搜索第七章名词解释：平面几何投影、观察投影、平行投影、透视投影、正投影、斜投影、一点透视、二点透视、三点透视、观察空间、规范化观察空间文档来自于网络搜索试说明什么是投影变换，给出其分类图.求将下图中地空间四面体关于()点整体放大两倍地变换矩阵，写出复合变换后图形各顶点地规范化齐次坐标.文档来自于网络搜索试作出上图所示地空间四面体地三视图，要求写清变换式（设平移矢量均为）.假定一空间直线地两个端点坐标为()，()，试写出绕旋转°地三维复合变换矩阵.文档来自于网络搜索试推导正轴测图地投影变换矩阵.什么是观察坐标系，为什么要建立观察坐标系.试在中绘制太阳、地球和月亮地运动模型.在中创建一个球体动画，使球体在窗口内做自由落体运动，并在撞击地面（窗口地下边界）后能够弹回原来地高度.文档来自于网络搜索利用中地多视区，分别在个视区内显示如题图中所示空间四面体地透视投影图、主视图、俯视图和侧视图.文档来自于网络搜索第八章名词解释：曲线地拟合、曲线地逼近、曲线地插值、控制多边形、参数连续性、几何连续性、几何不变性、变差减少性、凸包性、对称性、局部支柱性、凸组合性.文档来自于网络搜索用参数方程形式描述曲线曲面有什么优点？写出样条参数多项式曲线地数学表达形式，并说明什么是基函数.编程实现交互式地绘制三次样条曲线.编制程序分别实现交互式地绘制二次均匀样条曲线、二次周期性样条曲线、开放均匀二次样条曲线、非均匀二次样条曲线，验证样条地局部支柱性、凸组合性、连续性等性质.文档来自于网络搜索编程实现交互式地绘制二次曲线，与双曲线、抛物线等各类二次曲线进行对比分析.试分析为什么目前曲线曲面得到了广泛地应用和重视，它们有什么缺陷吗？第九章参照有效边表算法设计一个扫描线算法，要求写出各表地数据结构和算法步骤.举例说明消隐算法中可以采样哪些技术以提高效率.区间扫描线算法地基本原理是什么？如何处理多边形贯穿地情况？编制程序实现深度排序算法.有哪些手段可以实现区域细分，试设计其算法步骤.第十章在计算机中实现真实感图形绘制必须包含哪些步骤，各步骤解决什么样地问题？在简单光照模型地实现程序中加入光强衰减和颜色模型，说明出现哪些变化.编制程序分别利用明暗处理模型和明暗处理模型实现一个简单多面体（如四面体）地绘制，并比较两种方法地优劣.文档来自于网络搜索编制程序，显示包含一个球面和正四面体，使用具有衰减地聚光灯进行光照，球面和正四面体具有不同地材质.分别调整球面和正四面体地材质属性，以及聚光灯地衰减系数（包括沿光线路径和聚光灯光锥体内地衰减），观察显示结果.文档来自于网络搜索纹理处理有哪几种方式，各有什么特点？整体光照模型较之简单光照模型增加考虑了哪些因素？为什么？。

第一章1.计算机图形学的主要研究内容是什么？答：计算机中图形的表示方法，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，构成了计算机图形学的主要研究内容。

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，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。

2.列举三个以上图形学的应用领域。

答：计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、可视化、真实感图形实时绘制与自然景物仿真、计算机动画、用户接口、计算机艺术等。

3.一个图形系统通常由哪些图形设备组成？答：一个图形系统通常由图形处理器、图形输入设备和图形输出设备构成。

4.有哪些常用的图形输入设备？答：键盘、鼠标、光笔和触摸屏等。

第二章1.字符串裁剪可按哪三个精度进行？答：串精度，字符精度，笔画或像素精度。

2.简述裁剪方法和中点裁剪方法的思想，并指出中点裁剪方法的改进之处及这种改进的理由。

答：（1）裁剪就是确定图形中哪些部分落在显示区之内，哪些落在显示区之外，最后只需显示落在显示区内的那部分图形，以便提高显示效率的过程。

一般的裁剪方法是：先裁剪再扫描转换。

（2）中点裁剪方法的思想是首先对线段端点进行编码，并把线段与窗口的关系分为三种情况，即在全在窗口内、完全不在窗口内和线段与窗口有交。

对第一种情况，显示该线段；对第二种情况，丢弃该线段；对第三种情况，用中点分割法求出线段与窗口的交点，即从线段的一端的端点出发找出距该端点最近的可见点，并从线段的另一端点出发找出距该端点最近的可见点，两个可见点之间的连线即为线段的可见部分。

（3）中点裁剪方法改进之处：对第三种情况,不直接解方程组求交,而是采用二分法收搜索交点。

这样改进的理由是：计算机屏幕的像素通常为 1024×1024,最多十次二分搜索即可到像素级,必然能找到交点，而且中点法的主要计算过程只用到加法和除2运算,效率高,也适合硬件实现。

计算机图形学期末考试试卷（A 卷）一 填空题（15分）1、 投影可以分为 投影和 投影。

__________投影视觉效果更有真实感，而且能真实地反映物体的精确的尺寸和形状；2、确定图形中哪些部分落在显示区之内，哪些落在显示区之外,以便只显示落在显示区内的那部分图形。

这个选择过程称为_______。

3、基本几何变换是指________ 、 _________ 和__________三种变换。

4、 在多面体的隐藏线消除中，为了提高算法的效率，为了减少求交的工作量，采取的措施有________________ 、 _________________ 和__________________ 5、 几何建模技术中描述的物体信息一般包括__________和___________6、 在Z 缓冲器消隐算法中Z 缓冲器每个单元存储的信息是__________________7、用离散量表示连续量引起的失真现象称之为__________。

用于减少或消除这种失真现象的技术称为__________。

二 简答题（20分）1、 什么是计算机图形学？举出关于计算机图形学的4个应用领域（5分）2、 以纹理映射的方式实现物体表面细节的绘制，涉及三个空间和两种映射分别是什么（5分）3、 多边形扫描转换的扫描线算法中，活性边表结点的数据结构保存哪些信息。

（4分）4、 XOY 平面上特征多边形顶点P 1(0,0)，P 2(1,1)，P 3(2,-1)，P 4(3,0)确定一条三次Bezier曲线P(t)，]1,0[ t 。

用递推(de Casteljau)算法求解P(1/2)。

（6分）三（8分）1、在真实感绘制技术中，简单光照模型的反射光由哪几部分组成？2、对于用多边形表示的物体，在光照计算时需要进行明暗处理，为什么？3、采用Gouraud 明暗处理模型计算如图所示点P 的颜色值。

四（10分）如图所示，采用Cohen-Sutherland 算法对线段进行裁剪时，1、线段端点P点和Q点的编码各是多少2、此时是否需要与窗口的边界进行求交运算，为什么（利用编码解释）？3、如需要，可以与窗口的哪些边界求交，为什么（利用编码解释）？五（15分）采用Bresenham算法转换直线段，起点x0(2,1)、终点x1(12,5)。

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。

计算机图形学的基础和应用计算机图形学是指利用计算机来处理和生成图像的学科。

它是计算机科学的一个重要分支领域，也是多个行业的重要应用之一。

计算机图形学的基础点主要包括: 算法、数据结构、线性代数和几何基础、图形学渲染、计算机视觉等。

而计算机图形学的应用范围却非常广泛，主要包括电影、游戏、建筑、逆向工程、医学等领域。

一、计算机图形学的基础1. 算法计算机图形学的算法主要分为两个方面：在计算机内部绘制图像的算法以及从外部数据得到模型的算法。

前者有数据结构、扫描线算法、射线追踪、阴影、光照、纹理映射等，后者包括骨骼动画、目标追踪和形状重建等算法。

这些算法的基本原理来源于大量的数学和物理学知识，同时需要基于计算机技术进行优化实现。

2. 数据结构计算机图形学中的数据结构主要包括树、网格结构和点云三种。

其中网格结构和点云通常是三维多边形模型的数据承载方式，树则主要用于建立场景图等数据结构。

每种数据结构都具有自己的优势和局限性，这需要根据具体应用场景进行选择。

3. 线性代数和几何基础计算机图形学中，线性代数和几何基础是非常重要的理论基础。

在图形学的应用中，通常需要进行向量和矩阵的计算，并利用几何理论去解决许多问题。

例如，在渲染过程中需要对于光线和交点进行计算，采用线性代数方法可以快速实现。

4. 图形学渲染图形学渲染是计算机图形学的重要子领域，常被用在电影和游戏制作中。

计算机图形学的渲染方式分为四类：光线追踪、栅格化绘制、体绘制和可编程渲染管线。

光线追踪渲染可以模拟光线的传播过程，且能够计算真实的光照效果。

实际上，这种渲染方式是一种“暴力”的方式，需要在计算机上运行庞大的计算量。

栅格化绘制则是采用直接面绘制，常被用于二维和三维场景的渲染。

可编程管线渲染则是当前最流行的渲染方式，其开发程度非常高。

而体绘制则尚处于发展初期，其主要应用于医学成像领域。

5. 计算机视觉计算机视觉是计算机图形学的重要子领域之一，主要研究计算机能够通过图像或视频获取和识别包括物体、人物、场景在内的视觉信息。