计算机图形学(计算机图形系统及硬件基础)

一　

Ｄｉ　ＳＣＵＳＳｉ０１１　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＧｒａｐｈｉＣＳ　ＡｐｐＩ　ｉｃａｔｉｏｎ　ｂｙ　ＯｐｅｎＧＬ　ＧｒａｐｈｉＣＳ　Ｓｙｓｔｅｍ　

吴婷　Ｗｕ　Ｔｉｎｇ　（江西现代职业技术学院，江西南昌３３００１２）　（Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｍｏｄｅｍ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００１２）　

摘要：本文介绍了计算机图形学的应用领域，并以ＯｐｅｎＧＬ图形系统为基础开发了一个彩色立方体旋转动画。　关键词：计算机图形学；ＯｐｅｎＧＬ；动画　中图分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１－４７９２一（２０１０）６．００６４　０３　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｇｒａｐｈｉｃｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＯｐｅｎＧＬ　ｇｒａｐｈｉｃｓ　ｓｙｓｔｅｍ，ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ａｎ　ａｎｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆｃｏｌｏｒ　ｃｕｂｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ；ＯｐｅｎＧＬ；Ａｎｉｍａｔｉｏｎ　

０引言　

计算机图形学（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ，简称ＣＧ）是利用计　算机处理图形信息的一门学科，包括图形信息的表示、输入　

输出与显示、图形的几何变换、图形之间的运算以及人机交　

互绘图等方面的技术。计算机图形学既是一门科学，它包　括一些数学基础和理论，又是一门技术，包括一些技巧和方　法。计算机图形学的研究领域包括图形系统的硬件设备、基　本图元的生成技术、图形变换技术、人机交互绘图技术、图形　

运算和处理技术、实体造型技术和真实图形的表示。在过去　

的几十年里，计算机图形学无论是在理论研究，还是在实际　

应用的深度和广度方面，都取得了令人可喜的成果，其主要　

推动力来自于图形用户的要求以及软件和硬件技术的突破。　目前，计算机图形学的应用领域多样且范围广泛。尽管如此，　

我们仍然可以大致把它划分为四个主要领域：信息的显示、　

1

实验一 图灵机模型与计算机硬件系统虚拟拆装

五、实验报告

实验名称：

学号 姓名 班级： 实验时间： 年 月 日

实验报告表1-1图灵机模型中的主要组成部分及作用

主要组成部分名称 作用

无限长的纸带 用于记录输入或输出数据，数据来自于有限字母表∑

读写头 在纸带上左右移动，读取纸带上的内容或改写纸带上内容

控制规则 根据机器当前所处状态及读写头读入符号来确定读写头下一步动作，并改变状态寄存器的值，令机器进入一个新的状态

状态寄存器 保存图灵机当前所处的状态

说明：可根据需要加行

实验报表1-2冯.诺依曼计算机体系结构的功能描述

任务名称 设备名称 设备可以完成的任务序号

接收原始数据；接收二进制数据；输出原始数据；输出二进制数据；存储程序；存储原始数据；

存储二进制数据；加工原始数据；加工二进制数据；传输原始数据；

传输二进制数据。 运算器 2 4 9 0

控制器 2

存储器 6

输入设备 1 5 8 0

输出设备 2 4

实验报告表1-3 实验所使用的计算机硬件配置登记表

部件 名称 型号 参数

计算机 ccbit2-007

处理器 AMD Athlon(tm)64 X2 Dual Core Processor 4200+ 2.21

GHz

内存 0.99G

其它

实验报告表1-4 微型计算机拆卸顺序记录表

顺序号 部件名称 顺序号 部件名称 顺序号 部件名称

1 电源 3 硬盘 5 CUP

2 光驱 4 CPU风扇 6 内存

说明 先拆卸外部设备

实验报告表1-5 微型计算机安装顺序记录表

顺序号 部件名称 顺序号 部件名称 顺序号 部件名称 2

1 CPU 3 内存 5 显卡

2 CPU风扇 4 主板 6 光驱

7 光驱线 8 硬盘 9 硬盘线

10 电源线 11 音频线 12 机箱盖

说明

实验报告表1-6 微型计算机安装顺序调整记录表

一、选择题 1、 Phong明暗处理采用的是 。 a. 光强插值 b. 颜色插值 c. 向量插值 d. 反射、折射系数插值 2、光线跟踪算法的主要计算量在于： a. 基于Phong模型的明暗度计算 b. 反射方向计算 c. 折射方向计算 d. 求交计算 3、属于空间剖分技术的光线跟踪加速方法有： a. 三维DDA b. 层次包围盒 c. 八叉树 d. 自适应深度控制 4、与Whitted光透射模型相比，Hall光透射模型增加了 。 a. 规则透射高光 b. 透射光 c. 漫反射 d. 漫透射 二、简答题 1、 在Phong模型nspdpaaVRKINLKIKII)()(中，三项分别表示何含义？公式中的各个符号的含义指什么？ 2、 针对多面体模型，直接用Phong模型绘制会有什么问题？简述两种增量式光照明模型（明暗处理）的基本思想，并指出两个算法的主要区别。 3、用几何法求平面和球的交线。 一、选择题 1、 Phong明暗处理采用的是 c 。 a. 光强插值 b. 颜色插值 c. 向量插值 d. 反射、折射系数插值 2、光线跟踪算法的主要计算量在于： d a. 基于Phong模型的明暗度计算 b. 反射方向计算 c. 折射方向计算 d. 求交计算 3、属于空间剖分技术的光线跟踪加速方法有： a c a. 三维DDA b. 层次包围盒 c. 八叉树 d. 自适应深度控制 4、与Whitted光透射模型相比，Hall光透射模型增加了 a, d 。 a. 规则透射高光 b. 透射光 c. 漫反射 d. 漫透射 二、简答题 1、 在Phong模型nspdpaaVRKINLKIKII)()(中，三项分别表示何含义？公式中的各个符号的含义指什么？ 答：三项分别代表环境光、漫反射光和镜面反射光。aI为环境光的反射光强，pI为理想漫反射光强，aK为物体对环境光的反射系数，dK为漫反射系数，sK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。 2、 针对多面体模型，直接用Phong模型绘制会有什么问题？简述两种增量式光照明模型（明暗处理）的基本思想，并指出两个算法的主要区别。 答：针对多面体模型，使用Phong模型绘制会在多边形与多边形之交界处产生明暗的不连续变化，影响了曲面的显示效果，即马赫带效应。如果增加多边形个数，减小每个多边形的面积，当然也能改善显示效果。但是这样一来，数据结构将迅速膨胀，导致操作的空间与时间上升。增量式光照模型的基本思想是在每一个多边形的顶点处计算合适的光照明强度或法向量，然后在各个多边形内部进行均匀插值，得到多边形光滑的颜色分布。它包含两个主要的算法：双线性光强插值和双线性法向插值，又被分别称为Gouraud明暗处理和Phong明暗处理。两种算法的主要区别为：Gouraud明暗处理采用光强插值，而Phong明暗处理采用法向插值。 3、用几何法求平面和球的交线。 答：可按以下步骤求解： （1）求球心到平面的距离，设为d，交点（投影点）为P； （2）设球的半径为r，若rd，则平面与球相交，交线为圆，圆心为P，半径为22dr。

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〔北理大学计算机实验基础 实验一_图灵机模型与计算机硬件系统虚拟拆装-实验报告 300字〕

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实验一 图灵机模型与计算机硬件系统虚拟拆装

五、实验报告

实验名称： 学号 姓名

实验报告表1-1图灵机模型中的主要组成部分及作用

班级： 实验时间： 年 月 日

说明：可根据需要加行

实验报表1-2冯.诺依曼计算机体系结构的功能描述

实验报告表1-3 实验所使用的计算机硬件配置登记表

实验报告表1-4 微型计算机拆卸顺序记录表