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计算机图形学 期末 考试 复习 要点

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计算机图形学

1.计算机图形学概念（P1）

2.计算机图形学的研究对象、构成图形的要素（P1）

3.计算机图形理论在地理信息系统中的应用（GIS），400字（P9）

4.计算机图形学在动画中的应用（综合）P7

5.计算机图形学在科学计算可视化中的应用(综合)P13

6.举例说出几种输入设备和输出设备（P19）

7.比较CRT和LED显示器的优缺点（P29）

8.光栅扫描图形显示子系统是由哪几个逻辑部分组成的，功能是什么P36

9.什么是像素点、光点、显示分辨率P39

10.设计一套方法进行拾取，会有冲突吗？如何解决？P56

11.在交互输入过程中常用的管理设备方式有哪几种？P57

12.推导中点Bresenham算法原理来画直线的方法，给出递推公式，并适当优化P106

13.用中点Bresenham推导圆的算法P111

14.椭圆的中点Bresenham算法P114

15.什么是4-连同区域，4连通与8连通的不用点P125

16.什么是走样，什么是反走样，常用的反走样技术有哪些？P135

17.几何变换P151

18.相对任一参考点的二维几何变换，相对任意方向的二维几何变换P160

19.什么是观察坐标系？为什么要建立观察坐标系？P165

20.二维观察流程P166

21.Liang-Barsky算法实现对线段的裁剪P172

22.三维一次坐标变换矩阵P184

23.给一个物体，给空间一点（或一条线），把四面体放大二倍，求变换矩阵P192

24.给一个物体，求该物体的三视图P196

25.推导四次Bezier曲线P238

26.B样条曲线P246

27.深度缓存器算法的原理，工作流程P272

3.计算机图形理论在地理信息系统中的应用（GIS），400字（P9）

计算机图形学是近二十年来发展起来的新兴边缘学科，GIS是一门介于地球科学和信息科学之间的交叉学科，伴随着学科的交叉综合以及学科研究手段的日渐技术化，计算机图形学开始和GIS 一起围绕着地理科学的发展而不断的交织发展，同时它们之间也相互依托、交融。依据它们各自研究对象、内容、特征、性质的不同，计算机图形学在GIS中的应用领域表现也不同。

计算机图形学在GIS中的应用

1 计算机图形学和GIS的学科关系地理学是研究范围很广，涉及领域很大的学科，作为地理学技术研究支撑特别是在地图学中作为主流的GIS也就必然与其他学科关系密切。（图5）下图就是一个很直观的表达， 图5计算机图形学和地理信息系统与相关学科的关系（据

D.J .Maguire 修改） 说明GIS和计算机图形学都属于边缘学科，它们与遥感（RS）、计算机制图、数据库及数据库管理系统、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教育（CAI）等有着密切的关系。特别在计算机制图、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助教育（CAI）方面GIS 与计算机图形学关系最为显著。所有的这一切不仅促进了它们的发展，同时也使它们联系更为紧密。在学科交织、相融

更为广泛的今天，开始有更多的人关注它们的发展，也产生了大量这方面的研究资料和成果。

2计算机图形学在GIS地图制图方面的应用 计算机图形学的制图原理可以在一定意义上指导着GIS 的地图制图工作。首先，利用它的制图原理和有关知识设计出一个好的适合的图形应用软件，然后利用这个应用软件，并结合数据库软件所记录或存储的地理信息，开始进行原始地理制图，最后利用相应的输出设备得到所需地图。当然，我们也可以直接利用计算机图形制作中的扫描仪等输入设备得到地理信息，然后，在图形应用软件中对其进行需求分析、处理，最后进行输出。在GIS应用领域，有时还可以在图形软件里把几幅地理信息图件进行合成、转换、迭置和代化。如常用GIS软件Arc-view，它在地图制图方面就有上述表现。

3计算机图形学与GIS在计算机系统上的应用关系无论是计算机图形学还是GIS，首先都必须要有计算机作为依托，都与计算机技术关系很密切，都基于计算机进行应用的。也就是说，它们需要计算机系统来完善它、发展它。计算机图形学对计算机系统的要求与GIS 对计算机系统的要求可能存在不同，但这些不同往往可以最后促进它们的发展，使它们联系更为紧密；计算机图形学在对计算机硬件的要求方面与GIS可以达成大体一致，而它运用大量的算法、高级语言并设计出很好的图形软件，这些对计算机系统的软应用方面而言既是补充也算是创新，特别是那些图形软件完全可作为计算机应用软件使用。

4计算机图形学与GIS在动态模拟中的应用地理信息无论是空间信息（主要表现在自然地理方面），还是数字信息（主要表现在人文地理特别是经济地理方面）从时间上看都是一个动态变化的过程。计算机图形学在这方面应用性很强，因为它可利用其强大的语言支持、数学分析和算法来完成图形的动态变化过程，而此动态变化图形既反映了空间信息的发展，也表达了数字信息的变化。关于GIS的动态模拟，由于GIS的空间分析和模拟分析功能就是它的非基本功能，其应用方面就不言而喻了。

4.计算机图形学在动画中的应用（综合）P10

计算机图形学的两个基本组成部分在3DS中都得到了体现，下面分别就这两个方面进行论述。

2.1几何作图原理在3DS中的运用

一个物体总是由、线和面组成。在各种图形系统包括编程语言的图形函数中的造型方法都是由最基本的作点、画线、映射面形成的。然后通过对形成的基本几何要素进行修改，如几何变换、插值和分形

变挽等形成多姿多彩的三维立体世界。

2.1.1几何变换

对基本几何要素进行修改的基本变换有以下几种：

(以下各式中x、y、z表示原坐标，x'、y'、z表示变化后的坐标。)

①移动：

[x'y'z']=[x+A y+B z+C 1] 根据A、B、C的不同，分别实现了物体在三维空间三个方向上的移动。

②缩放：

[x' y' z' 1]=[xPx yPy zPz 1] 根据Px、Py、Pz的不同，分别实现物体在三维空间三个方向上的缩小、放大。

③旋转： 绕x轴旋转可表示为

1 0 0 0

0 cos0 sin0 0

[x' y' z' 1]=[x y z] 0 -sin0 cos0 0

0 0 0 1 绕y、z轴旋转的矩阵变换与上式相似。

在3DS中，这些几何变换是通过系统命令Move、Scale(3D Scale和2DScale)和Rotate来实现，利用这些命令的组合。可以生成各种各样的几何模型。

2.2图形渲染在3DS中的运用

正如3DS的作者Gray Yost先生所说，真实感的图象来源于色彩的纯度和边缘柔化的纯度。3DS对颜色的计算达5000亿种。可向下取样到24位。它还加入了解析边缘柔化和变焦效果，并进行了γ校正和光线跟踪，这样就使PC机上能创作出与高档工作站同等质量的动画图象。在3DS渲染技术中，计算机图形学的图形渲染原量发挥着巨大作用，下面浅析它在3DS中的应用。

2.2.1光线跟踪技术

光线跟踪是利用几何光学原理生成三维图像的方法。光线跟踪简单地模仿光和物体的作用，利用多种观感(透明感、明暗感、反射感及纹理感等)来增强图像的真实感。它把景物描述成物体(三维模型)和光源(点光源、泛光源和自然光)的集合，因此它需要描述相机(视点)、物体和光源的各种物理属性。

光线的照明方程为：

I=Ia+KaΣmi=1Ip1[Kd(N·L)+Ks(Ri·V)n]

式中I是光的实际强度，Ia是背景光的强度，ka是背景反射系数，Ip1是第1个点源的强度，Kd漫发射系数，N和L的点乘为光源方向L和表面法线N夹角的余弦，Ks为镜面反射系数，R和V的点乘为镜面反射方向R与观察者(相机)方向V的夹角的余弦.

在3DS中IaKa为材质编辑器中材质AMBIENT(阴影部分)项的颜色和光强，Σmi=1Ip1Kd(N-·Li)为材质DIFFUSE(材质本色)项的颜色和光强，Σmi=1Ip1Kd(R-·V)n为材质SPECULAR(高光部分)项的颜色和光强。

有了光源，光线跟踪还需要对物体和相机的属性进行描述，这些属性包括儿何属性、位置属性和表面属性等，3DS是通过它的VUE文件对这些属性进行描述的，下面为这种ASCII文件一部分。它描述了第0桢的物体ball和block、光源lighto1和lighto2、相机camera的各种属性。

VERSION 201

frame 0

transform "ball"1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 299.9999

transform "block"1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 -150

light "Lighto1"-988.2805 427.8554 251.2563 1 1 1

light "Lighto2"1083.7487 -1019.7198 870 1 1 1

camera 315.6873 -567.5436 236.4144 0 0 46.4144 0 25

2.2.2纹理

表面纹理是指物体的表面细节，它包括颜色纹理和凸包纹理。颜色纹理是通过颜色色彩或明暗度变化体现出来的细节，凸包纹理是由于物体表面不规则的细小起伏造成的凹凸不平的的外观，它主要体现

在物体的法向量上。

纹理技术的应用包括纹理定义和纹理映射两方面。理论上，任何定义在纹理空间(0〈

_u<_1，0〈_v<1的正方形域)的函数都可作为纹理函数，但在实际应用中，往往采用一些特殊函数，例如函数： g(u,v)=｛b[un]+[vn]为奇数｝(0〈a

a[un]+[un]为偶数

可以模拟国际象棋盘上黑白相间的方格，在3DS的才质编辑器中，以它作为背景时行纹理的调试和检验，如图4所示

把二维的纹理图案映射到三维的物体表面称为纹理映射。在3DS中，映射方式主要有三种：平面映射、柱面映射和球面映射。平面映射通过将映射坐标移动、缩放、旋转映射到物体表面上。在柱面映射中

通过 ｛x=cos(2πu)

y=sin(2πu) (0

z=u

将平面坐标映射为柱面坐标。在球面映射中通过

｛x=cos(2πu)cos(2πv) (0

y=sin(2πu)cos(2πv)

z=sin(2πv)

将平面坐标映射为球面坐标。3DS在给具有纹理贴图的物体染色时，要求先使用Surface/Maping命令根据物体表面情况，选择以三种映射方式之一将纹理贴图射到物体表面，然后才能进行渲染。

为了给物体表面图像加上粗糙的外观，即凸包纹理，可通过对表面法向量进行扰动来产生凹凸不平的视觉效果。对于理想光滑表面P(u,v)的变换方程为

P'(u,v)=P(u,v)+F(u,v)N(u,v)

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计算机图形学期末考试试题及答案完整版

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一、选择题（每题2分，共20分）

1. 计算机图形学中，下列哪种技术用于实现图像的放大？

A. 插值

B. 缩放

C. 采样

D. 量化

答案：A

2. 在计算机图形学中，下列哪种图形表示方法被称为矢量图形？

A. 位图

B. 矢量图

C. 点阵图

D. 扫描图

答案：B

3. 计算机图形学中，下列哪种算法用于消除图像中的锯齿现象？

A. 双线性插值 B. 双三次插值

C. 抗锯齿算法

D. 中值滤波

答案：C

4. 在计算机图形学中，下列哪种技术用于实现图像的旋转？

A. 旋转变换矩阵

B. 缩放变换矩阵

C. 平移变换矩阵

D. 反射变换矩阵

答案：A

5. 计算机图形学中，下列哪种图形表示方法适用于大规模图形处理？

A. 位图

B. 矢量图

C. 点阵图

D. 扫描图

答案：B

6. 在计算机图形学中，下列哪种算法用于生成三维物体的阴影？ A. 光照模型

B. 阴影算法

C. 投影算法

D. 融合算法

答案：B

7. 计算机图形学中，下列哪种技术用于实现图像的透明度？

A. Alpha通道

B. RGB通道

C. YUV通道

D. 灰度通道

答案：A

8. 在计算机图形学中，下列哪种图形表示方法适用于动画制作？

A. 位图

B. 矢量图

C. 点阵图

D. 扫描图

答案：B 9. 计算机图形学中，下列哪种技术用于实现图像的模糊效果？

A. 高斯模糊

B. 中值滤波

C. 双线性插值

D. 双三次插值

答案：A

10. 在计算机图形学中，下列哪种算法用于生成三维物体的纹理？

A. 纹理映射

B. 光照模型

C. 投影算法

D. 阴影算法

答案：A

二、填空题（每题2分，共20分）

1. 计算机图形学中，图像的采样和量化过程称为__________。

答案：图像数字化

2. 计算机图形学中，矢量图形的表示方法包括__________和__________。 答案：直线、曲线

计算机图形学期末考试试题及答案

计算机图形学期末考试试题及答案

计算机图形学期末考试试题及答案

一、选择题（每题2分，共20分）

1. 计算机图形学是研究计算机生成和处理图形信息的学科，以下哪项不是计算机图形学的研究内容？

A. 图形表示和存储

B. 图形输入和输出

C. 图形变换

D. 数据库管理

答案：D

2. 以下哪种图形设备不是常见的图形输入设备？

A. 鼠标

B. 扫描仪

C. 数字化仪

D. 打印机

答案：D

3. 在计算机图形学中，以下哪种算法用于消除隐藏面？

A. 罗伯特算法

B. 画家算法

C. 深度排序算法 D. 光照模型

答案：C

4. 在计算机图形学中，以下哪个概念表示颜色空间的一个点？

A. RGB

B. HSL

C. HSV

D. 所有以上选项

答案：D

5. 在三维图形变换中，以下哪种变换不能保持图形的形状和大小不变？

A. 平移

B. 旋转

C. 缩放

D. 错切

答案：D

6. 在计算机图形学中，以下哪种方法用于实现抗锯齿效果？

A. 插值

B. 卷积 C. 重采样

D. 双线性插值

答案：C

7. 在计算机图形学中，以下哪种技术用于模拟光线传播和反射？

A. 光照模型

B. 光线追踪

C. 阴影算法

D. 纹理映射

答案：B

8. 在计算机图形学中，以下哪种图形表示方法基于图像？

A. 向量图形

B. 位图图形

C. 分形图形

D. 隐函数图形

答案：B

9. 在计算机图形学中，以下哪种技术用于生成动态图形？

A. 动态扫描

B. 动态纹理映射 C. 动态建模

D. 动态渲染

答案：D

10. 在计算机图形学中，以下哪种技术用于实现虚拟现实？

A. 三维建模

B. 虚拟现实引擎

C. 头戴式显示器

D. 所有以上选项

答案：D

二、填空题（每题2分，共20分）

1. 计算机图形学的基本研究内容包括：图形表示和存储、图形输入和输出、图形变换、图形显示和图形交互。

2. 常见的图形输入设备有：鼠标、扫描仪、数字化仪、触摸屏等。

计算机图形学期末考试卷与真题详解试卷(2套)

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计算机(图形学)期末考试卷

一、 填空题（每空1分，共10分）

1. 图形的表示方法有两种： 点阵法 和 参数法

。

2. 目前常用的两个事实图形软件标准是OpenGL和 DirectX 。

3. 多边形有两种表示方法： 顶点表示法 和点阵表示法。

4. 二维图形基本几何变换包括平移、 比例 、 旋转

等变换。

5. 投影可以分为 平移 投影和 透视 投影。

6. 描述一个物体需要描述其几何信息和 拓扑信息 。

7. 在Z缓冲器消隐算法中Z缓冲器每个单元存储的信息是每一个像素点的 深度值 。

二、 判断题（每小题1分，共10分，对的画√，错的画×）

1. 由三个顶点可以决定一段二次B样条曲线，若三顶点共线时则所得到的曲线褪化为一条直线段。（v ）

2. DDA（微分方程法）是Bresenham算法的改进。（ x ）

3. 插值得到的函数严格经过所给定的数据点，逼近是在某种意义上的最佳近似。（ v ）

4. 齐次坐标提供了坐标系变换的有效方法，但仍然无法表示无穷远的点。（ x ）

5. 若相对于某点进行比例、旋转变换，首先需要将坐标原点平移至该点，在新的坐标系下做比例或者旋转变换，然后将原点平移回去。（ v ）

6. Phong算法的计算量要比Gouraud算法小得多。 （ x ）

7. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为200010001。（ x ）

8. 在种子填充算法中所提到的八连通区域算法同时可填充四连通区域。（ v ）

9. 边缘填充算法中是将扫描线与多边形交点左方的所有像素取补。（ x ）

10. 计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的。（ v ）

三、 选择题（每小题1分，共10分）

国科大计算机图形学期末考试

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国科大计算机图形学期末考试

一、单选题

1.AUTOCAD为 的产品（） [单选题] *

A.美国(正确答案)

A、美国(正确答案)

B.加拿大

C.中国

D.法国

2.使光标只能在水平方向或垂直方向移动执行下面____命令。（） [单选题] *

A.GRID

A、GRID

B.SNAP

C.OSNAP

D.ORTHO(正确答案)

3.一组同心圆可由一个已画好的圆用_____命令来实现。 [单选题] *

A.STRETCH（伸展）(正确答案)

A、STRETCH（伸展）(正确答案)

B.MOVE（移动）

C.EXTEND（延伸）

D.OFFSET(偏移)

4.用对象捕捉OSNAP方式捕捉圆周或圆弧上的切线点用哪种捕捉方式（） [单选题] *

A.圆心CENTER

A、圆心CENTER

B.中点MIKPOINT

C.切点TANGENT(正确答案)

D.QUADRANT

5.AutoCAD允许一幅图包含___层。（） [单选题] *

A.8个

A、8个

B.4个

C.无限制(正确答案)

D.16个

6.当光标处于绘图区内, 使用_____可调用一次性特殊点捕捉光标菜单（） [单选题]

*

A. TAB＋鼠标器右键单击B、 TLT＋鼠标器右键单击

A、 TAB＋鼠标器右键单击B. TLT＋鼠标器右键单击

A、 TAB＋鼠标器右键单击B、 TLT＋鼠标器右键单击

C. SHIFT＋鼠标器右键单击D、鼠标器右键单击(正确答案)

7、CAD中自动保存时, 临时文件的扩展名为（） [单选题] *

A. DWG

A、 DWG

B. DWT

C. DLL

D.sv$(正确答案)

8、样条曲线不能用下面的（）命令进行编辑 [单选题] *

A.删除

B.移动

C.修剪

D.分解(正确答案)

9、AUTOCAD系统为我们提供了两个虚拟的计算机绘图设计空间是（） [单选题]

*

A.模型空间和图纸空间(正确答案)

B.模型空间和绘图空间