第2章计算机图形系统

计算机图形学期末复习

第一章 绪论

●名词解释：图形、图像、点阵法、参数法。

图形：是指能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象。

点阵法：是具有灰度或颜色信息的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形有哪些点组成，这些点具有什么灰度或色彩。

图形包括哪方面的要素参数法：是以计算机所记录的图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。

把参数法描述的图形叫做图形；把点阵法描述的图形叫做图像。

●图形包括哪两方面的要素，在计算机中如何表示它们？

图形的要素可以分为两类，一类是刻画形状的点、线、面、体等几何要素；另一类是反应物体本身固有属性，如表面属性或材质的明暗、灰度、色彩（颜色信息）等非几何要素。

在计算机中表示带有颜色及形状的图和形常用两种方法：点阵法和参数法。

●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的关系。

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。

计算机图形学试图将参数形式的数据描述转换生成（逼真的）图像。数据图像处理则着重强调图像之间进行变换，它旨在对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果，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，它模拟对客观事物模式的识别过程，是从图像到特征数据对象的描述表达处理过程。

●有关计算机图形学的软件标准有哪些？

标准有：计算机图形核心系统（GKS）及其语言联编、三维图形核心系统（GKS-3D）及其语言联编、程序员层次交互式图形系统（PHIGS）及其语言联编、计算机图形元文件(CGM)、计算机图形接口（CGI）、基本图形转换规范（IGES）、产品数据转换规范（STEP）等。

●试发挥你的想象力，举例说明计算机图形学有哪些应用范围，解决的问题是什么？

近年来计算机图形学已经广泛地用于多种领域，如科学、医药、商业、工业、政府部门、艺术、娱乐业、广告业、教育和培训等。

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。

4.二维输出图元包括哪两类？在计算机生成上有什么特点？

1 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xend设为x的最大值。如果dx < 0，则x＝x2、y＝y2和xend＝x1。如果dx > 0,那么x＝x1、y＝y1和xend＝x2。

（6） 测试整条线是否已经画完，如果x > xend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。 2 解答：

假设线段的两个端点为（x1，y1）和（x2，y2），且y1

int x = x1, y = y1;

第一章 绪论

概念：计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、

图形的几何要素、非几何要素、数字图像处理；

计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系；

计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。

第二章 图形设备

图形输入设备：有哪些。

图形显示设备：CRT的结构、原理和工作方式。

彩色CRT：结构、原理。

随机扫描和光栅扫描的图形显示器的结构和工作原理。

图形显示子系统：分辨率、像素与帧缓存、颜色查找表等基本概念，分辨率的计算

第三章 交互式技术

什么是输入模式的问题，有哪几种输入模式。

第四章 图形的表示与数据结构

自学，建议至少阅读一遍

第五章 基本图形生成算法

概念：点阵字符和矢量字符；

直线和圆的扫描转换算法；

多边形的扫描转换：有效边表算法；

区域填充：4／8连通的边界／泛填充算法； 内外测试：奇偶规则，非零环绕数规则；

反走样：反走样和走样的概念，过取样和区域取样。

5.1.2 中点 Bresenham 算法（P109）

斜率 K 误差项 d 理想点 Q 取下一个点 d 更新

<1 <0 在中点上 取上点 d+2△x-2△y

>=0 在中点下 取下点 d-2△y

>1 <0 在中点右 取右点 d-2△x+2△y

>=0 在中点左 取左点 d-2△x

<-1 <0 在中点左 取左点 d-2△x+2△y

>=0 在中点右 取右点 d-2△x

>-1 <0 在中点下 取下点 d+2△x-2△y

>=0 在中点上 取上点 d-2△y

5.1.2 改进 Bresenham 算法（P112）

斜率 K 改进误差项 e 理想点 Q 取下一个点 e 更新

<1 <0 在中点上 取上点 e-2△x

>=0 在中点下 取下点 e+2△y