计算机图形学期末复习文档格式.docx
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●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（IGES）、产品数据转换规（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。
第二章计算机图形系统及图形硬件
刷新、刷新频率、像素点、屏幕分辨率、位平面、屏幕坐标系。
刷新：
消除因时间间隔造成的容或状态不一致。
分为手动和自动两种。
一般用于容或状态变化较频繁的地方。
刷新频率：
每秒钟屏幕图像刷新的次数。
像素点：
是指图形显示在屏幕上时，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。
屏幕分辨率：
也称光栅分辨率或物理分辨率，通常用水平方向上的光点数与垂直方向上的光点数的乘积来表示。
位平面：
帧缓存被分成若干个独立的存储区域，每一个区域成为一个位面。
屏幕坐标系：
图形显示器坐标原点定义在屏幕的左上角，但也有的讲原点定义在屏幕左下角。
其中像素点（X,Y）坐标的取值围是0到x或y方向的最大分辨率-1。
●一个交互式计算机图形系统必须具有哪几种功能？
其结构如何？
应该具有计算、存储、交互（对话）、输入和输出等5种功能。
其结构由图形软件和图形硬件两部分组成。
图形软件由图形应用数据结构、图形应用软件和图形支撑软件组成；
图形硬件由图形计算机系统和图形设备组成。
●试列举出你所知道的图形输入与输出设备。
图形输入设备：
键盘、鼠标器、光笔、触摸屏、操纵杆、跟踪球和空间球、数据手套、数字化仪、图像扫描仪、声频输入系统和视频输入系统等。
图形输出设备：
阴极射线管、CRT图形显示器、平板显示器和三维观察设备等。
●阴极射线管由哪几部分组成？
它们的功能分别是什么？
阴极射线管由电子枪、偏转系统和荧光屏组成。
电子枪的主要功能是产生一个沿管轴（Z轴）方向前进的高速的细电子束，用于轰击荧光屏；
偏转系统的功能是使荧光屏上所有位置显示图形及字符；
CRT荧光屏的功能是显示图形和字符。
●简述荫罩式彩色阴极射线管的结构和工作原理。
荫罩式彩色阴极射线管结构：
在荫罩前面的三色荧光屏（玻璃屏）上交错涂满了成百万个能够分别发出红绿蓝三色光的荧光小点，尾部装有三只电子枪，每只枪都由阴极，控制栅极，加速极和聚焦极组成。
在离荧光屏1cm处安装了一块薄钢板制成的网板称为荫罩板。
工作原理：
电子枪发射的电子束去轰击各自的荧光粉单元，受到高速电子束的激发，这些荧光粉单元分别发出强弱不同的红、绿、蓝三种光，从而混合产生不同色彩的像素，大量的不同色彩的像素组成了一漂亮的画面，而不断变换的画面就成为可动的清晰而细腻的图像。
●图形的硬拷设备有哪些？
简述其各自的特点。
硬拷设备有：
打印机、绘图仪。
打印机是画点设备，分为撞击式和非撞击式两种。
撞击式打印机主要指针式打印机，它隔着色带将某种点阵图案压在纸上。
非撞击式打印机包括激光打印机、喷墨打印机、热转印打印机、染料热升华打印机和静电打印机等。
第三章用户接口与交互式技术
橡皮筋技术。
橡皮筋技术是指针对用户的要求，动态地将绘图过程表现出来，直到产生用户满意的结果为止，其中最基本的工作是动态、连续地改变相关点的设备坐标。
●PHIGS和GKS图形软件标准有哪6种逻辑输入设备？
试评价这6种逻辑分类方法。
设备分别为：
定位设备、笔画设备、数值设备、选择设备、拾取设备和字符设备。
定位设备用于在屏幕上交互地指定一个点的坐标位置；
笔画设备用于在屏幕上交互地指定多个点的坐标位置，等于多次使用定位设备；
定值设备用于输入各种参数和数据；
字符串设备用于输入字符串，典型设备是键盘；
选择设备用于选择菜单选项、属性选项和用于构图的对象形状等。
拾取设备是用于选择场景中即将进行变换、编辑和处理的部分。
第五章基本图形生成算法
扫描转换：
在矢量图形中，多边形用定点序列来表示，为了在光栅显示器或打印机等设备上显示多边形，必须把它转换为点阵表示。
4-连通区域指从区域上一点出发，通过访问已知点的4-邻接点，在不越出区域的前提下，遍历区域的所有像素，8-连通区域指通过访问区域已知点的8-邻接点来遍历整个区域
用离散量表示连续量而引起的失真就叫走样。
为了提高图形的显示质量，需要减少或消除走样现象，就叫做反走样。
图形的集合变换是指对图形的集合信息经过平移、比例、旋转等变换后产生恶心的图形。
●5.2分别利用DDA算法，中点Bresenham算法和Bresenham算法扫描转换直线段P1P2，其中P1为（0,0），P2为（8,6）。
VoidDDA（intx0,inty0,intx1,inty1,intcolor）
{
inti,dx,dy,x,y,e;
floatxi,yi;
x=x0;
y=y0;
dx=x1-x0;
dy=y1-y0;
if（abs（dx）>
abs（dy））
e=abs（dx）;
else
e=abs（dy）;
xi=（float）dx/（float）e;
yi=（float）dx/（float）e;
for（i=0;
i<
=e;
i++）
{
Putpixel（（int）（x+0.5）,（int）（y+0.5）,color）;
x+=xi;
y+=yi;
}
解法：
DDA算法:
dx=8,dy=6所以epsl=dx=8所以xIncre=1,yIncre=6.0/8.0=0.75
所以，直线经过的点如下表：
x
1
2
3
4
5
6
7
8
y
中点MidBresenham算法：
VoidBresenham（intx0,inty0,intx1,inty1,intcolor）
intdx,dy,d,upi,downi,n,x,y;
if（x0>
x1）
n=x1;
x1=x0;
x0=n;
n=y1;
y1=y0;
y0=n;
}
x=x0;
dx=x1-x0;
d=dx-2*dy;
upi=2*dx-2*dy;
downi=-2*dy;
while（x<
=x1）
putpixel（x,y,color）;
x++;
if（d<
0）
y++;
d+=upi;
d+=downi;
初始值：
dx=8,dy=6,d=dx-2dy=8-2*6=-4,2dx-2dy=4,-2dy=-12
所以，直线经过的点如下：
d
-4
-12
-8
Bresenham算法：
voidBresenham（intx0,inty0,intx1,inty1,intcolor）
intdx,dy,e,n,x,y;
e=-dx;
while（x<
e=e+2*dy;
if（e>
e=e-2*dx;
dx=8;
dy=6;
e=-8;
2dy=12;
-2dx=-16;
e
e+2dy
12
●5.6利用中点Bresenham算法扫描转换圆心在原点，半径为8的圆。
答：
初始值x=0,y=r=8;
d=1-r=-7;
在第一象限的点如下：
-7
-6
2x+3
9
2（x-y）+5
-1
第六章二维变换及二维观察
所谓齐次坐标表示就是用n+1维向量表示n维向量。
规化齐次坐标表示就是h=1的齐次坐标表示。
●6.2已知二维变换矩阵
=
如果对二维图形各坐标进行变换，试说明矩阵在各元素在变换中的作用。
答：
平移作用：
lx方向平移，my方向平移。
比例变换：
ax坐标以a倍变换，dy坐标以d倍变换
旋转作用：
bc是旋转的角度。
●6.3试推导将二维平面上任意直线段p1（x1,y1）p2（x2,y2）转换成与x轴重合的变换矩阵。
解：
平移直线到x轴，平移量为（-x1，-y1）
然后旋转平移后的直线：
当
>
0时，a=arctan
<
=0时，a=180-arctan
则顺时针旋转角度即为a,此时直线变为重合x轴
其中，旋转变换矩阵为：
平移变换矩阵为：
则综合变换矩阵为：
●6.5试证明下列操作序列的变换矩阵满足交换律：
（1）两个连续的旋转变换。
（2）两个连续的平移变换。
（3）两个连续的比例变换。
（4）一个整体比例变换和一个旋转变换。
（5）一个绕原点的旋转变换和一个对称于原点的比例变换。
证明：
（1）因为
所以得证。
（2）因为
所以得证。
（3）因为
（4）
●6.7如图，所示ABCD，求绕p（5,4）点分别旋转45度和90度的变换矩阵，并求出各端点的坐标，画出变换后的图形。
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