计算机图形学复习题Word下载.docx

1、4、如下表是采用 DDA算法画出（ 0， 0）到（ 5，2）的直线的数据，请填写空格处。xiyiyi+0.5int（yi+0.5）10.5234562.55、已知三角形 ABC各顶点的坐标 A（1,2） 、B（5,2） 、C（3,5） ，相对直线 Y=4 做对称变换后到 达 A、 B、 C。试计算 A的坐标值。 （要求用齐次坐标进行变换，列出变换矩阵）6、试对下图中的多边形进行裁剪，用图表示裁剪过程。7、计算机图形系统包含哪些外部设备？8、简述消隐算法的分类。9、设窗口左下角点坐标为 （XW1,YW1），宽为 LW，高为 HW，视区左下角点坐标为 （XV1,YV1） ， 宽为 LV，高为 HV

2、，已知窗口中有一点 A（XA,YA） ，在视区中对应的坐标为 A（XA,YA）。 试计算 A （要求用齐次坐标进行变换，列出变换矩阵，列出计算式子，不要求 计算结果）（XW1,YW1）10、采用扫描线算法对多边形进行填充，和处理扫描线的步骤。11、种子点填充算法如下： 初始化：种子像素入栈，当栈非空 时，重复 2 4 的步骤栈顶像素出栈将出栈像素置为多边形颜色 按右、上、左、下顺序依次检查与 出栈像素相邻的四个像素，若其中某个像素不在边界上且未置成多边形色，则该 像素入栈当堆栈为空时，算法终止试填写堆栈的变化过程复习题参考答案1、齐次坐标系就是 N维向量由 N+1维向量来表示。 一个 N 维向

3、量的齐次坐标表示不惟一， 由哑坐标决 定大小。2、光顺性 有两条含义：一是指曲线的切矢量和曲率的连续性；另一条是指保凸性。3、种子填充算法 根据已知多边形区域内部的一个象素点来找到区域内其它象素点， 从而对多边形区域内 部进行填充。4、镜面反射光 一个理想的光泽表面，仅仅在反射角等于入射角时，光线才会被反射。只有在反射方向上， 观察者才能看到从镜面反射出来的光线，而在其它方向都看不到反射光。5、投影变换 就是把三维立体（或物体）投射到投影面上得到二维平面图形。6、光线跟踪 光线跟踪是自然界光照明物理过程的近似逆过程， 即逆向跟踪从光源发出的光经环境景物间 的多次反射、折射后投射到景物表面，最终

4、进入人眼的过程7、复合变换 图形作一次以上的几何变换，变换结果是每次的变换矩阵相乘；任何一复杂的几何变换都 可以看作基本几何变换的组合形式。在光栅显示设备上， 由于象素点和象素点之间是离散的， 因此用象素点阵组合出的图形， 与 真实景物之间必然存在一定的误差。 比如， 直线或曲线往往呈现锯齿状， 细小物体在图上显 示不出来等。这种现象就是图形的走样9、几何造型技术 研究如何构造直线段、多边形、多面体、多项式曲线、自由曲面等几何模型的理论、方法和 技术称为几何造型技术。10、虚拟现实虚拟现实是指用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、 听觉、 触觉或嗅觉等感觉世界， 让 用户可以从自己的视点出发，

5、 利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏 览和交互考察。前截面距离 F 和后截面距离 B分别是从观察参考点 VPR沿观察平面法向 VPN到前截面 和后截面的距离，前截面和后截面将无限的观察空间截成有限的观察空间，即裁剪空 间。2、计算机动画的制作主要步骤 计算机动画的制作主要包含如下步骤：1）创意。根据设计的需要，由导演设计好动画制作的脚本。2）预处理。扫描外部图像，输入外部资料。3）场景造型。4） 设定材质和光源。5） 设置动画。6） 运动图像的绘制。7）动画播放。8） 后处理9）动画的录制。10）配音 （包括背景音乐和台词 ） 3、计算机图形显示器和绘图设备表示颜色的方法各

6、是什么颜色系统？计算机图形显示器是用 RGB方法表示颜色， 而绘图设备是用 CMY方法来表示颜色的。 它们之 间的关系是：两者都是面向硬件的颜色系统，前者是增性原色系统，后者是减性原色系统， 后者是通过在黑色里加入一种什么颜色来定义一种颜色， 而后者是通过指定从白色里减去一 种什么颜色来定义一种颜色（1）图形处理系统主要应用于工程技术领域，因此应该选择在这些领域中较为通用的高 级语言；（2）图形软件包是模块结构，因此最好选择模块化结构的高级语言；（3）图形处理的应用范围很广， 需要各方面的软件支持， 因此要选择支持性软件 （ 如数学 软件包、数据库管理等 ） 比较丰富的高级语言；（4）图形处理

7、常常要采用相当复杂的数据结构，因此要选择数据类型比较灵活和丰富的 高级语言；（5）图形处理要和许多图形外部设备打交道，因此要选择输入输出功能比较强的高级语 言；（6）图形处理要求响应速度快，因此又要选择目标程序质量比较高的高级语言。制定 CGI 标准的目的是提供控制图形硬件的一种与设备无关的方法。在用户程序和虚 拟设备之间， 以一种独立于设备的方式提供图形信息的描述和通信。 它可看作图形设备 驱动程序的一种标准。制定 CGM标准的目的是规定生成、存储、传送图形信息的通用格式。制定 IGES 标准的目的是为了解决在不同图形系统间进行数据传送的问题。 自由曲面的表示通常有两种： 一种为参数曲面，

8、如 Bezier 曲面、 B 样条曲面、 NURBS曲面等； 另一种为隐式曲面。 答：走样指的是用离散量表示连续量引起的失真。为了提高图形的显示质量。 需要减少或消除因走样带来的阶梯形或闪烁效果， 用于减少 或消除这种效果的方法称为反走样。其方法是前滤波， 以较高的分辨率显示对象；后滤波，即加权区域取样， 在高于显 示分辨率的较高分辨率下用点取样方法计算， 然后对几个像素的属性进行平均得到较低分辨 率下的像素属性。区域连贯性：对于一个多边形及两条扫描线， 会有如下情况： 两条扫描线之间的长形区 域被多边形的边分割成若干个梯形， 位于多边形内部和外部的梯形相间排列。 扫描线的连贯 性：多边形与扫

9、描线相交，其交点数为偶数， 相邻两交点间的线段有些位于多边形内， 有些 位于多边形外， 且两者间隔排列。 边的连贯性： 相邻两条扫描线与多边形的的同一条边相交， 其交点可按递增一个常量来计算，如： x2=x1+1，则 y2=y1+1/k （k 为该多边形边的斜率 ） 。答：当 Bezier 曲线的 n 次多项式逼近方法中当 n 较大时，计算量也就迅速增大，而且计算 结果也不稳定。 同时，其特征多边形的顶点离开得很远， 造型时不利于精确控制。 若是采用 插值形式，除了计算量更加庞大以外，曲线的保形性也难以保证。（1） 图形程序包（2） 修改高级语言（3） 专用高级图形语言11、在观察空间中，如何

10、确定投影的类型和方向？投影类型由参数 pt 可以确定，如果是透视投影，则投影中心就是投影参考点 PRP；如果是平行投影，投影方向是从投影参考点 PRP指向窗口中心 CW。其中，投影参考点 PRP是观察坐标系中的三维点。由 Dan Cohen 和 Ivan Sutherland 提出的区域编码判断方法，采用四位数码来标识线段的端 点与窗口区域的关系，然后：（1）检查线段 P1P2 是否为完全可见，或完全不可见，对于这两种情况或完全取之，或完全 弃之，否则 “ 2”。（2）找到 P1P2 在窗口外的一个端点 P1（或 P2）；（3）用窗口的边与 P1P2 的交点取代端点 P1（或 P2）；（4）

11、P1P2线段是否完全可见，若是，则结束，否则转到“ 2“继续执行。三、应用题1、分析边标志算法的实现过程，并写出其算法的 C 语言描述。边标志算法可以克服象素被重复访问这一缺点。其实现过程分为两步： 1）勾画轮廓线，在每条扫描线上建立各区段的边界象素对； 2）填充这些边界象素之间的全部象素。算法的 C 语言描述如下：# define FALSE 0 edgefill（Polydef）对多边形每条边转换；inside=FALSE;for（ 每条与多边形 Polydef 相交的扫描线 ）for（ 扫描线上每个象素点 ） if （象素点被打上边标志） inside= ！（ inside ） ;if

12、（inside!=FALSE） putpixel（x,y,color）;else putpixel （x,y,bcolor）;2、简述深度缓存算法及其特点。深度缓存算法是一种典型的、 也是最简单的图象空间的消隐算法。 在屏幕空间坐标系中，轴为观察方向，通过比较平行于 轴的射线与物体表面交点的 值（又称为深度值） ， 用深度缓存数组记录下最小的 值，并将对应点的颜色存入显示器的帧缓存。 深度缓存算法最大的优点是简单。它在 、 、 方向上都没有进行任何排序，也没 有利用任何相关性。算法复杂性正比于 。在屏幕大小，即 一定的情况下， 算法的计算量只与多边形个数 成正比。另一个优点是算法便于硬件实现，

13、并可以并行化。3、假设在观察坐标系下窗口区的左下角坐标为 （ wxl=10,wyb=10 ）, 右上角坐标为（ wxr=50，wyt=50 ）。设备坐标系中视区的左下角坐标为（ vxl=10,vyb=30 ） ,右上角坐标为（ vxr=50,vyt=90 ）。已知在窗口内有一点 p（20,30）, 要将点 p 映射到视区内的点 p, 请问 p 点在设备坐标系中的坐标是多少？（本题 10分）解：1 将窗口左下角点（ 10,10 ）平移至观察坐标系的坐标原点，平移矢量为（ -10 ，-10 ）。2 针对坐标原点进行比例变换，使窗口的大小和视区相等。比例因子为：设备坐标系中原来的位置（10，30），

14、平移矢量为（30）。T T1 T2 01.5103015p x y 1 x y 1201. 0Sx=（50-10）/（50-10）=1; Sy=（90-30）/（50-10）=1.53 将窗口内的点映射到设备坐标系的视区中，再进行反平移，将视区的左下角点移回到20 60 10.40.90.81.31.21.71.62.1、B（要求用齐次坐标进行变换，列出变换矩阵） 解：2） 以 X 轴对称TB3）将坐标系平移回原处变换矩阵： T=TA*TB*TC=依次用窗口的左、上、右、下四条边界进行裁剪：图形输入设备：概念、特点图形显示设备：概念、结构原理、工作方式、特点图形绘制设备： 1物体空间的消隐算法

15、：物体空间是物体所在的空间，即规范化投影空间。这类算法 是将物体表面上的 个多边形中的每一个面与其余的 个面进行比较，精确求出物体 上每条边或每个面的遮挡关系。计算量正比于 。2图象空间的消隐算法：图象空间就是屏幕坐标空间，这类算法对屏幕的每一象素进行判 断，以决定物体上哪个多边形在该象素点上是可见的。若屏幕上有 个象素点，物体 表面上有 个多边形，在该类消隐算法计算量正比于 。 1）将坐标系平移至（ XW1，YW1）点：LvLwHvHw2 ）作比例变换：Tc3 ）将坐标系平移至视区左下角（XV1，YV1）：XV1YV14 ）旋转视区 度：5）变换矩阵为： T=TA*TB*TC*TD6 ）求变

16、换后的 A点：10、采用扫描线算法对多边形进行填充， 请写出 EL、AEL的结构，并分析扫描线算法的步骤 和处理扫描线的步骤。 活化边 AET：指与当前扫描线相交的多边形的边，也称为活性边。Ymax X X（即 1/k） 边的分类表 ET：把有效边按与扫描线交点 x 坐标递增的顺序存放在一个链表中，此链表称 为有效边表。有效边表的每个结点：Ymax X 1/k next 算法步骤：（1） 确定多边形所占有的最大扫描线数， 得到多边形顶点的最小和最大 y 值（ ymin 和 ymax）。（2） 从 y=ymin 到 y=ymax，每次用一条扫描线进行填充。（3） 对一条扫描线填充的过程可分为四个步骤：a.求交b.排序c.交点配对d.区间填色11、堆栈变化过程如下：1（2,3）2（2,2）, （3,3）, （2,4）, （1,3）3（2,2）, （3,3）, （2,4）, （1,2） （1,4）4（2,2）, （3,3）, （2,4）, （1,2）5（2,2）, （3,3）, （2,4）, （2,2）6（2,2）, （3,3）, （2,4）, （2,1）, （3,2）7（2,2）, （3,3）, （2,4）, （2,1）, （3,3,）8（2,2）, （3,3）, （2,4）, （2,1）9（2,2）, （3,3）, （2,4）10（2,2）, （3,3）11（2,2）