杭电《实时三维图形绘制》OpenGL课复习提纲试题展示及参考答案.docx

1、杭电实时三维图形绘制OpenGL课复习提纲试题展示及参考答案2016学年杭州电子科技大学实时三维图像绘制考试红色标记表示考到了，都是简答题，有超纲的（老师给的提纲）超纲题：【1】写出至少三种OpenGL矩阵堆栈，并说明作用？【2】请完整写出用glut和OpenGL编写的程序：绘制一个平面正三角形，使它绕着过它中心的垂直于平面的轴自动旋转。1、OpenGL中能渲染的基本元素是什么？GLU 可以渲染哪些基本元素？答: OPENGL基本元素：GL_POINTS、 GL_LINES、GL_LINE_STRIP 、GL_LINE_LOOP GL_TRIANGLES、GL_TRIANGLE_STRIP 、

2、GL_TRIANGLE_FAN GL_QUADS、GL_QUAD_STRIP、GL_POLYGONGLU基本元素:NURBS曲线曲面，二次曲面等2、简述OpenGL函数的语法特点？答: OpenGL函数以前缀gl开头，并把组成函数的每个单词首字母用大写形式表示（如glClearColor）。类似地，还定义了一些以前缀GL_开头的常量，所有单词都使用大写形式，并以下划线分隔（如GL-COLOR-BUFFER-BIT）。3、用框图说明OpenGL的渲染流程，并简要说明每个坐标系。设备坐标裁剪坐标视觉坐标物体坐标模型视图变换透视除法投影变换裁剪空间物体空间 归一化设备空间视口变换光栅化片元测试屏幕空

3、间帧缓冲区片元处理窗口坐标4、写出OpenGL中局部光照的方程，要包含的系数有光源参数、材料参数、聚光灯的参数、衰减参数等，方程要表示是多个光源的。答: 顶点颜色=顶点处的材料发射颜色+全局环境光（在顶点处根据材料环境颜色属性进行缩放）+经过适当衰减的来自所有光源的环境、散射、镜面光成分5、在OpenGL中，使用光照的步骤是什么？答: 1、定义每个物体的每个顶点的法线向量。 2、创建和选择一个或多个光源，并设置它们的位置。 3、创建和选择一种光照模型。 4、定义场景中物体的材料属性。6、分析程序并计算请看下面的一段程序，并计算三个顶点、和处的光照的颜色值。void init(void) GLf

4、loat mat_ambient = 0.2, 0.2, 0.2, 1.0 ; GLfloat mat_diffuse = 0.8, 0.8, 0.8, 1.0 ; GLfloat mat_emission = 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 ; GLfloat mat_specular = 0.3, 0.3, 0.3, 1.0 ; GLfloat mat_shininess = 2.0 ; GLfloat light_position = 1.0, 1.0, 1.0, 0.0 ; GLfloat light_ambient = 0.2, 0.2, 0.2, 1.0; GLfloat l

5、ight_diffuse = 1.0, 1.0, 1.0, 1.0; GLfloat light_specular =1.0, 1.0, 1.0, 1.0; GLfloat lmodel_ambient = 0.2, 0.2, 0.2, 1.0; glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0); glShadeModel (GL_SMOOTH); glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mat_ambient); glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mat_diffuse); glMaterialfv(GL_F

6、RONT, GL_SPECULAR, mat_specular); glMaterialfv(GL_FRONT, GL_EMISSION, mat_emission); glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, light_ambient); glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, light_diffuse); glLightfv(GL_

7、LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular); glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, lmodel_ambient); glEnable(GL_LIGHTING); glEnable(GL_LIGHT0); glEnable(GL_DEPTH_TEST); void display(void) glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glBegin(GL_TRIANGLES); glNormal3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); glVertex3f(0

8、.0, 0.0, 0.0); /1 glVertex3f(1.0, 0.0, 0.0); /2 glVertex3f(1.0, 1.0, 0.0); /3 glEnd(); glFlush (); void reshape (int w, int h) glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h); glMatrixMode (GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); if (w = h) glOrtho (-1.5, 1.5, -1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w,1.5*(GLfloat)h/(GLfloa

9、t)w, -10.0, 10.0); else glOrtho (-1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h,1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -1.5, 1.5, -10.0, 10.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); int main(int argc, char* argv) glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH); glutInitWindowSize (500, 500)

10、; glutInitWindowPosition (100, 100); glutCreateWindow (argv0); init (); glutDisplayFunc(display); glutReshapeFunc(reshape); glutMainLoop(); return 0; 答：把各个参数带到第四题的公式里，不要求算出结果7、在OpenGL中，使用纹理的步骤是什么？纹理坐标和纹理都可以通过程序计算出来，自动生成纹理的原理是什么？答:步骤： 1、创建纹理对象，并为它指定一个纹理。 2、确定纹理如何应用到每个像素上。 3、启用纹理贴图功能。 4、绘制场景，提供纹理坐标和几何

11、图形坐标。原理：自动生成纹理由glTexGen()函数来实现。要自动生成纹理坐标，首先要指定以什么样的模式来生成纹理坐标。纹理坐标生成模式有：GL_OBJECT_LINEAR、GL_EYE_LINEAR、GL_SPHERE_MAP、GL_REFLECTION_MAP和GL_NORMAL_MAP.1.GL_OBJECT_LINEAR 在这个模式下，其纹理生成函数是顶点(x0,y0,z0,w0)的物体坐标的线性组合:生成的坐标=p0*x0+p1*y0+p2*z0+p3*w0;其中p0,p1,p2,p3的值是由glTexGen*v()函数的param参数提供的。2.GL_EYE_LINEAR在这个模

12、式下，其纹理生成函数是顶点的视觉坐标(xe,ye,ze,we)的线性组合：生成的坐标=p0*xe+p1*ye+p2*ze+p3*we;其中p0,p1,p2,p3的值是由glTexGen*()函数的param参数提供的。3.GL_SPHERE_MAP和GL_REFLECTION_MAP主要用于生成球体纹理4.GL_NORMAL_MAP 主要用于生成立方图纹理 8、帧缓存有几种，什么叫片元，片元的测试和操作有哪些？【超纲】每种有什么作用？答:帧缓存有：颜色缓存、深度缓存、模板缓存、累积缓存。片元：图元光栅化的结果，每个片元都对应于一个像素，包括颜色、深度，有时还包括纹理坐标。片元的测试：裁剪测试、

13、alpha测试、模板测试、深度测试；操作有：混合、抖动、逻辑操作。9、采用GPU编程，请说明Vertex Shader 和 Fragment Shader 的输入输出坐标系是什么? 输入输出的主要参数是什么？答:在Vertex Shader中的输入坐标为局部坐标系（模型坐标系），输出坐标为裁剪坐标系。Fragment Shader 的输入为顶点管线输出的迭代值，包括纹理坐标、颜色信息等，输出为片元最终的颜色、深度以及输出到多个缓冲区。10、如何实现纹理的反走样？说明其原理。答:Mipmap技术可以实现纹理反走样，其指定一系列预先过滤的分辨率递减的纹理图像，在使用mipmap时，它会根据被贴图的

14、物体大小自动确定使用哪个纹理。通过这种方法，纹理图像中的细节层就能适应绘制到屏幕上的图像。11、写出场景的反走样算法，并说明其原理。答:对场景的反走样，通常采用多重采样的方法，即使用额外的颜色，深度和模板信息对图元进行抗锯齿处理。每个片元根椐子像素样本的数量和信息来计算，也就是根据一个多重采样缓冲区所保存的样本来计算。还有一种扰动视点的方法，也就是多次绘制这个场景，每次绘制时，对视点进行抖动，作一定轻微的偏移，当整个渲染过程完结后，再把所有图象叠加起来，由于每个图象的位置不同，可以减轻锯齿状。12、请列举出3种以上的三维模型常见的表示格式，已知一个立方体环境映射对应的六个面上的图片，分别假定为

15、X_POSITVIE_PIC, X_NEGATIVE_PIC, Y_POSITIVE_PIC,Y_NEGATIVE_PIC,Z_POSITIVE_PIC,Z_NEGATIVE_PIC，请用OBJ格式表示一个长度为1的立方体，并把每个面分别贴上给定的六个图片。答:三种常见格式：.obj .x .3ds .off# verticesv 0.0 0.0 1.0v 1.0 0.0 1.0v 1.0 1.0 1.0v 0.0 1.0 1.0v 1.0 0.0 0.0v 1.0 1.0 0.0v 0.0 1.0 0.0v 0.0 0.0 0.0#normalsvn 0.0 0.0 1.0 vn 0.0 0

16、.0 -1.0 vn 0.0 1.0 0.0 vn 0.0 -1.0 0.0 vn 1.0 0.0 0.0 vn -1.0 0.0 0.0 vt 0.0 0.0vt 1.0 0.0vt 1.0 1.0vt 0.0 1.0#前面1-2-3-4g posz_map usemtl posz_mapf 1/1/1 2/2/1 3/3/6 4/4/1#后面5-6-7-8g negz_map usemtl negz_mapf 5/1/2 6/2/2 7/3/2 8/4/2#上面4-3-6-7g posy_map usemtl posz_mapf 4/1/3 3/2/3 6/3/3 7/4/3#下面2-1-

17、8-5g negy_map usemtl negy_mapf 2/1/4 1/2/4 8/3/4 5/4/4#右面2-5-6-3g posx_map usemtl posx_mapf 2/1/5 5/2/5 6/3/5 3/4/5#左面8-1-4-7g negx_mapusemtl negx_map f 8/1/6 1/2/6 4/3/6 7/4/6a.mtlnewmtl posx_mapKa 0.968600 0.968600 0.968600Kd 0.968600 0.968600 0.968600Ks 0.900000 0.900000 0.900000map_Kd X_POSITVIE

18、_PIC.jpgnewmtl negx_mapKa 0.968600 0.968600 0.968600Kd 0.968600 0.968600 0.968600Ks 0.900000 0.900000 0.900000map_Kd X_NEGATIVE_PIC.jpgnewmtl posy_mapKa 0.968600 0.968600 0.968600Kd 0.968600 0.968600 0.968600Ks 0.900000 0.900000 0.900000map_Kd Y_POSITIVE_PIC.jpgnewmtl negy_mapKa 0.968600 0.968600 0.

19、968600Kd 0.968600 0.968600 0.968600Ks 0.900000 0.900000 0.900000map_Kd Y_NEGATIVE_PIC.jpgnewmtl posz_mapKa 0.968600 0.968600 0.968600Kd 0.968600 0.968600 0.968600Ks 0.900000 0.900000 0.900000map_Kd Z_POSITIVE_PIC.jpgnewmtl negz_mapKa 0.968600 0.968600 0.968600Kd 0.968600 0.968600 0.968600Ks 0.900000

20、 0.900000 0.900000map_Kd Z_NEGATIVE_PIC.jpg12、在一个坐标系W中，设模型为一个以(5.0, 0.0, 0.0), (0.0, 5.0, 0.0), (0.0, 0.0, 5.0)为三个点的三角形，现在把照相机按照下列方式设置：照相机位置设为：（0.0, 0.0, 100.0），看向的目标点为 (0.0, 0.0, 0.0) ，照相机的up方向为（0.0, 1.0, 0.0）投影为透视投影，竖直张角为60度取景范围为沿照相机的朝向距离从0.1 到300现需要把照相机看到的图片放在一个400x300像素分辨率的窗口的右上部分，该部分起始点为 (100,

21、100), 宽度为200，高度为200(1)请写出用OpenGL函数表示的照相机设置。(2)写出视区(viewport)的设置函数。(3)写出投影变换的设置函数。(4)求出从坐标系W到照相机坐标系（视点坐标系）的4x4的变换矩阵。答:1. gluLookAt(0.0,0.0, 100.0,0.0,0.0,0.0,0.0,1.0,0.0);2. glViewport (100, 100, 200, 200);3. gluPerspective(60.0f,1.0f,0.1f,300.0f);4. 变换矩阵为： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 -100 0 0 0 1 void res

22、hape () glViewport (100, 100,200, 200); glMatrixMode (GL_PROJECTION); glLoadIdentity (); gluPerspective(60.0, 1.0, 0.1, 300.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); gluLookAt (0.0, 0.0, 100.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);13、分析下面的程序并计算在下面的例子中，计算对应四个顶点所对应的四边形上的一个点（-1.0, 0.5, 0.0）对应的纹理坐标是多少？

23、按照最近邻域滤波方法，该点对应的颜色是什么？/* Create checkerboard texture */#define checkImageWidth 64#define checkImageHeight 64static GLubyte checkImagecheckImageHeightcheckImageWidth4;#ifdef GL_VERSION_1_1static GLuint texName;#endifvoid makeCheckImage(void) int i, j, c; for (i = 0; i checkImageHeight; i+) for (j = 0

24、; j checkImageWidth; j+) c = (i&0x8)=0)(j&0x8)=0)*255; checkImageij0 = (GLubyte) c; checkImageij1 = (GLubyte) c; checkImageij2 = (GLubyte) c; checkImageij3 = (GLubyte) 255; void init(void) glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0); glShadeModel(GL_FLAT); glEnable(GL_DEPTH_TEST); makeCheckImage(); glPixelSto

25、rei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);#ifdef GL_VERSION_1_1 glGenTextures(1, &texName); glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texName);#endif glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER,

26、 GL_NEAREST); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);#ifdef GL_VERSION_1_1 glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, checkImageWidth, checkImageHeight, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, checkImage);#else glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, 4, checkImageWidth, checkImageHeight, 0, GL_

27、RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, checkImage);#endifvoid display(void) glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glEnable(GL_TEXTURE_2D); glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_DECAL);#ifdef GL_VERSION_1_1 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texName);#endif glBegin(GL_QUADS); glTexCoord2f(0.0, 0

28、.0); glVertex3f(-2.0, -1.0, 0.0); glTexCoord2f(0.0, 1.0); glVertex3f(-2.0, 1.0, 0.0); glTexCoord2f(1.0, 1.0); glVertex3f(0.0, 1.0, 0.0); glTexCoord2f(1.0, 0.0); glVertex3f(0.0, -1.0, 0.0); glTexCoord2f(0.0, 0.0); glVertex3f(1.0, -1.0, 0.0); glTexCoord2f(0.0, 1.0); glVertex3f(1.0, 1.0, 0.0); glTexCoo

29、rd2f(1.0, 1.0); glVertex3f(2.41421, 1.0, -1.41421); glTexCoord2f(1.0, 0.0); glVertex3f(2.41421, -1.0, -1.41421); glEnd(); glFlush(); glDisable(GL_TEXTURE_2D);void reshape(int w, int h) glViewport(0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(60.0, (GL

30、float) w/(GLfloat) h, 1.0, 30.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); glTranslatef(0.0, 0.0, -3.6);void keyboard (unsigned char key, int x, int y) switch (key) case 27: exit(0); break; default: break; int main(int argc, char* argv) glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH); glutInitWindowS