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1、WORD注意：33，35，39，47有问题计算机图形学作业题1、 什么是计算机图形学？计算机图形学研究哪些容？计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转换化为计算机显示器的栅格形式的科学。计算机图形学的主要研究容就是研究如何在计算机中表示图形，以与利用计算机进行的计算、处理、和显示的相关原理和算法。研究容还包括图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲面曲线造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，以与科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。2、 计算机图形学有哪些应用领域？试举例说明。应用领域有：1表和图 2计算机辅助设计 3虚拟现实环境 4数据
2、可视化 5教学与培训 6计算机艺术 7娱乐 8图像处理 9图形用户界面。 举例：公司销售业绩的数据表、土地利用情况的饼图；机械设计制造的应用；飞行员、航天员模拟训练；动画片游戏制作：计算机艺术作品创作；CT超声波和核子医学扫描仪；人机互动操作窗口等。3、 试举例说明你所见到过的计算机图形学的应用实例。我见到过处理数据的表、图。CAD、电脑游戏与动画、计算机艺术品、图形用户界面等的应用。4、 图形系统中常见的输入、输出设备有哪些？输入设备有：键盘、按钮盒和旋钮、鼠标设备、跟踪球和空间球、操纵杆、数据手套、数字化仪、图像扫描仪、触摸板、光笔等。 输出设备有：各种CRT显示器与平板显示器、三维观察设
3、备，立体感和VR系统。5、 图形软件分为哪两类？试举例说明。图形软件分为：通用编程软件包和专用应用软件包。 通用编程软件包有：GL、OpenGL、VRML、Java2D、Java3D等。 专用应用软件包有：艺术字绘图程序，建筑、商务、医学与工程CAD系统等。6、 制定图形软件标准的目的是什么？常用的图形软件标准有哪些？标准化图形软件的最主要目标是可移植性。当软件包按标准图形功能设计时，软件可以方便地从一个硬件系统移植到另一个，并且用于不同的实现和应用。 常用的软件标准有GKS、PHIGS+、GL、OpenGL.7、 什么是图元的生成（扫描转换图元）？分别列举两种直线和圆扫描转换算法。显示器上显
4、示的任何一种图形，实际上都是一些具备或多钟颜色的像素的集合。确定一个像素集合与其颜色，用于显示一个图形的过程称为图形的扫描转换。直线扫描转换算法：DDA、Bresenham.园扫描转换算法：中点画图算法、Bresenham.8、 简述DDA和Bresenhams直线扫描转换算法。DDA：数字微分分析方法是一种线段扫描转换算法。基于使或计算的 或，在一个坐标轴上以单位间隔对线段取样，从而确定另一坐标轴上最靠近线路径的对应整数值。Bresenham：Bresenham是计算机图形学领域中使用最广泛的直线扫描算法，在过各行各列象素中心构造一组虚拟网格线，按直线从起点到终点的顺序计算直线与各垂直网格线
5、的交点，然后确定该列象素中与此交点最近的象素。9、 已知直线的两端点分别为（20，10）、（30，18），试分别用DDA和Bresenhams直线扫描转换算法计算出直线段中间各像素点的坐标值。DDA算法： 则取点（21，11）；取点（22，12）；同理 故取点各为 （21,11） (22,12) (23,12) (24,13) （25,14）(26,15) (27,16) (28,16) (29,17) (30,18);Bresenham算法：由已知:斜率为0.8，且，那么初始决策参数的值为计算后继续决定参数的增量为 绘制初始点（ ，）=（20，10）从决策参数中确定沿线路径的后继。象素位置为
6、：k（ ，）06（21,11）12(22,12)2-2(23,12)314(24,13)410（25,14）k（ ，）56(26,15)62(27,16)7-2(28,16)814(29,17)910(30,18)10、 简述扫描线多边形填充算法。扫描线多边形填充算法：要实现区域的扫描线填充，必须先确定扫描区边界与屏幕扫描线的交点位置，然后，将填充色应用于扫描线上位于填充区域部的每一段。扫描线填充算法利用奇偶规则识别同一部区域。11、 字符生成有哪两种方式？笔画式字符与点阵式字符比较有何优点？字符生成有笔划式字符和点阵式字符。笔划式字符优点有表示简单（采用直线和圆弧为基本笔划），节省储存空间（
7、每个字符为一个矢量代码序列），原始字符制作节省资源（计算机即可生成）。12、 什么图元的属性？在图形软件中是如何设置图元的属性？图元的属性是指图元的显示特征，包括颜色、大小、填充等。CMG是图元文件标准，它分为四部分。第一部分是功能描述，包括元素标志符，语义的说明与参数描述；其余三部分为CMG的三种标准编码形式，即字符，二进制数的正文编码。每个图形元文件由一个元文件描述和若干个逻辑上独立的图形描述顺序组成，每个图形描述体由一个图形描述单元和一个图形数据单元构成，图元的属性即由此控制。13、 什么是走样，是如何产生的？反走样有哪些方法？在取样过程中将物体上的坐标点数字化离散的证书像素位置，因此光
8、栅算法生成的图元显示具有锯齿形成或阶梯状外观。这种由于低频取样（不充分取样）而造成的信息失真称为走样。反走样方法有：1）提高分辨率，2）简单的区域取样，3）加权区域取样。14、 什么是齐次坐标？由n+1维向量表示一个n维向量为齐次坐标表示法。则如，将二维坐标位置表示（x，y）扩充到三维表示（，h）称为齐次坐标。15、 图形的二维几何变换包括哪些？试写出各种几何变换的坐标表达式和变换矩阵。二维变换有 平移变换，旋转变换，缩放变换等（x，y） 平移变换： 即 旋转变换： ， 又， ，则 缩放变换 又， 则， 16、 试写出图示多边形绕点(xf,yf)旋转的变换矩阵。要求写出求解过程和步骤。（1）图
9、形任一点为（x，y，1） ， 先将（xf，yf）平移至原点 （2） 绕原点进行旋转角（3）由原点移回 17、 试写出图示三角形相对于(xf,yf)的比例变换矩阵。要求写出求解过程和步骤。1）图形任一点为（x，y，1），先将平移至原点 （2）以原点为参考点进行比例变换 （3）由原点移回18、 试写出图示三角形对直线y=mx+b的对称变换矩阵。要求写出求解过程和步骤。1）将直线y=mx+b平行移动与坐标轴交于原点，移动（0，-b）（2）变换后直线为y=mx，使其转动）（3）变换后直线为y=x。进行对称变换。xcos-（y-b）sin xsin+(y-b)cos 1=xsin+(y-b)cos xc
10、os-(y-b)sin 1(4)直线转动- 使y=xy=mxxsin+(y-b)cos xcos-(y-b)sin 1=xsincos+(y-b)coscos+xsincos-(y-b)sinsin -xsinsin+(y-b)cossin+xcoscos-(y-b)sincos=xsin2+(y-b)cos2 xcos2-(y-b)sin2 1(5)直线移动（0，b）使y=mxy=mx+bxsin2+(y-b)cos2 xcos2-(y-b)sin2 1= xsin2+(y-b)cos2xcos2-(y-b)sin2+b 1则对称变换矩阵T=(xf,yf)xy(xf ,yf)xyw1w2w3
11、w4windowxyv1v2v3v4viewport(x,y)(xe,ye)yy=mx+bx19、 什么是窗口？什么是视区？什么是观察变换？窗口：通常把用户指定的任意区域（w）叫做窗口。（窗口区w小于或等于用户域w1）视区：任何小于或等于屏幕域的区域都称为视区。（图形系统还用称为“视口”的另外一个“窗口”的定位。由世界坐标系场景描述到观察（设备）坐标系的映射称为观察变换。20、 简述二维观察变换的步骤（画出流程图）？将规范化设备坐标映射到设备坐标将观察坐标转换为规范化坐标设备将世界坐标转换为观察坐标使用建模坐标变换构造世界坐标系场景MCWC VC NC DC21、试推出从窗口到视区的变换矩阵。
12、解：窗口区四条边分别定义为WXL（X左边界）WXR（X右边界）WYB（Y底边界）WYT（Y顶边界）其相应的屏幕中视图区边框在设备坐标系下分别为VXL、VXR、VYB、VYT其变换公式为XS=*(XW-WXL)+VXLYS=*(YW-WYB)+VYB如今 a=b=VXL-WXL* c= d=VYB-WYB*故 其矩阵式为 Xs Ys 1=Xw Yw 122、已知w1=10,w2=20,w3=40,w4=80, v1=80,v2=110,v3=10,v4=130, 窗口中一点P(15，60)，求视区中的映射点P?解：由题意可知:WXL=10 WXR=20 WYB=40 WYT=80 VXL=80
13、VXR=110 VYB=10 VYT=130则 Xs=*(15-10)+80=95 Ys=*(60-40)+10=70故(XS,YS)=(95,70) 即映射点P为(95,70)23、什么是图形的裁剪？试分别列举两种直线和多边形裁剪算法。答：一般情况下,任何情况用来消除指定区域或区域外的图形部分的过程称为裁剪算法,简称算法.直线裁剪算法有:Cohen-Sutherland线段裁剪算法、中点分割算法多边形裁剪算法:Sutherland-Hodgman多边形裁剪、Weiler-Atherton算法24、简述Cohen-Sutherland（代码）线段裁剪算法。答：Cohen-Sutherland算
14、法的大意是:对于每条线段P1P2,分为三种情况处理。若P1P2完全在窗口，则显示该线段P1P2，简称“取”之。若P1P2明显在窗口外，则丢弃该线段，简称“弃”之。若线段既不满足取的条件，也不满足弃的条件，则把线段分为两段，其中一段完全在窗口外，可弃之，然后另一段重复上述处理。在编程实现时，一般是按固定顺序检测区号的各位置是否为0，可按左右下上或上下右左的顺序。25，简述多边形逐边裁剪算法。写出如图多边形逐边裁剪后的各顶点序列。 该算法的基本思想是窗口的一条边裁剪多边形。 输入以顶点序列表示的多边形，用P1P2P3+Pn表示把P1到P2，P2连到P3最后把Pn连到P1所成的多边形.，算法输出也是一个顶点序列构成一个或多个多边形。原多边形：1234561裁剪后：2344562 2 3
