计算机图形学复习题及答案

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1、一、名词解释图形:能够在人们视觉系统中形成视觉印象的对象称为图形，包括自然景物和人工绘图。2.像素图：点阵法列举图形中的所有点。用点阵法描述的图形称为像素图。参数图：参数法描述图形的形状参数和属性参数。用参数法描述的图形称为参数图。.扫描线：在光栅扫描显示器中,电子枪扫过的一行称为一条扫描线。5构造实体几何表示法：用简单的实体(也称为体素)通过集合运算组合成所需的物体的方法称为构造实体几何表示法。6投影:投影是从高维(物体)空间到低维(投影)空间的一种映射。7.参数向量方程:参数向量方程是包含参数和向量的方程。8自由曲线：形状比较复杂、不能用二次方程来表示的曲线称为自由曲线，通常以三次参数方程

2、来表示9曲线拟合:给定一个点列，用该点列来构造曲线的方法称为曲线拟合。10.曲线插值：已知曲线上的一个点列，求曲线上的其他点的方法称为曲线插值。11区域填充：根据像素的属性值、边或顶点的简单描述，生成区域的过程称为区域填充。12扫描转换:在矢量图形中,多边形用顶点序列来表示，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。这种转换称为扫描转换。三、填空 1图形软件的建立方法包括提供图形程序包、 修改高级语言 和采用专用高级语言。2.直线的属性包括线型、 线宽 和颜色。3颜色通常用红、绿和蓝三原色的含量来表示。对于不具有彩色功能的显示系统,颜色显示为灰度级(或亮度级)。4平面

3、图形在内存中有两种表示方法，即栅格表示法 和矢量表示法。5字符作为图形有点阵字符 和矢量字符之分。 .区域的表示有内点表示和边界表示两种形式。7区域的内点表示法枚举区域内的所有像素，通过给区域内的像素赋予同一属性值来实现内点表示。8.区域的边界表示法枚举区域边界上的所有像素，通过给 区域边界的像素点 赋予同一属性值来实现边界表示。 9区域填充有 种子填充和扫描转换填充。10区域填充属性包括填充式样、填充颜色和填充图案。对于 线框图形,通常是以点变换为基础，把图形的一系列顶点作几何变换后，连接新的顶点序列即可产生新的变换后的图形。12裁剪的基本目的是判断图形元素是否部分或全部落在窗口区域 之内。

4、13.字符裁剪方法包括 矢量裁剪、单个字符裁剪和字符串裁剪。4图形变换是指将图形的几何信息经过 几何变换后 产生新的图形。1从平面上点的齐次坐标,经齐次坐标变换，最后转换为平面上点的坐标,这一变换过程称为 规范化过程。16实体的表面具有 连通性 、有界性、非自交性和闭合性。 17集合的内点是集合中的点，在该点的一个充分小邻域 内的所有点都是集合中的元素。18.空间一点的任意邻域内既有集合中的点,又有集合外的点,则称该点为集合的边界点。1.内点组成的集合称为集合的内部。0.边界点组成的集合称为集合的边界。1任意一个实体可以表示为内部和边界 的并集。2集合与它的边界的并集称集合的闭包 。23取集合

5、的内部，再取内部的闭包，所得的集合称为原集合的 正则(点)集 。24.如果曲面上任意一点都存在一个充分小的邻域，该邻域与平面上的（开)圆盘同构，即邻域与圆盘之间存在连续的1-1映射,则称该曲面为二维流形 。25.对于一个占据有限空间的正则（点)集,如果其表面是 二维流形 ，则该正则集为一个实体(有效物体)。26通过实体的边界来表示一个实体的方法称为 实体的边界表示法。27.表面由平面多边形构成的空间三维体称为平面多面体 。8.扫描表示法的两个关键要素是扫描体和扫描轨迹。29.标量:一个标量表示 一个数值 。30.向量:一个向量是由若干个标量组成的一个元组,其中每个标量称为向量的一个分量。四、简

6、答题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. 为什么需要隐藏面消影法？解答：需要用隐藏面消影法来判断哪些物体和表面遮挡了放在它们后面的物体和表面，从而产生更逼真的图像。 局部光照模型和全局光照模型的不同之处是什么？解答:局部光照模型主要是考虑光源发出的光对物体的直接影响。另外，全局光照模型除了处理光源发出的光之外，还考虑其他辅助光的影响,如光线穿过透明或半透明物体,以及光线从一个物体表面反射到另一个表面等。. 说出表面明暗处理的三个部分和用于计算每个部分的辅助光线。解答：局部贡献(阴影光线），反射光贡献(镜面反射光线）和透射光贡献(镜面透

7、射光线）。5.实体采用八叉树表示法有哪些优点？ 解答：实体采用八叉树表示法有以下优点:（)可以用统一而且简单的形体来表示空间任意形状的实体。（2)易于实现实体之间的集合运算,如交、并和差等运算。（3)易于检查实体之间是否接触。（4）易于计算实体的统计量,如体积、质量和重量等。（5)在对实体进行显示时,易于实现消隐。 6.实体采用八叉树表示法有哪些缺点? 解答:实体采用八叉树表示法有以下缺点：（1)在分辨率较高时，所需的存储容量较大。(2) 难于实现某些几何变换,如旋转和任意比例系数的比例变换等。(） 只能近似地表示空间实体,难于转换为表达更精确的边界表示。7. 什么是中点分割裁剪法？解答:中点

8、分割裁剪法又称对分裁剪法,该方法用于代替求交运算。如图11所示，AB为线段P1P2的可见部分。记P1和P2的中点为Pm。从1出发求A,如果P1P部分可见部分不可见，则A点在该线段上,用该线段代替PP2继续求解；否则，用m2代替P1P继续求解。求解过程直到P1P2的长度小于预先给定的一个常数时结束,这时,P2为离A最近的可见点。类似地可以求解。P2BAP18 二维编码裁剪法如何对线段的端点进行编码?解答:将用户域用为9个区域，每个区域都有相应的编码，当线段的端点落在某个区域内时,对该端点进行相应的编码。从高位开始，每位编码如下：（1） 第位,端点在y=ymax上方则取,否则取0；（2） 第2位,

9、端点在y=in下方则取，否则取;（3） 第3位,端点在=xmax右方则取1，否则取0；（4） 第4位，端点在x=in左方则取1，否则取0。如果线段两端点的4位编码全为零，则线段全部在窗口内;如果两端点的4位编码按位进行与运算,结果为非零，则此线段全部在窗口之外;其他情况下，线段部分在窗口内,部分在窗口外。编码裁剪法的编码用于判断线段与窗口的关系。0000区域编码001010100110010010000101000110019多边形填充扫描线算法包括哪些计算步骤?解答：对于一个给定的多边形，用一组水平(垂直）的扫描线进行扫描,求出每条扫描线与多边形边的交点,这些交点将扫描线分割为相间排列的落在

10、多边形内和外的线段，将落在多边形内的线段上的所有象素点赋以给定的多边形的颜色值。计算过程如下:（1） 求交:计算扫描线与多边形各边的交点;（2） 排序:把所有交点按递增顺序进行排序;（3） 交点配对:每对交点表示扫描线与多边形的一个相交区间；（4） 区间填色:相交区间内的象素置成多边形颜色，相交区间外的象素置成背景色。消隐算法有哪些类型,它们各有什么特点？解答:消隐算法可以分为两大类:对象空间方法(bject Sace Meo)和图象空间方法（mag pce tos)。对象空间方法是通过分析对象的三维特性之间的关系来确定其是否可见。例如,将三维平面作为分析对象，通过比较各平面的参数来确定它们的

11、可见性。图象空间是对象投影后所在的二维空间。图象空间方法是将对象投影后分解为象素,按照一定的规律,比较象素之间的值,从而确定其是否可见。1.深度缓存（-bufer）消隐算法包括哪些步骤?解答:深度缓存（Z-uer）算法是一种典型的、简单的图象空间面消隐算法。该算法需要一个深度缓存数组ZB,此外还需要一个颜色属性数组B ,它们的大小与屏幕上像素点的个数相同。Z-uffer算法的步骤如下:(1)初始化ZB和CB,使得B（,)ma,CB(i,j)=背景色,i=1,; =,，n;(2）对多边形P,计算它在点（i，）处的深度值zi,j,（3)若zi，j (i,),则ZB(i，j）=zi,j,B(i,j）

12、=多边形P的颜色;()对每个多边形重复()、（3）两步，最终在CB中存放的就是消隐后的图形。这个算法的关键在第(2）步，要尽快判断出哪些点落在一个多边形内，并尽快求出一个点的深度值。这里需要应用多边形点与点之间的相关性，包括水平相关性和垂直相关性。12什么叫观察空间？解答：在透视投影中，从投影中心出发，过观察窗口边线的射线所围成的四棱锥称为透视投影的观察空间;在平行投影中，从投影参考点到观察窗口中心的方向为投影方向，过观察窗口边线且平行于投影方向的直线包围的四棱柱称为平行投影的观察空间。五、计算题1.一条直线的两个端点是（0，0)和(6，18),计算x从0变到6时所对应的值。解答:由于直线的方

13、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 = （y2y1）/(x21) （0)/(6-0） = 接着在y轴的截距可以代入方程y3x+b求出 030+b。因此b0，所以直线方程为y=3x。当x从变到6时y所对应的值如下表:136y311182.写出关于xy平面对称面的镜面反射变换。解答:由图得知P（x,z)得对称点是(x,y，z）。其反射变换是：P(x,y,z)P(x,y,z)yxz3.写出直线方程对应的x坐标方程,假设坐标系是由x坐标系旋转90得到。解答:旋转坐标变换方程可以写成：，代入原方程式得到，写成y的方程式,得4使用斜截

14、式方程画斜率介于和5之间的直线的步骤是什么?解答:用斜截式方程画直线的过程如下：（1） 计算dx：dxx2x1。（2） 计算d：dyy2y。（3） 计算m:y/dx。（4） 计算b:b=y1-mx1（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x 0,那么xx、y1和xendx2。（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=x1。（9） 根据方程ym+b计算下一个y值。转到步骤(6)。.写出从到的段与()垂直线x=a,（)水平线yb的交点。解答：线段的参数方程为：（a） 因为，将它代入方程得到。然后把此值再代入方程，则交点是和（b） 因为,将它代入方程得到。然后把此值再代入方程,则交点是和6使用Bresenha算法画斜率介于和45之间的直线所需的步骤。解答：用Breena算法画直线的过程如下：(1)计算初始值dx x2-xIn2 =2（y-dx)d y-yd = Inc1 xIc