計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

1、1圖形硬件設(shè)備主要包括哪些？請按類別舉出典型的物理設(shè)備?圖形輸入設(shè)備：鼠標(biāo)、光筆、觸摸屏、數(shù)據(jù)手套和坐標(biāo)數(shù)字化儀，以及圖形掃描儀等。圖形輸出設(shè)備：CRT、液晶顯示器（LCD）、打印機(jī)、繪圖儀等。 圖形處理器：GPU（圖形處理單元）、圖形加速卡等等。2為什么要制定圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)？ 為了提高計(jì)算機(jī)圖形軟件、計(jì)算機(jī)圖形的應(yīng)用軟件以及相關(guān)軟件的編程人員在不同計(jì)算機(jī)和圖形設(shè)備之間的可移植性。圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)通常是指圖形系統(tǒng)及其相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)中各界面之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，另外還有供圖形應(yīng)用程序調(diào)用的子程序功能及其格式標(biāo)準(zhǔn)。 3）常用的圖形輸入設(shè)備有：（ ）A 數(shù)據(jù)手套B 掃描儀C 繪圖機(jī)D 觸摸屏4）

2、下列哪些是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域：（ ）A CAD/CAM/CAIB 圖像處理C 數(shù)據(jù)場可視化D 藝術(shù)造型和模擬5）下列哪些是常用的圖形輸出設(shè)備：（ ）A 陰極射線管（CRT）B 觸摸屏C 繪圖儀 D 打印機(jī)6）圖形通常由_、_、_、_等幾何元素和_、_、_、_等非幾何屬性組成。 7）圖形在計(jì)算機(jī)中的表示有_和_ 8) 什么是openGL（ Open Graphics Library ） OpenGL 是行業(yè)領(lǐng)域中最為廣泛接納的 2D/3D 圖形 API OpenGL是個(gè)與硬件無關(guān)的軟件接口，可以在不同的操作系統(tǒng)平臺之間進(jìn)行移植。 9) 什么是DirectX（ Direct eXtension

3、） 微軟公司創(chuàng)建的多媒體編程接口，由C+編程語言實(shí)現(xiàn)。 很多API組成的，按照性質(zhì)分類，可以分為四大部分，顯示部分、聲音部分、輸入部分和網(wǎng)絡(luò)部分。 11) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢() A) 動態(tài)環(huán)境建模技術(shù) B) 實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù) C) 適人化、智能化人機(jī)交互設(shè)備的研制 D) 大型網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的研究與應(yīng)用 12) 智能CAD 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)從_到_的全過程。 13)什么是科學(xué)計(jì)算可視化？ 用圖形直接反映科學(xué)計(jì)算的結(jié)果，如分子模型、核爆炸過程、大氣科學(xué)等。 1）常用的區(qū)域填充方法有：（ ） A Bresenham算法 B 掃描線多邊形填充算法 C 邊界填充算法 D Cohen-Su

4、therLand 算法 2）光柵圖形的走樣有如下幾種：（ ） A 產(chǎn)生階梯或鋸齒形； B 細(xì)節(jié)或紋理繪制失真； C 狹小圖形遺失； D 實(shí)時(shí)動畫忽隱忽現(xiàn)、閃爍跳躍。 3）輸出一條任意斜率的直線，其顯示效果一般受到哪些因素影響？（ ） A 光柵圖形顯示器的分辨率； B 線寬、線型； C 顯示器的所能顯示的顏色或灰度級別； D 直線的掃描轉(zhuǎn)換的算法。 4）在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，字符作為一個(gè)基本圖元，按照存儲形式的不同，可以分為_和_兩類。 5）在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，多邊形分為_和_兩類。 6）像素的連接方式有_、_-和混合連接三種類型7）請說明DDA畫線算法的算法思想。若直線起始點(diǎn)在終止點(diǎn)的左側(cè)，請寫出D

5、DA畫線算法的算法實(shí)現(xiàn)步驟。8）試說明在進(jìn)行區(qū)域填充時(shí)，用來判別復(fù)雜多邊形內(nèi)側(cè)與外側(cè)點(diǎn)的奇數(shù)規(guī)則的算法思想。并且利用奇數(shù)規(guī)則標(biāo)出下面這個(gè)多邊形的內(nèi)-外側(cè)。答：奇數(shù)規(guī)則也稱奇偶性規(guī)則或者奇偶規(guī)則。從概念上講，該規(guī)則從任一位置P到對象坐標(biāo)范圍一位的遠(yuǎn)點(diǎn)作一條線（射線），然后統(tǒng)計(jì)該射線與各邊的交點(diǎn)數(shù)目。假如交點(diǎn)數(shù)為奇數(shù)，則P為內(nèi)部點(diǎn)，否則P為外部點(diǎn)。為了得到精確的邊數(shù)，必須確認(rèn)所畫的直線不與任何多邊形頂點(diǎn)相交。9）試說明直線段的過取樣反走樣算法原理。 答：通過適當(dāng)?shù)馗淖儓D元邊界的像素亮度，可以平滑邊界以減小鋸齒現(xiàn)象，從而減小直線的走樣現(xiàn)象。過取樣算法原理如下：將每個(gè)像素分成nn個(gè)子像素，然后在子像素

6、級對直線進(jìn)行光柵化，這樣就可以得到每個(gè)像素中被激活的子像素的個(gè)數(shù)。在nn偽光柵上，可以光柵化的子像素最多為n個(gè)。每個(gè)物理像素的光強(qiáng)與其被激活的子像素?cái)?shù)與n的比值成正比。假設(shè)一個(gè)物理像素中被激活的子像素有m個(gè)，其可能的最大光強(qiáng)為Imax，則該像素的光強(qiáng)（亮度）。10）解釋一下光柵圖形走樣產(chǎn)生的原因，以及反走樣的含義。 答：光柵圖形的走樣現(xiàn)象是由于采用離散量表示連續(xù)量引起的。通常，我們把由離散量表示連續(xù)量引起的失真稱為走樣；把減少或克服走樣效果的技術(shù)稱為反走樣技術(shù)，簡稱反走樣。 11) 我們在光柵圖形設(shè)備上顯示一個(gè)點(diǎn)時(shí)，實(shí)際上它是有用一個(gè)_來表示的。 12) Bresenham算法使得每次只需檢測

7、_就能決定直線上的下一個(gè)像素的位置。 13) 為了提高了畫圓速度，中點(diǎn)畫圓算法_，則其他七個(gè)分圓中的位置可以由_得到。 1）下列哪些是裁剪的應(yīng)用：（ ） A 選擇圖形的一部分以便進(jìn)行復(fù)制、移動或者刪除操作 B 從定義的場景中抽取出用于觀察的部分 C 在三維視圖中標(biāo)識出可見面 D 顯示多窗口環(huán)境 2）從算法實(shí)現(xiàn)的角度看，多邊形裁減后的輸出應(yīng)當(dāng)是裁減后的_。 3）二維幾何變換具有如下哪些性質(zhì)（） A 平行直線不變性 B 相交不變性 C 僅包含旋轉(zhuǎn)、平移和反射的仿射變換維持角度和長度的不變性 D 比例變化可改變圖形的大小和形狀4）請畫圖說明Cohen-Sutherland線段裁剪算法中區(qū)域編碼方法，

8、并簡要說明該算法的算法步驟。5） 在齊次坐標(biāo)系中，寫出下列變換矩陣：（a） 整個(gè)圖象放大2倍； （b） y向放大4倍和x向放大3倍； （c） 圖象上移10個(gè)單位和右移5個(gè)單位； （d） 保持x=5和y=10 圖形點(diǎn)固定，圖象y向放大2倍和x向放大3倍； （e） 圖象繞坐標(biāo)原點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)/2; （f） 圖象繞點(diǎn)x=2和y=5反時(shí)針方向轉(zhuǎn)/4。6） 由比例、平移和旋轉(zhuǎn)變換構(gòu)成的復(fù)合變換，僅在某些情況下交換次序不影響總的變換效果，它們是哪幾種兩個(gè)變換的組合。（）（A） 兩個(gè)連續(xù)的平移變換；（B） 兩個(gè)連續(xù)的比例變換；（C） 兩個(gè)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)變換；（D） 比例系數(shù)相等的比例變換和旋轉(zhuǎn)變換。 7）寫出下

9、列二維圖形的齊次坐標(biāo)變換矩陣：a） y向放大4倍和x向放大3倍；b） 圖象上移10個(gè)單位和右移5個(gè)單位； c） 圖象繞坐標(biāo)原點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)/2; 8）針對一個(gè)二維幾何圖形，在齊次坐標(biāo)系中，寫出下列變換矩陣： a) 關(guān)于直線y=0（x軸）的反射； b) 關(guān)于直線x=0（y軸）的反射； c) 以關(guān)于直線y=0的反射和關(guān)于直線x=0（y軸）的反射以及關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)變換作為基本變換，寫出關(guān)于直線y=x的復(fù)合變換反射，并畫出圖形變換效果圖（以三角形示意，要求注明各個(gè)端點(diǎn)的標(biāo)號）。9） 將正方形ABCO各點(diǎn)沿(0, 0)(1, 1)方向進(jìn)行拉伸，寫出其變換矩陣和變換過程。10）簡述什么是光柵變換。 直

10、接對幀緩存中像素點(diǎn)進(jìn)行操作的圖形變換稱為光柵變換。 11）Cohen-Sutherland線段裁剪算法的特點(diǎn) 通過初始測試來快速判斷線段與視區(qū)的關(guān)系 用編碼方法實(shí)現(xiàn)了對完全可見和不可見直線段的快速接受和拒絕 減少線段求交的次數(shù)，從而提高裁剪算法的速度。 12）什么是二維觀察的變焦距效果， 將不同大小的窗口連續(xù)地映射到大小不變的視區(qū)中，可以得到變焦距的效果 13）請說明關(guān)于xy平面內(nèi)任意直線y=mx+b的反射的變換步驟，可以使用平移-旋轉(zhuǎn)-反射變換的組合而完成。 1）通常先平移直線使其經(jīng)過原點(diǎn)； 2）然后將直線旋轉(zhuǎn)到坐標(biāo)軸之一； 3）關(guān)于坐標(biāo)軸反射； 4）最后利用旋轉(zhuǎn)和平移變換將直線還原到原來位

11、置。 14）下列哪些屬于剛性變換：（） A 反射變換； B 比例變換； C 錯(cuò)切變換； D 比例變換。 15）二維反射變換包含哪兩類： 相對于反射軸的二維反射； 相對于坐標(biāo)原心的二維反射。 1）三維實(shí)體表示方法通常分為兩大類：_和_。 2）樣條分為_和_ 3）空間區(qū)分表示方法有（） A) 超二次曲面 B) Bezier曲線和曲面 C) 結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何表示法 D) 八叉數(shù) 4）計(jì)算機(jī)中表示三維形體的模型，按照幾何特點(diǎn)進(jìn)行分類，大體上可以分為哪幾種（）： A）實(shí)體模型 B）表面模型 C）光照模型 D）線框模型 5）計(jì)算機(jī)中表示三維形體的模型中，_和_存貯的三維幾何信息都不是十分完整，但_能夠完整地、

12、準(zhǔn)確地表示三維形體。 6） Bezier曲線在進(jìn)行二維或三維物體表示時(shí)，其特點(diǎn)是（） A） Bezier曲線不能作局部修改，任何一個(gè)控制點(diǎn)位置的變化對整條曲線都有影響。 B）控制多邊形的頂點(diǎn)個(gè)數(shù)決定了Bezier曲線的階數(shù)，即n+1個(gè)頂點(diǎn)的控制多邊形必然會產(chǎn)生n次bezier曲線； C）當(dāng)Bezier曲線的n較大時(shí)，控制多邊形對曲線的控制將會減弱； D）當(dāng)用一組控制點(diǎn)來指定Bezier曲線曲面的形狀時(shí)，形狀完全通過給定的控制點(diǎn)。7）三次樣條插值在進(jìn)行二維或三維物體表示時(shí)，其特點(diǎn)是（） A）在靈活性和計(jì)算速度之間提供了一個(gè)合理的折衷方案； B）當(dāng)用一組控制點(diǎn)來指定曲線曲面的形狀時(shí)，求出的形狀不必

13、通過控制點(diǎn)列； C）與更高次多項(xiàng)式相比，三次樣條只需要較少的計(jì)算和存儲空間； D）與低次多項(xiàng)式相比，三次樣條在模擬任意曲線形狀時(shí)更靈活。8）如何定義平面的“內(nèi)側(cè)”面和“外側(cè)”面 面向物體內(nèi)部的面稱為“內(nèi)側(cè)”面，向外的面成為“外側(cè)”面。如果將多邊形頂點(diǎn)指定為沿逆時(shí)針方向，則在右手坐標(biāo)系中觀察平面的外側(cè)時(shí)，法向量方向由里向外。 9）分形幾何中的物體具有兩個(gè)特點(diǎn)： 答：1）每一個(gè)點(diǎn)具有無限的細(xì)節(jié)；2）物體整體和局部特性之間的自相似性。 10）分形包括：_和_ 11）分形維數(shù)用于表示物體的_變化，它是物體_或細(xì)碎性的度量，具有較大鋸齒形的物體其分形維數(shù)_。12）什么是結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何表示法 （CSG），并

14、說明其過程。 是通過對體素進(jìn)行集合運(yùn)算而得到新的形體的一種表示方法。 一般過程可以簡單地描述如下： 1）在三維空間中選兩個(gè)基本體素； 2）選擇組合兩個(gè)基本體素的集合運(yùn)算（并、交、差），這時(shí)除了基本體素外，增加了一個(gè)新的物體； 3) 利用基本體素和每一步新創(chuàng)建的物體的組合構(gòu)造新物體，直至形成最后的結(jié)果物體。 13）計(jì)算機(jī)中表示三維形體的模型，按照幾何特點(diǎn)進(jìn)行分類的3類模型中，_和_存貯的三維幾何信息都不是十分完整，但_能夠完整地、準(zhǔn)確地表示三維形體。 1）在進(jìn)行投影變換時(shí)，常見的投影方式有_和_兩類。 2）在進(jìn)行投影變換時(shí)，常見的正投影方式有正平行投影和斜平行投影兩類。 3）正投影可分為：_和_

15、。當(dāng)投影面與某一坐標(biāo)軸垂直時(shí)，得到的投影為_；當(dāng)投影面不與任意坐標(biāo)軸垂直時(shí) ，得到的投影為_ 4）透視投影可分為：_、_和_。當(dāng)投影面與某一坐標(biāo)軸垂直且與另外兩個(gè)坐標(biāo)軸平行時(shí)，得到_；當(dāng)投影面與兩個(gè)坐標(biāo)軸相交且與一個(gè)坐標(biāo)軸平行時(shí)，得到_；當(dāng)投影面與三個(gè)坐標(biāo)軸都相交時(shí)，得到的投影為_。 5）在進(jìn)行觀察投影時(shí)，觀察體的大小依賴于_的大小，觀察體的形狀依賴于生成顯示結(jié)果的_。 6）平行投影的特點(diǎn)是（） A) 平行投影的深度感更強(qiáng)，更加具有真實(shí)感。 B)保持物體的有關(guān)比例不變。 C)能夠精確地反映物體的實(shí)際尺寸。 D)在三維空間平行的直線經(jīng)平行投影后依然保持平行。7）透視投影的特點(diǎn)是（） A) 透視投

16、影的深度感更強(qiáng)，更加具有真實(shí)感，但透視投影不能夠準(zhǔn)確反映物體的大小和形狀。 B) 物體的透視投影的大小與物體到投影中心的Z方向距離成反比。 C) 一組平行線若平行于投影平面時(shí)，它們的透視投影仍然保持平行。 D) 只有當(dāng)物體表面平行于投影平面時(shí)，該表面上的角度在透視投影中才能被保持。8）什么是平面幾何投影中平行投影？它有什么特點(diǎn)。 在平行投影中，三維物體的坐標(biāo)沿平行線投影到觀察平面上，它保持物體的有關(guān)比例不變，能夠精確地反映物體的實(shí)際尺寸。在三維空間平行的直線經(jīng)平行投影后依然保持平行。9）簡述什么是透視縮小效應(yīng) 物體的透視投影的大小與物體到投影中心的Z方向距離成反比。10）簡述平面幾何投影中透視

17、投影的特點(diǎn)。 透視投影是沿著相交于視點(diǎn)（即：投影參考點(diǎn)Projection Reference Point）的投影線進(jìn)行投影。 透視投影的深度感更強(qiáng)，更加具有真實(shí)感，但透視投影不能夠準(zhǔn)確反映物體的大小和形狀。 物體的透視投影的大小與物體到投影中心的Z方向距離成反比。 一組平行線若平行于投影平面時(shí)，它們的透視投影仍然保持平行。 只有當(dāng)物體表面平行于投影平面時(shí)，該表面上的角度在透視投影中才能被保持。 11）正軸測有等軸側(cè)、正二側(cè)和正三側(cè)三種。當(dāng)投影面與三個(gè)坐標(biāo)軸之間的夾角都相等時(shí)為_；當(dāng)投影面與兩個(gè)坐標(biāo)軸之間的夾角相等時(shí)為_；當(dāng)投影面與三個(gè)坐標(biāo)軸之間的夾角都不相等時(shí)為_。 12）什么是觀察投影？ 在顯示三維形體的過程中，在用戶坐標(biāo)系下定義一個(gè)觀察空間（觀察體），將觀察空間外的物體裁剪掉，只對落在觀察空間內(nèi)的物體作投影變換并予以顯示。 1）按照消隱的工作空間進(jìn)行分類，可以將消隱算法分為_和_兩大類。 2）如果一個(gè)點(diǎn)（x，y，z）滿足平面方程Ax+By+Cz+D0，則該點(diǎn)在平面的_。 3）消隱的結(jié)果與_有關(guān)，也與_有關(guān)。 4）通常按照消隱對象的不同，有兩類消隱