計算機(jī)圖形學(xué)第二答疑

1、計算機(jī)圖形學(xué)第二次答疑2014年5月17日復(fù)習(xí)方法指導(dǎo)和總體要求 本學(xué)期期末復(fù)習(xí)的內(nèi)容以教材和本人提供的PPT輔導(dǎo)資料為主，重點是計算機(jī)圖形學(xué)的有關(guān)概念和知識。 參考資料參考資料:課堂講義、教材。 考試方式考試方式:閉卷 成績組成成績組成:考核方式作業(yè)平時表現(xiàn)語音答疑期末考試合計成績比例205570100試卷結(jié)構(gòu) 填空，約20個空，每空1分，共20分 判斷，約10題，每題1.5分，共15分 單選，約15題，每題2分，共30分 綜合題，3個小題，共35分各章節(jié)知識點q 第1章 計算機(jī)圖形學(xué)概述v 了解廣義上圖形的概念；v 了解計算機(jī)圖形學(xué)中圖形的概念；v 理解圖形的幾何屬性和非幾何屬性；v 了解

2、計算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容；v 了解計算機(jī)圖形學(xué)的主要研究對象；v 了解計算機(jī)圖形學(xué)的主要應(yīng)用領(lǐng)域；各章節(jié)知識點q 第2章 計算機(jī)圖形系統(tǒng)及硬件基礎(chǔ)v 了解計算機(jī)圖形系統(tǒng)的作用；v 了解計算機(jī)圖形系統(tǒng)的構(gòu)成；v 理解中央處理器的作用；v 了解圖形顯示和圖形繪制的概念；v 會列舉常用的圖形顯示設(shè)備和圖形繪制設(shè)備；v 會列舉常用的圖形輸入設(shè)備；v 掌握計算機(jī)圖形系統(tǒng)的基本功能；各章節(jié)知識點q 第2章 計算機(jī)圖形系統(tǒng)及硬件基礎(chǔ)v 掌握圖形的基本處理流程；v 理解CRT顯示器的主要構(gòu)成部件以及各部件的作用；v 掌握單色CRT顯示器的工作原理；v 掌握彩色CRT顯示器孔板映射法顯示原理：v 了解彩色CRT顯

3、示器射線穿透法顯示原理；v 了解三色假說；v 掌握RGB模型；各章節(jié)知識點q 第2章 計算機(jī)圖形系統(tǒng)及硬件基礎(chǔ)v 理解刷新的概念；v 掌握隔行掃描技術(shù)和逐行掃描技術(shù)；v 掌握光柵掃描式圖形顯示器的工作原理；會做相關(guān)的計算題；v 理解光柵掃描式圖形顯示器的主要性能參數(shù)；v 了解隨機(jī)掃描圖形顯示器的工作原理；v 了解液晶的物理特性；v 掌握單色液晶顯示器的工作原理；v 了解顯卡的結(jié)構(gòu)；各章節(jié)知識點q 第3章 人機(jī)交互繪圖技術(shù)v理解人機(jī)交互的基本概念v了解六種圖形設(shè)備的作用；v了解六種基本交互任務(wù)；v掌握請求模式的工作過程；v掌握樣本模式的工作過程；v掌握事件模式的工作過程；v了解定位約束、方向約束

4、、引力場技術(shù)、拖拽技術(shù)、橡皮筋技術(shù)；各章節(jié)知識點q 第4章 基本光柵圖形生成算法v掌握DDA直線算法，會根據(jù)給定的起點和終點做出直線；v了解DDA算法的優(yōu)點和缺點；v掌握Bresenham直線算法，會根據(jù)給定的起點和終點做出直線；v掌握圓的八分對稱性v掌握中點圓生成算法，會根據(jù)給定的半徑R做出圓；v了解計算機(jī)圖形學(xué)中多邊形的兩種重要的表示方法；v理解頂點表示和點陣表示的特性；各章節(jié)知識點q 第4章 基本光柵圖形生成算法v理解多邊形填充的基本概念；v理解何為掃描線的連續(xù)性；v理解何為多邊形邊的連續(xù)性；v理解何為極值點；何為非極值點；v掌握判斷極值點和非極值點的方法；v掌握判斷多邊形內(nèi)點時對極值點

5、和非極值點的處理方法；v掌握邊表和活動邊表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；各章節(jié)知識點q第4章 基本光柵圖形生成算法v 掌握掃描線算法的基本步驟；v 會根據(jù)給定的多邊形頂點實現(xiàn)掃描線算法；v 了解區(qū)域填充的基本概念；v 了解區(qū)域的概念；v 了解兩種區(qū)域的描述方法：內(nèi)點表示法和邊界表示法；v 了解兩種區(qū)域連通性：四連通和八連通；v 了解何謂走樣現(xiàn)象；理解走樣現(xiàn)象產(chǎn)生的原因；v 了解反走樣的概念和一些常用的反走樣方法；參考題CRT顯示器需要不斷刷新的原因是_D_電子束強(qiáng)度不夠；顯示的圖像在不斷變化；熒光物質(zhì)的亮度不夠；A. 熒光物質(zhì)的亮度會逐漸衰減；參考題位面數(shù)為16，分辨率為1024*1024的光柵掃描圖形顯示器，

6、幀緩存容量為_C_512KB；1MB；2MB；3MB；參考題下列關(guān)于光柵掃描顯示器的性能指標(biāo)的說法，錯誤的是_B_；分辨率越高，相鄰像素點之間的距離越小，顯示的字符或圖像就越清晰；刷新頻率越高，圖像閃爍和抖動的就越厲害；點距越小，顯示出來的圖像越細(xì)膩，其成本越高；行頻是指電子槍每秒在屏幕上掃描過的行數(shù)，行頻越大越好，至少要達(dá)到50KHz；亮度等級范圍的提升可以使圖像看上去更加柔和自然；顯示速度指顯示字符、圖形，特別是動態(tài)圖像的速度，與顯示圖形的復(fù)雜程度有關(guān)；A1),3),6)B.2),4),6)C.3),4),5)D.1),2),5)參考題中點算法生成圓，第i個點的坐標(biāo)位置為(xi,yi)，當(dāng)

7、決策變量di0時，第i+1個點的坐標(biāo)位置和決策變量分別為_B_;(xi+1,yi+1)=(xi+1,yi)，di+1=di+2(xi-yi)+5；(xi+1,yi+1)=(xi+1,yi-1)，di+1=di+2(xi-yi)+5；(xi+1,yi+1)=(xi+1,yi)，di+1=di+2xi+3；(xi+1,yi+1)=(xi+1,yi-1)，di+1=di+2xi+3；參考題下列對于ET表的描述，正確的是_C_;ET表是根據(jù)AET表生成的；在做奇異點處理時，當(dāng)該邊最大y值對應(yīng)的頂點為局部極值點時，邊記錄的第一項：ymax=ymax-1；ET表的第二項為某邊的最小的y對應(yīng)的x值；ET表對

8、水平邊不需要進(jìn)行登記；A1),2) B. 2),4) C.3),4) D. 1),3)參考題能比較容易地找到通過一個點或和一個圓相切的直線的位置的交互技術(shù)是_C_；約束技術(shù)；網(wǎng)格技術(shù)；橡皮筋技術(shù)；操作柄技術(shù)；參考題在_C_模式下，輸入過程和應(yīng)用程序并發(fā)運作。所有輸入數(shù)據(jù)都被存放在一個隊列中；請求；樣本；事件；混合；參考題使用Bresenham直線生成算法畫一條直線：起點和終點分別為A（15，12）和B（30，18），則起點的下一個點的坐標(biāo)(x,y)和誤差p分別為_B_；(x,y) = (16,13)，p = 9；(x,y) = (16,12)，p = 9；(x,y) = (16,13)，p =

9、 -21；(x,y) = (16,12)，p = -21；參考題具有8位幀緩存和10位顏色查找表的光柵顯示器,每次有_D_個不同灰度等級可用1024；512；768；256；參考題下列對于ET表的描述，錯誤的是_B_;AET表是根據(jù)ET表生成的；AET表中要刪掉ymaxyj的邊；ET表的第二項為某邊斜率的倒數(shù)；在做奇異點處理時，當(dāng)該邊最大y值對應(yīng)的頂點為非極值點時，邊記錄的第一項：ymax=ymax+1；ET表對水平邊不需要進(jìn)行登記；A1),2) B. 2),3) C.3),4) D. 1),4)參考題下列說法正確的是_C_；請求模式下，應(yīng)用程序和輸入設(shè)備可以并行工作；等離子顯示器需要不斷刷新

10、；采用射線穿透法的彩色CRT顯示器主要用于畫線顯示器，只能產(chǎn)生有限幾種顏色；4連通區(qū)域也可理解成8連通區(qū)域，兩者的邊界完全相同參考題計算機(jī)圖形系統(tǒng)主要具有哪些功能？分別是怎樣的？ 答：計算功能：圖形的描述、分析和設(shè)計；圖形的平移、旋轉(zhuǎn)、投影、透視等幾何變換；曲線、曲面的生成；圖形之間相互關(guān)系的檢測等；存儲功能：圖形數(shù)據(jù)庫可以存放各種圖形的幾何數(shù)據(jù)及圖形之間的相互關(guān)系，并能快速方便地實現(xiàn)對圖形的刪除、增加、修改等操作；輸入功能：通過圖形輸入設(shè)備可將基本的圖形數(shù)據(jù)（如點、線等）和各種繪圖命令輸入到計算機(jī)中，從而構(gòu)造更復(fù)雜的幾何圖形；輸出功能：圖形數(shù)據(jù)經(jīng)過計算后可在顯示器上顯示當(dāng)前的狀態(tài)以及經(jīng)過圖形

11、編輯后的結(jié)果，同時還能通過繪圖儀、打印機(jī)等設(shè)備實現(xiàn)硬拷貝輸出，以便長期保存；交互功能：設(shè)計人員可通過顯示器或其他人機(jī)交互設(shè)備直接進(jìn)行人機(jī)通信，對計算結(jié)果和圖形利用定位、拾取等手段進(jìn)行修改，同時對設(shè)計者或操作員輸入的錯誤給以必要的提示和幫助。參考題陰極射線管由哪些部分組成？它們的功能分別是什么？答：陰極射線管主要由陰極、電平控制器（即控制極）、聚焦系統(tǒng)、加速系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和陽極熒光粉涂層組成。陰極被燈絲加熱后，會發(fā)出電子（帶負(fù)電荷）并形成發(fā)散的電子云。如果不加控制，電子受到帶正電荷的陽極的吸引轟擊熒光粉涂層時，將漫射整個熒光屏，形成明亮的白光。但是在聚焦系統(tǒng)的作用下，電子云會聚焦成很細(xì)的電子束，

12、在熒光屏的中心形成一個單一的亮點。電平控制器用來控制電子束的強(qiáng)弱，通過改變陰極和控制電平之間的電位差，可調(diào)節(jié)電子束的電流密度，改變所形成亮點的明暗程度。聚焦后的電子束通過加速系統(tǒng)達(dá)到轟擊熒光屏應(yīng)有的速度后，利用偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)（包括水平方向和垂直方向的偏轉(zhuǎn)板）可將電子束精確定位在屏幕的任意位置上。熒光屏內(nèi)表面涂有熒光物質(zhì)，可以吸收電子的動能并轉(zhuǎn)化為光能，產(chǎn)生亮點；參考題什么叫刷新？為什么要進(jìn)行刷新？答：要保持屏幕上有穩(wěn)定的圖像就必須不斷地發(fā)射電子束。刷新一次指電子束從上到下將熒光屏掃描一次。CRT內(nèi)側(cè)的熒光粉在接受電子束的轟擊時，只能維持短暫的發(fā)光，根據(jù)人眼視覺暫留的特性，需要不斷地進(jìn)行刷新才能有穩(wěn)定

13、的視覺效果。參考題液晶顯示器的原理是什么？答：在液晶顯示器中，液晶是灌入兩個列有溝槽的上下夾層之間的。這兩個夾層上的槽互相垂直（相交成90度）。接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來排列，而接近下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向來排列，因此位于兩個夾層之間的液晶分子被強(qiáng)迫處入一種90扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過液晶時最終也被扭轉(zhuǎn)90, 從而可以形成一條完整的光線穿透路徑。但當(dāng)液晶上加一個電壓時，分子不再按照正常的方式排列，而變成豎立的狀態(tài)，使光線不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)而無法通過。參考題簡述彩色CRT顯示器的工作原理答：射線穿透法：這種CRT的熒光屏內(nèi)表面通常涂有兩層熒

14、光物質(zhì)，一層是受電子束激勵而發(fā)出紅色色光的熒光物質(zhì)，另一層則是發(fā)出綠色色光的熒光物質(zhì)。當(dāng)電子束以高速撞擊熒光屏?xí)r，實際能夠產(chǎn)生的顏色取決于該電子束穿透熒光層深淺的能力，即電子束所具有的能量?？装逵成浞ǎ涸谶@種CRT的熒光屏上，分布著顯示的基本單元像素，而在熒光屏后安裝著被稱為蔭罩的金屬板，在金屬板上布滿了對應(yīng)于每個像素的小孔。在CRT內(nèi)按三角形排列安裝了三只電子槍，發(fā)射三條電子束，它們由一個共同的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制，使三條電子束聚焦于蔭罩板的同一個小孔內(nèi)，并穿過小孔轟擊熒光屏。調(diào)節(jié)各個電子槍的電流強(qiáng)度，可改變相應(yīng)熒光點的亮度，即合成色中所占的比例，達(dá)到改變顏色的效果。參考題說明圖形的基本處理流程答：

15、利用各種圖形輸入設(shè)備及軟件或其他交互設(shè)備將圖形輸入到計算機(jī)中，以便進(jìn)行處理；在計算機(jī)內(nèi)部對圖形進(jìn)行各種變換（如幾何變換、投影變換）和運算（如圖形的并、交、差運算等）；處理后，將圖形轉(zhuǎn)換成圖形輸出系統(tǒng)便于接受的表示形式，并在輸出設(shè)備上輸出；在交互式的系統(tǒng)中上述過程可重復(fù)進(jìn)行多次，直至產(chǎn)生滿意的結(jié)果。參考題請敘述三種輸入控制模式的流程。答：請求模式下，用戶在接收到應(yīng)用程序請求后才輸入數(shù)據(jù)；應(yīng)用程序等待用戶輸入數(shù)據(jù)，輸入結(jié)束，才進(jìn)行處理。程序與輸入串行運行。樣本模式下，應(yīng)用程序與輸入設(shè)備將各自獨立運行，信息的輸入和程序中的輸入命令無關(guān)。設(shè)置為取樣模式的設(shè)備將源源不斷地把信息送入數(shù)據(jù)緩存區(qū)，取代原有數(shù)

16、據(jù)，而不必等待應(yīng)用程序的輸入語句。當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行到輸入指令時，就會把相應(yīng)物理設(shè)備當(dāng)前的輸入值作為取樣值加以處理。事件模式下，輸入過程和應(yīng)用程序并發(fā)運作。所有輸入數(shù)據(jù)（或事件）都被存放在一個事件隊列中，該隊列以事件發(fā)生的時間排序。用戶在輸入設(shè)備上完成一個輸入動作（如按一下按鈕等）便產(chǎn)生一個事件，輸入數(shù)據(jù)及該設(shè)備的編號等信息便被存放到事件隊列的節(jié)點中。應(yīng)用程序可到隊列中來查詢和提取與其相關(guān)的事件參考題 圖形：廣義的圖形概念：凡是能夠在人的視覺系統(tǒng)中形成視覺印象的客觀對象都稱為圖形。計算機(jī)圖形學(xué)中的圖形概念是指由點、線、面、體等幾何要素和明暗、灰度（亮度）、色彩等非幾何要素構(gòu)成的，從現(xiàn)實世界中抽象出

17、來的帶有灰度、色彩及形狀的圖或形 RGB模型：由紅、綠、藍(lán)三種顏色組成的原色系統(tǒng)稱為RGB模型。它是定義于某個紅綠藍(lán)顏色坐標(biāo)系統(tǒng)中的單位立方體。 刷新：電子束從上到下將熒光屏掃描一次 隔行掃描技術(shù)：每一幀分為兩個場顯示，每個場只包含一半畫面。兩個場是交錯的，一個場包含所有的奇數(shù)掃描行，另一個場包含所有的偶數(shù)掃描行，兩個場以1/60秒的時間間隔交替顯示 位面：光柵中的每個像素在幀緩存中至少要1位,每個像素1位的存儲容量稱為位面參考題 分辨率：指顯示器在屏幕水平(垂直)方向可顯示多少像素 圓的八分對稱性：圓心位于原點的圓有四條對稱軸x=0、y=0、y=x和y=x，從而若已知圓弧上一點P(x，y)，

18、就可以得到其關(guān)于四條對稱軸的七個對稱點 區(qū)域填充：將區(qū)域內(nèi)的一點(種子)賦予給定的顏色，然后將這種顏色擴(kuò)展到整個區(qū)域內(nèi)的過程 反走樣：為了提高圖形的顯示質(zhì)量，需要減少或消除因走樣帶來的階梯形或閃爍效果，用于減少或消除這種效果的方法稱為反走樣 人機(jī)交互: 是指用戶與計算機(jī)系統(tǒng)之間的通信，它是人與計算機(jī)之間各種符號和動作的雙向信息交換 參考題X值值計算的計算的Y值值顯示的顯示的Y值值00010+0.8=0.8120.8+0.8=1.6231.6+0.8=2.4242.4+0.8=3.2353.2+0.8=4464+0.8=4.8574.8+0.8=5.6685.6+0.8=6.4696.4+0.8

19、=7.27107.2+0.8=88參考題 新的誤差項計算為：6+2(810)=2因為20,所以生成直線下一點的坐標(biāo):X=X+1=1+1=2;Y=Y+1=1+1=2;新的誤差項計算為：2+2(810)=-2因為-20,所以生成直線下一點的坐標(biāo):X=X+1=3+1=4;Y=Y+1=2+1=3;新的誤差項計算為：14+2(810)=10因為100,所以生成直線下一點的坐標(biāo):X=X+1=4+1=5;Y=Y+1=3+1=4;新的誤差項計算為：10+2(810)=6因為60,所以生成直線下一點的坐標(biāo):X=X+1=5+1=6;Y=Y+1=4+1=5;新的誤差項計算為：6+2(810)=2因為20,所以生成直

20、線下一點的坐標(biāo):X=X+1=6+1=7;Y=Y+1=5+1=6;新的誤差項計算為：2+2(810)=-2因為-20,所以生成直線下一點的坐標(biāo):X=X+1=8+1=9;Y=Y+1=6+1=7;新的誤差項計算為：14+2(810)=10因為100,所以生成直線下一點的坐標(biāo):X=X+1=9+1=10;Y=Y+1=7+1=8;到達(dá)終點(10,8)，算法結(jié)束ixiyi坐標(biāo)變化100 x加1，y加1211x加1，y加1322x加1，y不變432x加1，y加1543x加1，y加1654x加1，y加1765x加1，y加1876x加1，y不變986x加1，y加11097x加1，y加1用中點算法生成R=5時的圓。

21、解：起始點坐標(biāo)x=0,y=5; 繪制點(0,5)及其在八分圓中的另外幾個對稱點(0,-5),(5,0),(-5,0)計算初始決策變量值d=1.25-R=1.25-5=-3.75；參考題決策變量d0，由此更新決策變量值為：d=d+2x+3=-3.75+2*0+3=-0.75并更新(X,Y)坐標(biāo)為：X=X+1=0+1=1；Y=Y=5；繪制點(1,5)及其在八分圓中的另外幾個對稱點(1,-5),(5,1),(-5,1),(-1,-5),(-1,5),(5,-1),(-5,-1)決策變量d0，由此更新決策變量值為：d=d+2(x-y)+5=4.25+2*(2-5)+5=3.25并更新(X,Y)坐標(biāo)為：

22、X=X+1=2+1=3；Y=Y-1=5-1=4；繪制點(3,4)及其在八分圓中的另外幾個對稱點(3,-4),(4,3),(-4,3),(-3,-4),(-3,4),(4,-3),(-4,-3)決策變量d0，由此更新決策變量值為：d=d+2(x-y)+5=3.25+2*(3-4)+5=6.25并更新(X,Y)坐標(biāo)為：X=X+1=3+1=4；Y=Y-1=4-1=3；繪制點(4,3)及其在八分圓中的另外幾個對稱點(3,-4),(4,3),(-4,3),(-3,-4),(-3,4),(4,-3),(-4,-3)此時，XY，算法結(jié)束！iXY決策變量決策變量點點0051.25-5=-3.750(0,5),

23、(5,0),(-5,0),(0,-5)115-3.75+2*0+3=-0.750(2,5),(-2,5),(-2,-5),(2,-5),(5,2),(5,-2),(-5,2),(-5,-2)3344.25+2(2-5)+5=3.250(3,4),(-3,4),(-3,-4),(3,-4),(4,3),(4,-3),(-4,3),(-4,-3)4433.25+2(3-4)+5=6.25(3,4),(-3,4),(-3,-4),(3,-4),(4,3),(4,-3),(-4,3),(-4,-3) 掃描線Y=1與多邊形的兩條邊P1P2以及P2P3相交。在邊表中對這兩條邊進(jìn)行登記： P1P2邊：邊： P1P2邊最大的Y值：為P1點對應(yīng)的Y值2，但是注意到P1點為非極值點，所以邊的第一項應(yīng)該為2-1=1； P1P2邊最小的Y對應(yīng)的X值：即P2對應(yīng)的X值5； P1P2邊斜率的倒數(shù):(5-2)/(1-2)=-3； 指針域：指向下一條邊P2P3 ； P2P3邊：邊： P2P3邊最大的Y值：為P3點對應(yīng)的Y值3，但是注意到P3點為非極值點，所以邊的第一項應(yīng)該為3-1=2； P2P3邊最小的Y對應(yīng)的X值：即P2對應(yīng)的X值5； P2P3邊斜率的倒數(shù):(10-5)/(3-1)=2