計算機(jī)圖形學(xué)習(xí)題

-.z計算機(jī)圖形學(xué)局部習(xí)題答案王飛流水線的主要特點(diǎn)是每個基元可以單獨(dú)處理，這樣的構(gòu)造不盡使性能更快，而且降低了內(nèi)存需求，主要缺點(diǎn)是我們不能操控大多數(shù)全局效果，如陰影，反射視幀緩存的深度而定，以幀緩存為深度為1為例，速度為1024*1280*1*72b=11.25MB/s,即讀取一個像素用時倒數(shù)分之1每秒。隔行掃描，72變30.每幀480*640像素的視頻顯示僅含有300K像素〔普屏動畫〕，而2000*3000像素的電影幀有6M像素，約多了18倍的顯示時間，因此需要18倍的時間進(jìn)展渲染。略分別在*方向和y方向上對這個問題進(jìn)展解答。變換是線性的，也就是，*s=a*+b,Ys=cy+d,映射的時候必須保證比例保持不變，即有QUOTE=QUOTE得到*s=u+w*QUOTE同理可得Ys=v+h*QUOTE可以使用掃描線的方式，每一個掃描線對應(yīng)于幀緩存中的一行像素，通過交點(diǎn)的方式判斷點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)部。按照一定的方向觀察掃描線與多邊形的交點(diǎn)，第一個交點(diǎn)是掃描線上接下來一系列在多邊形內(nèi)部的點(diǎn)的起點(diǎn)，第二個交點(diǎn)是離開多邊形的起點(diǎn)，第三個交點(diǎn)又是進(jìn)入的起點(diǎn)。依次進(jìn)展，根據(jù)點(diǎn)在那兩個交點(diǎn)之間即可判斷是否在多邊形內(nèi)。按照一定方向移動掃描線，即可完成對所有點(diǎn)的判斷?？梢缘弥獛彺娴纳疃葹?使用掃描線判斷。每一條掃面線與凸多邊形至多有兩個交點(diǎn)，從一個方向朝另一個方向移動掃描線，掃描完畢，只要中途未出現(xiàn)兩個人以上交點(diǎn)，則為凸多邊形。定義筆畫字體時，最主要的問題是如何描述具有彎曲筆畫和孔的字符，比方字母“a〞和字母“q〞會出現(xiàn)很多潛在的問題，比方，應(yīng)用程序會把對象坐標(biāo)系中不同的點(diǎn)映射到屏幕坐標(biāo)系的一樣位置，第二，屏幕坐標(biāo)系上的點(diǎn)轉(zhuǎn)換回對象坐標(biāo)系時，改點(diǎn)可能會落在用戶窗口以外。使用游戲桿的游戲大多操作比較簡單，共有兩個三位置轉(zhuǎn)換開關(guān)，則可產(chǎn)生九中不同組合的編碼控制信息，進(jìn)而控制游戲的進(jìn)展。略旋轉(zhuǎn)和均勻縮放假設(shè)縮放矩陣為旋轉(zhuǎn)矩陣為〔繞Z軸旋轉(zhuǎn)〕T1=QUOTE*QUOTE=QUOTET2=QUOTE*QUOTE=QUOTET1=T2，得旋轉(zhuǎn)和縮放是可交換的。繞同一個軸的兩個旋轉(zhuǎn)假設(shè)均繞z軸且旋轉(zhuǎn)矩陣分別為QUOTE以及QUOTET1=QUOTE*QUOTE=QUOTET2=QUOTE*QUOTE=QUOTET1=T2,所以繞同一個軸的兩個旋轉(zhuǎn)可交換兩個平移設(shè)平移矩陣分別為QUOTE以及QUOTET1=QUOTE*QUOTE=QUOTET2=QUOTE*QUOTE=QUOTET1=T2,所以兩個平移操作可交換14.在三維仿射變換中有12個自由度，考慮點(diǎn)pQUOTE,該點(diǎn)唄矩陣M轉(zhuǎn)換為QUOTE,因?yàn)槲覀円呀?jīng)有了關(guān)系QUOTE=p,在該式中，p,QUOTE都是未知的，因此，我們可以得到擁有12個未知數(shù)的三個等式，如果我們有四對這樣的點(diǎn)，我們就會有12個含有這12個未知數(shù)的方程，這可以幫助我們找到矩陣M的元素。因此，如果我們知道一個四邊形是如何構(gòu)成的，我們就可以得出仿射矩陣。在二維的情況下，在矩陣M中有6個自由度，但是p和QUOTE只有*和y兩個變量，因此，如果我們知道變換前得三個點(diǎn)一級變換后對應(yīng)的三個點(diǎn)，我們就會得6個含有6個未知數(shù)的等式，因此，在二維情況下，如果我們知道三角形是如何構(gòu)成的，我們就能得到仿射變換。15.所有的正弦項全部取反16.17.18.19.不能，比方，一個正方形，對其先進(jìn)展非一致性的縮放，然后再進(jìn)展旋轉(zhuǎn)，和先進(jìn)展旋轉(zhuǎn)，再進(jìn)展非一致性縮放得到的結(jié)果是不同的。前者變換的結(jié)果是長方體，后者可能會被拉伸成平行六面體，再進(jìn)展平移操作，顯然兩者的結(jié)果不同。20.向量a=u*v是正交的與u和v的，向量b=u*a是正交于u和a的，因此，u,a和b構(gòu)成了一個正交坐標(biāo)系，且b在u和v所確定的平面內(nèi)部。21.日食是物體投影到非平面外表的好例子，任何時候，陰影被投射到曲面上，則就產(chǎn)生了非平面投影。所有的地圖都是曲線投影的例子，如果投影線不彎曲，就不可能把一個彎曲的橢球型外表投影到一個矩形上。22. u的方向等于VPN與VUP叉積所得結(jié)果的方向，然后，v的方向等于u與VPN叉積所得結(jié)果的方向23. COP位于〔0,0，d〕,則產(chǎn)生的投影相當(dāng)于是COP位于〔0,0,0〕時產(chǎn)生的投影沿Z軸正方向移動了d,所以把投影變換矩陣第三行第四列的值加d即可24.25.在定義材質(zhì)屬性時，我們指定的是材質(zhì)的環(huán)境光反射系數(shù)，漫反射系數(shù)，以及鏡面反射系數(shù)，減色是一種依靠反光的色彩模式，能表現(xiàn)出光線被物體吸收掉一局部之后反射回來的剩余光線所產(chǎn)生的色彩。26.27.28.29.圖形：能在人的視覺系統(tǒng)中產(chǎn)生視覺印象的客觀對象圖像：各種圖形和影像的總稱表示方法：最常用的是點(diǎn)陣法，形狀參數(shù)和屬性參數(shù)表示的方法。30.計算機(jī)圖形學(xué)的一個主要應(yīng)用是利用計算機(jī)產(chǎn)生令人賞心悅目的圖形。31.計算機(jī)圖形系統(tǒng)包含留個組成局部，〔1〕輸入設(shè)備〔2〕中央處理單元〔3〕圖形處理單元〔4〕存儲器〔5〕幀緩存〔6〕輸出設(shè)備32.幾何繪制流水線主要分為以下四個步驟：〔1〕頂點(diǎn)處理〔2〕裁剪和圖元組裝〔3〕光柵化〔4〕片元處理33. OpenGL繪制流水線：頂點(diǎn)準(zhǔn)備-頂點(diǎn)著色-細(xì)分曲面著色-幾何著色-圖元裝配-裁剪-光柵化-片段著色-最終圖像生成34.35.36.平行投影：投影中心距離所觀察對象無窮遠(yuǎn)的情況透視投影：與人們觀看物體時所產(chǎn)生的的視覺效果很接近，遠(yuǎn)小近大37.對于平行于坐標(biāo)軸的，先平將旋轉(zhuǎn)軸平移至與坐標(biāo)軸重合，然后進(jìn)展旋轉(zhuǎn)，最后再平移回去。；對于不平行于坐標(biāo)軸的，〔1〕將旋轉(zhuǎn)軸平移至原點(diǎn)，〔2〕再將旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至YOZ平面，〔3〕將旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至與Z軸重合，〔4〕繞Z軸旋轉(zhuǎn)*個角度，〔5〕執(zhí)行〔3〕的逆過程〔6〕執(zhí)行〔2〕的逆過程〔7〕執(zhí)行〔1〕的逆過程38.39. phong光照模型只考慮物體對直接光照的反射作用，認(rèn)為環(huán)境光是常量，，沒有考慮物體之間相互的反射光，物體間富人反射光只由環(huán)境光來表示，phong光照模型屬于簡單光照模型。40.在grouraud著色模型中，對共用一個頂點(diǎn)的多邊形的法向量取平均值，把歸一化之后的平均值作為該頂點(diǎn)的法向量。Phong著色模型是在多邊形內(nèi)部對法向量進(jìn)展插值。41.局部光照模型，每個面的明暗計算彼此獨(dú)立，而全局光照模型可實(shí)現(xiàn)陰影，反射以及對光線的遮擋，更符合實(shí)際情況。42.圖形繪制流水線的根本策略：第一，必須使每個幾何對象都通過圖形繪制系統(tǒng)，第二，必須對顏色緩存中要顯示的每個像素顏色進(jìn)展賦值。43.計算機(jī)圖形系統(tǒng)的主要處理任務(wù)：建模，幾何處理，光柵化，片元處理44. OpenGL根本程序框架：第一局部是初始化局部，主要是設(shè)置一些OpenGL狀態(tài)開關(guān)，如顏色模式的選擇，第二局部設(shè)置觀察坐標(biāo)系下的取景模式和取景框位置大小。第三局部是OpenGL的主要局部，使用OpenGL的庫函數(shù)構(gòu)造集合物體對象的數(shù)學(xué)描述。45.雙緩存機(jī)制：圖形硬件具有兩個幀緩存，其中一個幀緩存用于顯示圖像，稱為前端緩存，另一個用于存儲用戶需要顯示的內(nèi)容，稱之為后端緩存，一旦完成了場景的繪制，就可以交換前端緩存和后端緩存忠的內(nèi)容，然后清空后端緩存并寫入新的繪制數(shù)據(jù)。46.四元數(shù)的運(yùn)算效率比旋轉(zhuǎn)矩陣更高，而且在生成動畫時，還可以通過對四元數(shù)進(jìn)展插值獲得旋轉(zhuǎn)的平滑序列。47.題目：計算機(jī)圖形學(xué)試題圖像生成的流水線方法并不對應(yīng)于物理系統(tǒng)的成像過程，這樣一種非物理的方法主要有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn).〔〕為了以足夠高的速度刷新顯示器以防止閃爍，幀緩存的速度必須足夠快。一個典型的工作站顯示器的分辨率可以是1280*1024.如果每秒刷新72次，則幀緩存的速度必須有多快.這指的是從幀緩存中讀取一個像素可以用多長時間。如果是刷新頻率為60HZ，分辨率為480*640的隔行掃描顯示器呢.〔〕制作電影的35mm膠片所具有的分辨率大約是2000*3000.這樣的分辨率對于制作與電影畫質(zhì)相當(dāng)?shù)碾娨晞赢嬕馕吨裁?〔〕考慮設(shè)計一個二維圖形API，這個API針對的是*個特定應(yīng)用，比方VLSI設(shè)計。列舉出在這個系統(tǒng)中應(yīng)包含的所有圖元和屬性?！病硴Q句話有時需要判斷一個區(qū)域內(nèi)所有的點(diǎn)是否在一個多邊形的內(nèi)部。如果逐個點(diǎn)進(jìn)展測試，則效率是非常低的。請描述可以防止進(jìn)展逐個點(diǎn)測試的一般策略。(E*.2.11)廣告上說*種具有CRT顯示器的圖形系統(tǒng)可以顯示64種顏色的任何一種。請問由此可以得出關(guān)于幀緩存和顯示器質(zhì)量的哪些信息.(E*.2.18)請設(shè)計一個算法來判斷一個二維多邊形是否是凸多邊形。(E*.2.19)解釋在定義筆畫字體時所遇到的問題?！参覀兡軌驕?zhǔn)確地定義這樣一個映射關(guān)系，即把位于對象坐標(biāo)系或世界坐標(biāo)系中的*個點(diǎn)映射到屏幕坐標(biāo)系中的*個位置，但卻不能按相反的方向定義一個逆向映射關(guān)系，這是因?yàn)檎蛴成潢P(guān)系反映的是從三維到二維的變換。然而，假定我們編寫的是一個二維應(yīng)用程序，則這個二維映射關(guān)系可逆嗎.如果利用二維映射關(guān)系把定位設(shè)備確定的屏幕位置映射到與之對應(yīng)的位于對象坐標(biāo)系或世界坐標(biāo)系中的位置，會出現(xiàn)什么問題.〔〕一些用于玩具和游戲的廉價游戲桿一般沒有配置編碼器，它們只包含一對三位置轉(zhuǎn)換開關(guān)。這樣的設(shè)備是如何工作的.〔〕考慮如圖3.25所示的一*桌子，桌面上有兩個相互連接的手臂，并在手臂的末端放置一個傳感設(shè)備。假定兩個手臂的長度固定不變，并通過一個簡單的〔一個自由度〕轉(zhuǎn)軸連接起來。試確定關(guān)節(jié)高度和傳感設(shè)備位置之間的關(guān)系?！病匙C明以下每組變換中的兩個變換都是可交換的：a．旋轉(zhuǎn)和均勻縮放b．繞同一個軸的兩個旋轉(zhuǎn)c．兩個平移〔〕如果只對二維圖形感興趣，則可以用三維其次坐標(biāo)把點(diǎn)表示成p=[*y1]T,把向量表示成V=[ab0]T。求3*3旋轉(zhuǎn)矩陣、平移矩陣、縮放矩陣和剪切矩陣。二維空間中的仿射變換有多少個自由度?！病橙绻褂米笫窒档D(zhuǎn)正方向的定義保持不變，應(yīng)該如何修改旋轉(zhuǎn)矩陣.〔〕證明由旋轉(zhuǎn)和平移組成的任何變換序列都等價于先進(jìn)展一個以原點(diǎn)為不動點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)然后再進(jìn)展一個平移?！病吃诙S空間，可以用方程y=m*+h確定一條直線。求關(guān)于這條直線反射的仿射變換。把這個結(jié)果擴(kuò)展到在三維空間中關(guān)于一個平面反射〔〕求由glRotate確定的旋轉(zhuǎn)矩陣，即假定原點(diǎn)是不動點(diǎn)并且旋轉(zhuǎn)軸的方向和旋轉(zhuǎn)角度由該函數(shù)的參數(shù)給定〔〕我們把一個實(shí)例變換定義的一個平移、一個旋轉(zhuǎn)和一個縮放的乘積。如果改變應(yīng)用這三類變換的順序，還能獲得一樣的效果嗎.〔E*.4.19〕給定兩個不平行的三維向量u和v，如何生成一個正交坐標(biāo)系，使得u是基向量之一并且還有一個基向量也在u和v所確定的平面內(nèi)?！病巢⒉皇撬械耐队岸际瞧矫鎺缀瓮队啊Ｅe出兩個投影的例子，分別說明投影面可以不是平面，投影線也可以不是直線。〔〕如何只利用叉積從VPN、VRP和VUP求出u和v方向.〔〕如果COP不在原點(diǎn)，應(yīng)該如何修改OpenGL投影變換矩陣.假定COP位于〔0，0，d〕，投影平面為z=0.〔〕如果用正交投影來繪制坐標(biāo)軸，則*軸和y軸將位于紙面，但z軸將指出紙面。我們還可以把*軸和y軸之間的夾角畫成90°，z軸與*軸之間的夾角畫成-135°。求這個投影圖所對應(yīng)的投影變換矩陣。〔〕我們在描述外表的材質(zhì)屬性時使用了RGB加色模型，其實(shí)還可以使用減色模型，請問這樣做有什么好處.〔〕證明如果v和l、n、r位于同一平面內(nèi)，則半角滿足：2*$=1考慮下面幾種情形的所有組合：觀察者在近處或遠(yuǎn)處，光源在近處或遠(yuǎn)處，外表是平直的或者彎曲的，漫反射或者鏡面反射。對哪些組合明暗值的計算能夠簡化.對哪種組合使用半角向量會有幫助.請給出理由?！病匙C明為了使觀察者接收到的反射光線強(qiáng)度最大，外表法向量的方向應(yīng)與半角向量h的方向一樣?！病硤D形的表示方法、圖形與圖像概念的內(nèi)涵。簡述計算機(jī)圖形學(xué)的主要應(yīng)用。簡述計算機(jī)圖形系統(tǒng)的主要組成。簡述幾何繪制流水線及主要處理步驟。簡述OpenGL繪制