計算機圖形學(xué)

現(xiàn)代逐程教育

《計算機圖形學(xué)》

課

程

學(xué)

習(xí)

指

導(dǎo)

書

作者：李春雨

本課程主要講授計算機圖形學(xué)基礎(chǔ)知識及其實際應(yīng)用。主要包括計算機圖形學(xué)基本知

識、基本圖形的生成和計算、圖形變換與輸出、圖形輸入與交互技術(shù)、圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)

接口與交換標準、造型技術(shù)、真實感圖形顯示等。本課程配有上機實踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生具有

閱讀、編輯、調(diào)試VC++語言程序的能力。

第1章緒論

(-)本章學(xué)習(xí)目標

了解計算機圖形學(xué)的概念、處理對象、計算機圖形學(xué)的發(fā)展簡史、它的實際應(yīng)用和最

新發(fā)展方向。

(―)本章重點、要點

圖形、圖像的區(qū)別，實際應(yīng)用。

要充分理解圖形圖像的區(qū)別，觀摩典型的圖形軟件、圖像處理軟件。

(三)章節(jié)練習(xí)題

一、判斷題：

1、計算機圖形學(xué)是近40年來迅速發(fā)展起來的具有廣泛應(yīng)用前景的一門新興學(xué)科。()

2、計算機圖形學(xué)的研究內(nèi)容涉及到用計算機對圖形數(shù)據(jù)進行處理的軟件技術(shù)。()

3、計算機圖形學(xué)是真實物體或虛構(gòu)物體的圖形綜合技術(shù)。()

4、圖像處理是景物或圖像的分析技術(shù)，它所研究的是計算機圖形學(xué)的逆過程。()

5、計算機圖形學(xué)的發(fā)展歷史應(yīng)追溯到50年代末期，當時的計算機主要用于仿真。()

6、基于電視技術(shù)的光柵掃描顯示器的出現(xiàn)極大地推動了計算機圖形學(xué)的發(fā)展。()

二、單選題：

1、確定了計算機圖形學(xué)作為一個嶄新的科學(xué)分支的獨立地位的是什么：()

a>Sketchpadb、DAC―Ic、Graphic-1d、CADAM

2、光柵掃描顯示器較之隨機掃描顯示器有以下缺點()

a、價格貴b、不可顯示填充的圖形c、刷新過程與圖形的復(fù)雜程度有關(guān)d、直線有鋸齒

3、基本體素的定義及輸入屬于：()

a、科學(xué)計算可視化b、三維幾何造型技術(shù)c、自由曲線d、三維形體的實時顯示

4、圖像處理是景物或圖像的分析技術(shù)它并不研究：()

a、圖像增強b、模式識別c、虛擬現(xiàn)實環(huán)境的生成d、計算機視覺

5、CAD成為工業(yè)設(shè)計部門不可缺少的工具和熱門技術(shù)，標志著圖形學(xué)的：()

a、推廣應(yīng)用階段b、系統(tǒng)使用化階段c、標準化階段d、智能化階段

6、規(guī)則形體用歐氏幾何加以定義，以下哪一種屬于規(guī)則形體的方法：()

a、分形理論b、隨機插值模型c、基于文法的模型d、特征造型

三、多選題:

1、在光源照射下，根據(jù)物體表現(xiàn)的不同性質(zhì)產(chǎn)生()

a、反射b、折射c、陰影d、高光

2、計算機圖形系統(tǒng)與一般計算機系統(tǒng)相比，具體區(qū)別是：()

a、圖形運算要求CPU有強大的浮點運算能力b、圖形顯示要求有功能強大的顯示能力c、要配備

攝像機d、要配備數(shù)字化儀和掃描儀

3、計算機圖形學(xué)的應(yīng)用包括：()

a、圖形用戶界面b、計算機輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)c、地形地貌和自然資源的圖形顯示d、

過程控制及系統(tǒng)環(huán)境模擬

4、計算機圖形系統(tǒng)要求程序設(shè)計語言具有較強的圖形圖像處理能力，以下語言適用()

a、Cb、C++c、VCd、FORTRAN

5、CAD技術(shù)可應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計和工程設(shè)計，范圍包括：()

a、飛機b、汽車c,服裝d、建筑設(shè)計e、集成電路

6、計算機圖形學(xué)的研究內(nèi)容()

a、基于圖形設(shè)備的基本圖形元素的生成算法b、三維幾何造型技術(shù)c、三維形體的實時顯示

d、科學(xué)計算可視化e、圖像壓縮算法

四、思考題：

1.計算機圖形學(xué)的研究內(nèi)容有哪些？

2.計算機圖形學(xué)與圖像處理的關(guān)系是什么？

3.計算機圖形學(xué)的發(fā)展動向有哪些？

4.真實圖形生成技術(shù)的研究內(nèi)容有哪些？

5.計算機圖形系統(tǒng)有什么特殊性？

第2章基本的圖形生成與計算

(-)本章學(xué)習(xí)目標

掌握直線的生成算法，掌握圓弧、二次曲線的擬合算法，Hermite曲線、三次參數(shù)樣

條曲線、Bezier曲線、B樣條曲線的生成算法、型值點和矩陣表示。理解曲線的光滑、一階

連續(xù)性、二階連續(xù)性。

了解字符的生成，點陣字符、矢量字符的存儲和顯示。

了解區(qū)域填充方法，重點是種子填充法和掃描線填充法，種子填充法要能編程實現(xiàn)。

了解圖形裁剪的原理、方法和實現(xiàn)過程，重點掌握Cohen-Sutherland編碼裁剪法的原

理、方法。

了解三種字符裁剪的方法，掌握多邊形裁剪的方法。

(―)本章重點、要點

1、直線的生成算法。

2、曲線的生成算法。

3、理解掃描線填充實現(xiàn)原理。

(三)章節(jié)練習(xí)題

一、判斷題：

1、在光柵顯示器的熒光屏上生成個對象，實質(zhì)上是往幀緩存寄存器的相應(yīng)單元中填入數(shù)據(jù)。()

2、理想的直線是沒有寬度的，由無數(shù)個點構(gòu)成的集合。()

3、使用DDA算法，每生成一條直線做兩次除法，每畫線中一點做兩次加法。因此，用DDA法生成直

線的速度是相當快的。()

4、直線的Bresenham算法中，直線方向限于la象限的情況下，當直線光柵化時，y每次都增加1

個單元。()

5、二次曲線包括圓、橢圓、拋物線、雙曲線等。()

6、擬合二次曲線的基本技術(shù)是將曲線離散成小直線段，通過連接各直線段來逼近所要的曲線。()

7、對于一般的：次多項式，從理論上講，必定存在著對應(yīng)的參數(shù)方程。()

8、在汽車、飛機、輪船等的計算機輔助設(shè)計中，復(fù)雜曲線和曲面的設(shè)計是一個主要問題。()

9、完全通過給定點列(稱型值點)來構(gòu)造曲線的方法稱為曲線的離散。()

10、活性邊表的采用將多邊形的邊分成兩個子集：與當前掃描線相交的邊的集合，以及與當前的掃描

線不相交的邊的集合。()

11、掃描線填充算法中，put_in_sides」ist子程序的主要功能是按照輸入的多邊形，建立起活性邊

表。()

12、四鄰法的缺點是有時不能通過狹窄區(qū)域，因而不能填滿多邊形。()

13、矢量式字符將字符表達為一個點坐標的序列，相鄰兩點表示一條矢量，字符的形狀便由矢量序列

刻劃。()

14、輪廓字型法采用直線的集合來描述一個字符的輪廓線。()

15、多邊形的剪裁中，如果s,p均在窗邊之外側(cè)，那么，保存p。()

二、單選題：

1、直線光柵化是指()

a、在有限個像素組成的矩陣中，確定最佳逼近于該直線的一組像素b、確定理想的直線c、

發(fā)現(xiàn)逼近直線的像素序列d、都不是

2、x.,=x,+Dx；y“i=y,+Dy在數(shù)學(xué)上稱為:O

a、循環(huán)b、離散c、都不是d、遞歸

3、直線Bresenham算法,ifPDO則：()

a、Pi.i=Pi+2dy-2dxb、Pi.i=Pi+2dy；c、Pm=Pi+dy；d、則Pi,i=Pj+dy-2dx

4、以卜?那一條不是Bresenham算法的優(yōu)點：()

小不用浮點數(shù)，只用整數(shù)b、只做整數(shù)加減法c、不做乘法d、不做除法

5、逐點比較法插補圓弧算法中：()

a、每走完2個單位長度以后，就與應(yīng)畫的圓弧進行比較b、每走完1個單位長度以后，就與應(yīng)

畫的圓弧進行比較c、每走完相應(yīng)單位長度以后，就與應(yīng)畫的圓弧進行比較(1、都不是

6、逐點比較法插補網(wǎng)弧算法中，終點判斷是：。

a、每走一步無，都與終點坐標去比較b、每走一步》,都與終點坐標去比較c、每走一步X

或y,都與終點坐標去比較d、都不是

7、角度DDA法產(chǎn)生圓弧中，為避免累積誤差(c)

a、最后應(yīng)使強迫止于終點b、最后應(yīng)使t>te,強迫止于終點C、最后應(yīng)使t=te,

強迫止于終點d、都不是

8、Bresenham畫圓算法，只產(chǎn)生第I象限的八分之一圓弧，是因為：()

a、圓的對稱性b、圓心坐標在坐標系原點c、提高算法效率d、智能化

9、所謂復(fù)雜曲線和曲面是：()

a、指的是形狀比較復(fù)雜的、不能用二次方程描述的曲線和曲面b、指的是形狀比較復(fù)雜的、能

用二次方程描述的曲線和曲面c、指的是形狀比較復(fù)雜曲線和曲面d、都不是

10、求給定型值點之間曲線上的點稱為()

a、曲線的擬合b、曲線的插值c、曲線的逼近d、曲線的離散

11、求出兒何形狀上與給定型值點列的連線相近似的曲線稱為()

a、曲線的擬合b、曲線的插值c、曲線的逼近d、曲線的離散

12、曲線的逼近中:()

a、不必通過型值點列b、這種曲線通過型值點列c、這種曲線不通過型值點列d、都不是

13、參數(shù)方程將自變量和因變量完全分開：()

a、避免無窮大斜率b、使得參數(shù)變化對各因變量的影響可以明顯地表示c、形狀本質(zhì)上與坐

標系的選取無關(guān)d、形狀本質(zhì)上與坐標系的選取有關(guān)

14、調(diào)和函數(shù)對什么起作用，使在整個參數(shù)域范圍內(nèi)產(chǎn)生曲線的值：()

a、參數(shù)域各分量b、參數(shù)域c、各分量d、邊界條件

三、多選題：

1、連續(xù)的三次參數(shù)樣條曲線要求：

a、每一段都是Hermite曲線b、通過給定點列c、連接處均具有位置的連續(xù)性d、切線向量的連

續(xù)性e、二階導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性

2、三次參數(shù)樣條曲線兩端的邊界條件有多種形式,常用的約束條有

a、自由端b、折射端c、拋物端d、夾持端

3、Bezier曲線中，伯恩斯坦(Berstein)多項式，稱為：

a、基底函數(shù)b、調(diào)和函數(shù)c、插值函數(shù)d、過程函數(shù)

4、Bezier曲線具有許多優(yōu)點，但是存在以下問題

a、特征多邊形頂點的數(shù)量決定了Bezier曲線的階次b、是不夠靈活的c、Bezier曲線段不

具備局部修改的可能性d、改變其中某一頂點的位置對整個曲線沒有影響

5、掃描線填色算法有以卜.幾個問題需要解決或改善

a、基于圖形設(shè)備的基本圖形元素的生成算法b、左、右頂點處理c、水平邊處理d、掃描

線與邊的求交點方法e、減少求交計算

6、活性邊表中每個元素的內(nèi)容包括：

a、來源b、邊的max(x)值c、與當前掃描線相交點的x坐標值d、邊的y方向當前總長e、

邊的斜率倒數(shù)

7、種子填色算法中，四鄰法的缺點是：

b、有時不能通過狹窄區(qū)域b、不能填滿多邊形c,有時要填出多邊形的邊界d、測試點太多

8、使用點陣式字符時

a、需將字庫中的矩形點陣拷貝到buffer中指定的單元中去b、可做任意角度的旋轉(zhuǎn)c、專門的

硬件來完成d、專門的軟件來完成

9、矢量式字符將字符表達為一個點坐標的序列，可以接受以卜.操作：

a、放大b、可用于繪圖機輸出c、透視d、旋轉(zhuǎn)

10、字型輪廓矢量法字型技術(shù)具有以下特點：

a、保證了還原的字符質(zhì)量b、字型數(shù)據(jù)量大c、任意地放大d、進行花樣變化

11、直線的剪裁中，直線和窗口的關(guān)系可以分為如卜.：

a、整條直線在窗口之內(nèi)b、關(guān)系模糊c、整條直線在窗口之外d、部分直線在窗口之內(nèi)

12、直線剪裁算法以區(qū)域編碼為基礎(chǔ)，編碼的優(yōu)點是：

a、都是b、容易將不需剪裁的直線挑出c、對可能剪裁的直線縮小了與之求交的邊框范圍

d、容易將需剪裁的直線挑出

13、直線編碼剪裁算法中,done變量的意義是：

a、直線兩端坐標b、兩端點的編碼c、是否需顯示的標志d、是否剪裁完畢的標志

14、多邊形的剪裁中，多邊形各頂點的處理規(guī)則如E：

a、如果s,p均在窗邊之內(nèi)側(cè)，那么，舍去pb、如果s在窗邊內(nèi)側(cè)，p在外側(cè)，那么，求出

sp邊與窗邊的交點I,保存I,舍去pc、如果s,p均在窗邊之外側(cè)，那么，舍去pd、如果s在

窗邊之外側(cè)，P在內(nèi)側(cè)，那么，求出sp邊與窗邊的交點I,依次保存I和p法

四、思考題：

1、簡述DDA直線生成算法的原理。

2、用參數(shù)方程描述自由曲線具有什么優(yōu)點？為什么通常都用三次參數(shù)方程來表示自由曲線？

3、簡述三次參數(shù)樣條曲線常用的3種邊界條件及其含義。

4、簡述第la象限內(nèi)的直線Bresenham算法思想

5、寫出B樣條曲線的數(shù)學(xué)表達式以及三次B樣條曲線的基底函數(shù)。

6、簡述Cohen-Sutherland直線剪裁算法的思想。

7、多邊形的剪裁中生成新的多邊形頂點的處理規(guī)則是什么？

8、、已知多邊形各頂點坐標為：(4,5),(4,7),(10,9),(14,5),(10,4),(8,5)及(4,5)。

在用掃描線算法對其實現(xiàn)掃描填充時，請寫出ET及全部AET的內(nèi)容。

第3章圖形變換

(-)本章學(xué)習(xí)目標

理解二維及三維幾何變換的原理，熟悉幾何變換的應(yīng)用；

理解窗口區(qū)、視圖區(qū)的概念，掌握從窗口區(qū)到視圖區(qū)的坐標變換。

重點掌握用齊次坐標表示二維和三維坐標的方法，用齊次坐標矩陣乘法實現(xiàn)坐標變換的

方法，用矩陣級聯(lián)乘法實現(xiàn)復(fù)雜坐標變換的方法。掌握平移、旋轉(zhuǎn)、比例、對稱、錯切變換,

以及這些變換的組合，矩陣中對應(yīng)這些變換的子陣部分。

理解三維形體從造型到屏幕輸出的過程，過程中使用的5個坐標系，局部坐標系、世界

坐標系、觀察坐標系、成像面坐標系、屏幕坐標系，它們的定義、它們之間的變換原理和變

換矩陣。

(二)本章重點、要點

理解幾何變換、視象變換的定義、區(qū)別。重點掌握幾何變換中的：平移、旋轉(zhuǎn)、比例變

換。理解用齊次坐標矩陣乘法實現(xiàn)幾何變換的方法。

重點掌握視象變換中的：窗口區(qū)到視圖區(qū)的坐標變換。

掌握三維形體從造型到屏幕輸出的過程。

掌握觀察坐標系的定義，它的建立和三坐標軸的確定方法，它的用處。理解規(guī)范化投影

空間的定義，從裁剪空間到規(guī)范化投影空間的轉(zhuǎn)換方法和過程，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的變換矩陣。

了解在規(guī)范化投影空間中進行三維裁剪的原理、方法和過程。

（三）章節(jié)練習(xí)題

一、判斷題：

1、兒何變換是在坐標系不變的情況下，由形體的兒何位置或者比例改變而引起的變換。（）

2、視象變換是形體本身不動，所處的坐標系在變換。（）

3、對一個多邊形實施比例縮放，是把多邊形的每一個頂點的坐標值（X,Y）都乘上變比因子3和S、。

（）

4、比例變換中，如果力和Sv的數(shù)值相等，變比形成的形體保持相對的比例關(guān)系。（）

5、對一個圓進行變比，只需要調(diào)整半徑和確定新的圓心位置。（）

6、把一個二維的坐標位置點（X,Y）表示成一個三維的坐標點，即稱為點的齊次坐標。

（）

7、用戶域是指程序員用來定義草圖的整個自然空間（WD）。（）

8、屏幕域是設(shè)備輸出圖形的最大區(qū)域，是有限的整數(shù)域。任何小于或等于屏幕域的區(qū)域都稱為視圖

區(qū)。（）

9、三視圖（正視圖、俯視圖、側(cè)視圖）均屬斜平行投影。（）

10、透視投影中，主滅點數(shù)是和投影平面切割坐標軸的數(shù)量相對應(yīng)的。（）

二、單選題：

1、下述哪種描述正確：

a、兒何變換是坐標系不動，形體相對坐標系在變化b、；視象變換是坐標系不動，形體相對

坐標系在變化c、幾何變換是形體本身不動，所處的坐標系在變換。d、都不是

2、視象變換是將形體從原坐標系變換到便于觀察的另一坐標系也稱為：

a、變比b、平移c、坐標系變換d、觀察變換或取景變換

3、對二維圖形變換采用3X3的矩陣，是因為：

a、考慮到通用性b、這些變換采用的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是線性方程組和矩陣c、線性方程組d、矩

陣

4、對一個多邊形實施變比變換是把：

a、多邊形的邊長都乘上變比因子Sb、多邊形的每個邊界頂點的坐標值（X,Y）都乘上變比

因子Sc、多邊形的每一個邊界頂點的坐標值（X,Y）都乘上變比因子&和S、d、都不是

5,二維圖形的變換中，更為有效的計算最終坐標的方法：

a、可以采用矩陣形式來表示變換方程b、采用矩陣方法直接從初始坐標計算得到最終坐標c、

分解每?步的基本變換d、都不是

6、在斜平行投影中，投影平面一般?。?/p>

a、任意平面b、斜平面c,坐標平面d、都不是

7、任何??束不平行于投影平面的平行線的透視投影將匯聚成?點，稱之為滅點，主滅點是：

a、在坐標軸上的滅點b、在坐標平面上的滅點c、在任意軸上的滅點d、都不是

8、引入觀察坐標系的原因是：

a、人們往往要求物體不動，讓視點在以形體為中心的球面上變化b、觀察形體各個方向上的

形狀c,在透視投影中的要求d、觀察形體各個方向上的投影

9、把斜四棱臺裁剪空間變成正四棱臺裁剪空間的變換的第一步是：

a、將投影中心平移到原點b、將用戶坐標系變換到觀察坐標系c、作錯切變換d、都不是

10、把斜四棱柱裁剪空間變成正四棱柱裁剪空間的變換的第二步是：

a、將觀察參考點平移到原點b、將用戶坐標系變換到觀察坐標系c、作錯切變換d、都不

是

三、多選題：

1、幾何變換包括：

a、旋轉(zhuǎn)b、移動c,三階導(dǎo)數(shù)d、圖形的放縮

2,圖形變換包含哪幾種：

a、每一段變換b、視象變換c、幾何變換d、切線變換

3、關(guān)于變比因子&、S、哪些說法正確：

a、大于1時，形體被放大b、這兩個值小于1時，形體尺寸減小c、這兩個值相等時，形體尺

寸減小d、Sx、S、的值可以是任意正數(shù)

4、如果不是針對原點，而是針對另外一個固定參考點進行變比變換，哪些說法正確：

a、該點的坐標（X“YQ可以選圖形的?個頂點b、這個點在變比變換后也保持不變c、這個點

在變比變換后改變d、該點的坐標只能是圖形的一個頂點

5、旋轉(zhuǎn)變換的參考點可以設(shè)置在形體的邊界內(nèi)部或者外部的任意位置，哪些說法正確：

a、特征多邊形頂點的數(shù)量決定了b、如果參考點位于形體邊界內(nèi)部，結(jié)果是該形體繞這個內(nèi)部

點而旋轉(zhuǎn)c、如果參考軸心在邊界外部，形體上所有的點都相對于這個軸心沿著?條圓形路徑旋轉(zhuǎn)d、

改變其中某?頂點的位置對整個形體有影響

6、旋轉(zhuǎn)計算的效率上進行改進的原因是：

a、基于圖形設(shè)備的基本圖形元素的生成算法b、由了旋轉(zhuǎn)對形體上的每一個點都必須進行三角

函數(shù)等運算，所以，運算所需時間就可能變得相當長c、需要很小的旋轉(zhuǎn)角度d、三角函數(shù)可以用

個近似值來替換e、近似而引起的誤差將隨著旋轉(zhuǎn)角度的減小而減小

7,關(guān)于窗口區(qū)，哪些說法正確：

a、選擇不同的窗口，可以看到不同的景物b、選擇不同的窗口，可以看到相同的景物c、窗

口區(qū)通常是圓形域d、窗口區(qū)通常是矩形域

8、關(guān)于視圖區(qū)，哪些說法正確：

a、任何小于或等于屏幕域的區(qū)域都稱為視圖區(qū)b、在屏幕域中用設(shè)備坐標來定義c、視圖區(qū)一般

定義成矩形d、專門的軟件來完成

9、當點從NDC到DC作變換時，應(yīng)解決哪些問題：

a、要考慮x,y方向上的實際象素數(shù)b、可用于繪圖機輸出c、NDC空間具有的幾何一致性不一

定在DC空間中成立d、在實際應(yīng)用中NDC和DC的方向相反

10、相對于參考點F作比例變換、旋轉(zhuǎn)變換的過程可分為哪兒步：

a、把坐標系原點平移至參考點Fb、任意地放大c、在新坐標系卜相對原點作比例、旋轉(zhuǎn)變換d、

將坐標系再平移回原點

四、思考題：

1、平行投影空間是如何定義的？其正規(guī)化的步驟有哪些？

2、透視投影空間是如何定義的？其正規(guī)化的步驟有哪些？

3、簡述兩類圖形變換的區(qū)別。

4、為何采用齊次坐標來表示坐標位置，寫出兩維基本變換方程的矩陣表示。

5,試推導(dǎo)窗口區(qū)到視圖區(qū)的坐標變換方程。

6、寫出用戶定義的兩維圖形從窗口區(qū)到視圖區(qū)的輸出過程。

7、設(shè)定投影方向矢量為（加力，々），求由此定義任意方向的斜平行投影方程。

第4章數(shù)據(jù)接口與標準

（-）本章學(xué)習(xí)目標

介紹圖形軟件系統(tǒng)，包括圖形軟件的組成、基本圖形軟件、圖形軟件與操作系統(tǒng)及其它

應(yīng)用軟件的關(guān)系。理解標準化工作的意義，觀摩DXF文件。

（二）本章重點、要點

1、掌握DXF文件的結(jié)構(gòu)。

2、理解STEP數(shù)據(jù)交換標準。

（三）章節(jié)練習(xí)題

一、判斷題：

1、GKS標準提供了能夠順序讀寫，用于長期存貯（傳輸）圖形信息的機制，稱為GKSM。（）

2、1985年，第一個國際計算機圖形信息標準及計算機圖形核心系統(tǒng)（GKS）正式頒布。（）

3、GKSM的內(nèi)容和格式是GKS標準的組成部分。()

4、CGM提供了一個在虛擬設(shè)備接口上存貯與傳輸圖形數(shù)據(jù)及控制信息的機制。()

5、CGI是設(shè)備級的計算機圖形標準，它規(guī)定了一個CGI實現(xiàn)和CGI用戶之間的接口。()

6、開發(fā)IGES是為了能在計算機繪圖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫上進行數(shù)據(jù)交換。()

7、DXF是具有專門格式的ASCII碼文本文件。AutoCAD可以用DXFFOUT命令生成它，也或以用DXFIN

命令讀入它。()

8、?個完整的DXF文件是由四個段和個文件結(jié)尾組成的。()

9、AutoCAD系統(tǒng)允許在一個DXF文件中省略許多項并且仍可獲得一個合法的圖形。()

10、產(chǎn)品生命周期不包括產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用、維護、報廢等。()

二、單選題：

1、為了能在GKS中以?致和容易使用的方式來處理各種事務(wù)：

a、GKS采用通常的文件管理方式來處理元文件b、離散c、GKS沒有采用通常的文件管理方

式來處理元文件，而是把它做為工作站來處理d、都不是

2、元文件的寫、讀分別對應(yīng)GKS元文件輸出工作站M0和GKS元文件輸入工作站MI：

a、M0種類的工作站完成GKS元文件的建立b、MI種類的工作站完成GKS元文件的建立c、

一個GKS元文件的建立通過MI種類的工作站來完成d、都不是

3、所有GKS的圖形信息在執(zhí)行一系列的GKS功能如何寫入指定M0工作站的GKSM中：

a、自動地b、非自動地c,半自動地d、都不是

4、獲得項目類型的GKS功能負責(zé)檢查GKSM中當前項目的類型及其數(shù)據(jù)記錄的長度

a、并把該類型返回給應(yīng)用程序b、并把長度返回給應(yīng)用程序c、并把該類型和長度返回給應(yīng)

用程序d、都不是

5、CGM標準是由一套標準的與設(shè)備無關(guān)的定義圖形的什么組成：

a、語法元素b、詞法元素c,語法和詞法元素d、都不是

6、一個CGI的實現(xiàn)叫做對象，對象是：

a、硬件設(shè)備也可以是一個程序b、硬件設(shè)備c、一個程序d、都不是

7、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準IGES的制訂,基于何種原因：

a、產(chǎn)品模型在計算機內(nèi)部的表達相同b、企業(yè)間的產(chǎn)品信息的交換c、不同的CAD/CAM系統(tǒng)間

以兼容的方式交換產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)d、離散

8、關(guān)于IGES元素，哪一種描述不正確：

a、至少要支持產(chǎn)品的兒何數(shù)據(jù)、標注和數(shù)據(jù)組織方式的通信b、將產(chǎn)品數(shù)據(jù)看作元素的文件c、

每個元素是獨立于應(yīng)用的d、元素類型始終不變

9、在IGES標準中定義的元素有幾類：

a,6b、5c、4d、7

10、關(guān)于DXF,哪一種描述不正確：

a、為AutoCAD系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)文件b、具有專門格式的二進制文件c、AutoCAD可以用DXFF0UT

命令生成它，也或以用DXFIN命令讀入它d、一個完整的DXF文件是由四個段和一個文件結(jié)尾組成的

三、多選題：

1、項目是GKSM的基本信息單位,其中項目首部包括：

a、任選‘GKSM'b、項目類型c、項目數(shù)據(jù)記錄的長度d、切線向量的連續(xù)性e、二階導(dǎo)數(shù)的

連續(xù)性

2、項目是GKSM的基本信息單位,介于兩個項目之間的下述哪些信息做為對話獲取記錄下來：

a、工作站控制項目和消息項目b、屬性項目c、拋物端d、圖段項目

3、一個GKSM的輸入由GKSM輸入工作站（MI種類工作站）的哪些過程完成：

a、打開b、啟用c、停用d、關(guān)閉

4、對于GKSM中每個項目的輸入，依次通過如下哪兒個動作完成

a、獲得項目類型b、讀入項目c、解釋項目d、改變其中某頂點的位置對整個曲線沒有

影響

5、關(guān)于CGM哪一些描述正確：

a、提供了?個在虛擬設(shè)備接口上存貯與傳輸圖形數(shù)據(jù)及控制信息的機制b、CGM的作用類似于

GKSMc、CGM不像GKSM只局限于GKS生成的圖形d、適用性不強e、大部分的二維圖形軟件都能夠

通過CGM進行信息存貯和交換

6、CGM標準分為四部分，第一部分是功能描述：

a、非元素標識符b、邊的值c、元素標識符d、語義說明e、參數(shù)描述

7、關(guān)于CGI哪一些描述正確：

b、不是應(yīng)用程序接口的交互式計算機圖形標準b、對出錯處理和調(diào)試只提供了最小支持c、有

時要填出多邊形的邊界d、規(guī)定了發(fā)送圖形數(shù)據(jù)到設(shè)備的輸出和控制功能

8、為了使應(yīng)用程序創(chuàng)建、保存、修改和顯示圖形，CGI提供了管道機制。CGI的管道分為

a、圖形對象管道b、光柵管道c、輸入管道d、輸出管道

9、CGI圖段功能集定義了圖形對象組合到圖段中的方法有：

a、圖段操作b、可用于繪圖機輸出c、圖段屬性d、圖段查詢

10、一個完整的DXF文件是由哪幾個段和一個文件結(jié)尾組成的:

a、標題段b、表段c、塊段d、元素段

四、思考題：

1.列舉ISO頒布的主要計算機圖形信息標準。

2.IGES和STEP之間有何共同點和不同點？

3.什么是拓撲，包括那些要素？

4.試述STEP中全局產(chǎn)品模型的基本概念。

5.簡述DXF的概念。

第5章三維形體的表示

（-）本章學(xué)習(xí)目標

熟悉各種曲面的表示方法和它們的矩陣表示式，主要熟悉孔斯（Coons）曲面、貝塞爾

（Bezier）曲面、B樣條曲面，它們的生成算法、型值點、邊界條件和它們的屬性。

熟悉三維實體的定義和正則形體的定義，理解生成正則形體的集合運算和集合成員分類。掌

握實體的邊界表示法（Brep）和構(gòu)造實體幾何法（CSG）,它們的生成原理及算法、支持開發(fā)

程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。了解掃描表示法的八叉樹表示法。

（―）本章重點、要點

理解三維形體在計算機內(nèi)表示方法，掌握三維空間中曲面的表示和實體的表示方式及保

存信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

重點掌握：曲面的表示、實體的表示。

（三）章節(jié)練習(xí)題

一、判斷題：

1、構(gòu)造一般物體要將它的形體描述信息按照特定的表示形式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲在計算機內(nèi)，然后再應(yīng)

用造型技術(shù)在計算機上顯示圖形。（）

2、Bezier是最早提出用擬合方法來表示彎曲曲面，用人機對話方式進行曲面設(shè)計的開拓者。（）

3、孔斯構(gòu)造曲面的基本思想是：首先用給定的邊界曲線定義小的曲面片，然后由這些小的曲面片，

按照在邊界上要滿足一定的連續(xù)性要求，拼接成曲面。（）

4、使用邊界信息和調(diào)和函數(shù)構(gòu)造曲面片的邊界曲線，只要選擇正確的調(diào)和函數(shù)和適當?shù)倪吔缧畔⒕?/p>

可構(gòu)造出滿足一定的連續(xù)性要求的曲面。（）

5、雙三次曲面的主要缺點是必須給定矩陣中的16個|句量，才能唯一確定曲面片的位置和形狀.（）

6、Fergson曲面片在連接邊界上只能實現(xiàn)C'連續(xù)，但是，它易于構(gòu)造，在許多應(yīng)用場合也能滿足要

求。（）

7、Bezier曲面片是由特征多面體的頂點決定的。（）

8、雙三次B樣條曲面的優(yōu)點是極其自然地解決了曲面片之間的連續(xù)性問題。只要將曲面片的特征多

面體頂點網(wǎng)格沿某一方向延伸一排，即可以產(chǎn)生另一個曲面片。。

9、雙三次B樣條曲面的基本性質(zhì)自然地保證了二者之間實現(xiàn)C?連續(xù)，無需附加其它條件。()

10、環(huán)是有序、有向邊(直線段或曲線段)組成的面的封閉邊界。環(huán)中的邊不能相交，相鄰兩條邊共

享一個端點。＜)

:、單選題：

1、實體之間的集合運算包括：

a、處理b、離散c、并、差d、都不是

2、特征造型是面向制造全過程，實現(xiàn)什么的重要手段：

a、CAD/CAM集成b、CADc、CAMd、都不是

3、復(fù)雜現(xiàn)象的自相似性是指：

a、將其中的一部分放大會得到與原來部分基本一致的形態(tài)b、它們都有無窮的細節(jié)c、測量

尺度的減少都會得到更多的細節(jié)d、都不是

4、哪?個不是分形造型的常用模型：

a、隨機插值模型b、MI模型c、粒子系統(tǒng)模型d、正規(guī)方法模型

5、利用同一物體的兩幅不同角度的透視圖像來進行三維重建稱為：

a、語法元素b、體繪制技術(shù)c、從二維圖像信息構(gòu)造三維形體d、都不是

6、B樣條曲面是誰的拓廣：

a、B樣條曲線b、Bezier曲線c、單獨d、都不是

7、雙三次B樣條曲面片：

c、m=n=3＞由4X4個頂點構(gòu)成特征多面體b、m=n=4,由4X4個頂點構(gòu)成特征多面體c、

m=n=3,由3X4個頂點構(gòu)成特征多面體d、都不是

8、三維正則形體是指：

a、由內(nèi)部點構(gòu)成的點集的閉包就是正則集b、將產(chǎn)品數(shù)據(jù)看作元素的文件c、每個元素是獨立

于應(yīng)用的d、三維空間中點集的正則集

9、非自相交性是指：

a、實體的表面能自相交b、實體的表面不能自相交c、表面不能相交d、都不是

10、歐拉公式檢驗實體的何種性質(zhì)：

a、連通性b、閉合性c、可定向性d、有界性

三、多選題：

1、幾何造型中的基本元素包括：

d、點b、體c、邊d、面

2、體素是可以用有限個尺寸參數(shù)定位和定形的體，定義形式有：

a、可用?些確定的尺寸參數(shù)控制其最終位置和形狀的一組單元實體b、由參數(shù)定義的一條（或一

組）截面輪廓線沿一條（或一組）空間參數(shù)曲線作掃描運動而產(chǎn)生的形體c、拋物端d、用代數(shù)半空間定

義的形體

3、單?的線框造型存在著幾個缺陷：

a、打開b、用三維線框模型表示三維物體常常具有二義性c、三維線框模型也易于構(gòu)造出無效形

體d、三維線框模型表示不出曲面的廓線

4、一個實體的表面必須具有的性質(zhì)有：

a、非自相交性b、閉合性c、有界性d、改變其中某頂點的位置對整個曲線沒有影響

5、在三維空間中，給定一個實體G后，空間點集就被分為哪三個子集：

a、該實體的內(nèi)部點集b、該實體之外的點集c、為圖形設(shè)備接口標準化創(chuàng)造條件d、該實

體的邊界上的點集

6、邊界表示法的概念包含：

a、非元素標識符b、邊的值c、點是邊的邊界d、平面多面體是三維空間物體的邊界e、

平面多邊形是平面多面體的邊界

7、關(guān)于翼邊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，哪一些描述正確：

a、最早是由美國斯坦福大學(xué)的B.G.Baumgart.等人提出來的b、這種結(jié)構(gòu)以每一條邊為核

心c、每一個面也有一個指針，反過來指向它的一條邊d、調(diào)整

8、關(guān)于半邊結(jié)構(gòu)，哪一些描述正確：

a、圖形對象管道b、采用層次結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)c、為邊定義?個指向其半邊的方向d、輸出管道

9、半邊結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)分為五個層次，他們包括：

a、Solidb、HaIfEdgec、Faced、Vertex

10、八叉樹結(jié)構(gòu)表示空間實體，具有許多優(yōu)越性，概括說起來有哪一些：

a、八叉樹表示所需存儲容量較大b、易于實現(xiàn)消隱及顯示輸出c、易于計算物體的性質(zhì)d、易于

檢杳空間之間是否碰撞

四、思考題：

1、試推導(dǎo)出由頂點向量、頂點處的切線向量以及扭矢表示的雙三次曲片面方程。

2,寫出Bezier曲面的數(shù)學(xué)表示式。

3、寫出B樣條曲面的數(shù)學(xué)表示式。

4、曲面片的連接應(yīng)遵循什么條件呢？

5、三維正則形體的定義是什么？

6、什么是半邊結(jié)構(gòu)？

7、如果我們要構(gòu)造2X2個雙三次B樣條曲面片組，問需要多少個控制點？如要構(gòu)造3X3及4X4

的雙三次B樣條曲面片組呢？

第6章真實感圖形的顯示

(-)本章學(xué)習(xí)目標

學(xué)習(xí)消隱技術(shù)，掌握各種消隱算法，重點掌握深度緩存算法，掃描線算法，了解多邊形

區(qū)域排序算法和列表優(yōu)先法。理解它們的算法原理、需要的內(nèi)存大小、時間復(fù)雜度和具體處

理過程。

掌握真實感圖形生成技術(shù)，了解點光源、平行光，漫射光等各種光源，漫反射、鏡面反

射、透視等涂色算法，重點掌握簡單光反射模型，掌握紋理、圖案的描繪。了解整體光照模

型和光線跟蹤算法，算法原理與各種計算公式。理解對涂色的修改和明暗處理。

(―)本章重點、要點

1、深度緩存算法。

2、簡單光反射模型，表面圖案與紋理。

3、顏色空間的基本概念。

(三)章節(jié)練習(xí)題

一、判斷題；

1、對象空間的方法是將對象投影后分解為像素，按照?定的規(guī)律，比較像素之間的z值，從而確定

其是否可見。()

2,凹多面體的隱藏線消除比凸多面體的隱藏線消除要簡單。()

3、深度緩存算法需要二個數(shù)組：一是深度緩存數(shù)組ZB,另一個是顏色屬性數(shù)組CB,這兩個數(shù)組的

大小和屏幕的分辨率有關(guān)。()

4、物體表面的色彩和明暗變化主要與兩個因素有關(guān)，即光源特性和物體表面特性。()

5、漫射光線的情況下，物體表面的色彩明暗與表面的形狀無關(guān)，僅與表面的反射系數(shù)有關(guān)。()

6、Phong光滑化方法不是采用亮度插值，而是采用法線方向插值。()

7、表面圖案的描繪用于表示細微的凹凸不平的物體表面，如布紋、植物和水果的表皮等等。()

8、物體的顏色僅與物體本身、光源有關(guān)系。()

9、格拉斯曼(H.Grassmann)定律表明，從視覺的角度，顏色包含三個要素：色調(diào)(hue)、飽和度

(saturation)和亮度(lightness)。()

10、紅、綠、藍(RGB)顏色模型通常用于彩色陰極射線管和彩色光柵圖形顯示器。它采用直角坐標

系。紅、綠、藍原色是減性原色。()

二、單選題：

1、平面方程為aix+biy+ciz+di=O,則平面法向量為：

a、(a,b,c)b、(ai,bi,ci,di)c、(ai,bi,ci)d、都不是

2、凹多面體的隱藏線消除當中，包圍盒檢驗指的是：

a、將覆蓋多邊形投影的最小矩形與線段投影作隱藏關(guān)系判斷b、，當線段與該矩形有交點或線

段落在矩形中時，才進行隱藏性的判別。c、將覆蓋多邊形投影的矩形與線段投影作隱藏關(guān)系判斷d、

都不是

3、用區(qū)域排序算法消隱，需要用到一個多邊形裁剪算法，這種裁剪算法能處理：

a、凸多邊形，凹多邊形，內(nèi)部有空洞的多邊形b、凸多邊形c、凹多邊形d、都不是

4、區(qū)域排序算法中，被裁剪多邊形被分為兩個乃至多個多邊形，其中落在裁剪多邊形外的多邊形叫

做：

a、內(nèi)部多邊形或外部多邊形；b、外部多邊形c、內(nèi)部多邊形d、正規(guī)方法模型

5、掃描線算法是：

a、多邊形填充算法b、活性邊表法c、改進的Z-buffer算法d、都不是

6、各色光對總光強的貢獻權(quán)值大小次序依次為：

a、G,R,Bb、R,G,Bc、G,B,Rd、都不是

7、設(shè)置漫射光源是為了：

a、產(chǎn)品模型在計算機內(nèi)部的表達相同b、使得物體的暗部不至于為漆黑?片c、簡化復(fù)雜的反

光效果計算d、簡化計算

8、在直射光線照明下，物體表面的明暗隨什么變化：

a、入射光線Isb、法矢量c、每個元素是獨立于應(yīng)用的d、表面法矢量和入射光線的夾角I

的改變

9、在計算機圖形學(xué)中，曲面體(例如球)通常是用什么表達的：

a、實體的表面b、多面體來逼近c、表面d、都不是

10、Phong光滑化方法采用何種插值：

a、連通插值b、亮度插值c,法線方向插值d、有界插值

三、多選題：

1、區(qū)域排序算法的步驟包括：

e、進行初步深度排序b、選擇當前深度最小的多邊形為裁剪多邊形c、用裁剪多邊形對那

些深度值更大的多邊形進行裁剪d、選擇下?個深度最小的多邊形作為裁剪多邊形

2、Z-buffer算法中，要盡快判斷出哪些點落在一個多邊形內(nèi)，應(yīng)用了哪些相關(guān)性：

a、點與點水平相關(guān)性b、點與點垂直相關(guān)性c、拋物端相關(guān)性d、形體相關(guān)性

3、深度緩存算法的特點有哪些：

a、打開b、占用的存儲單元太多c、Z緩沖器算法已被硬化d、許多顯示加速卡都支持這一算法

4、物體表面特性包括如下內(nèi)容：

a、相交系數(shù)b、反射系數(shù)c、透射系數(shù)d、表面方向

5、直射光線的情況下，物體表面會發(fā)生哪些反射：

a、內(nèi)部反射b、漫反射c、條件反射d、鏡面反射

6、Gourand光滑方法包含：

a、非元素亮度b、邊的亮度值c、計算出多面體頂點的法線方向d、由兩頂點的亮度，插

值得出棱上各點的亮度e、由棱上各點的亮度，插值得出面上各點的亮度

7、從視覺的角度，顏色包含哪三個要素：

f、色調(diào)b、飽和度c、純度d、亮度

8、顏色三要素在光學(xué)中也有對應(yīng)的術(shù)語：

a、亮度b、輝度c、純度d、主波長

9、使用CMY顏色系統(tǒng)的是：

a、顯示器b、平移掃描體c、靜電或噴墨繪圖儀d、復(fù)印機

10、HSV模型對應(yīng)于畫家配色的方法，它的含義是：

a、在一種純色中加入白色以改變色濃b、加入黑色以改變色深c、加入不同比例的白色，黑色即

可獲得各種不同的色調(diào)。d、加入黑色以改變色濃

四、思考題：

1、物體表面的顏色由哪些因素決定？

2、在CMY坐標系里找出與RGB坐標系的顏色(0.2,1,0.5)相同的坐標。

3、在RGB坐標系里找出與CMY坐標系的顏色(0.15,0.75,0)相同的坐標。

4、如果使用每種基色占2比特的直接編碼方式表示RGB顏色的值，每?像素有多少種可能的顏色？

5、為什么很多彩色打印機使用黑色顏料？

6、物體的顏色很大程度上取決于它的漫反射系數(shù)：如果Kd=(0.8,0.4,0)且光源是藍色的，那么物體

是什么顏色的？

7、參見第6題，如果光源用品紅色的，會是怎樣的情況？

8、當光源距離多面體比較遠時，在每個多邊形表面上的漫反射變化很少。為什么？

計算機圖形學(xué)樣卷（A卷）

合分人：復(fù)查人：

分數(shù)評卷人

1、圖像處理是景物或圖像的分析技術(shù)，它所研究的是計算機圖形學(xué)的逆過程。（）

2、計算機圖形學(xué)的發(fā)展歷史應(yīng)追溯到50年代末期，當時的計算機主要用于仿真。（）

3、視圖區(qū)一般定義成矩形，在一個屏幕上，只定義?個視圖區(qū)。（）

4、窗口是用戶域中指定的任一矩形區(qū)域。（）

5、雙三次B樣條曲面的優(yōu)點是極其自然地解決了曲面片之間的連續(xù)性問題。只要將曲面片的特征多

面體頂點網(wǎng)格沿某一方向延伸一排，即可以產(chǎn)生另一個曲面片。（）

6、對于一般的二次多項式，從理論上講，必定存在著對應(yīng)的參數(shù)方程。（）

7、掃描線填充算法中，sort_on_bigger_y子程序的主要功能是將一條邊存入活性邊表之內(nèi)。（）

8、Phong光滑化方法不是采用亮度插值，而是采用法線方向插值。（）

9、輪廓字型法采用直線的集合來描述?個字符的輪廓線。（）

10、空域濾波是在圖像空間借助模板進行鄰域操作完成的。（）

二、單選題：（每題2分，共20分）分數(shù)評卷人

（說明：將認為正確答案的字母填寫在每小題后面的括號內(nèi)）

1、為了避免畫面閃爍，放映一秒鐘的動畫至少需要幾幅畫面（）

a、12b、24c、36d、72

2、CAD成為工業(yè)設(shè)計部門不可缺少的工具和熱門技術(shù)，標志著圖形學(xué)的：（）

a、推廣應(yīng)用階段b、系統(tǒng)使用化階段c、標準化階段d、智能化階段

3、任何一束不平行于投影平面的平行線的透視投影將匯聚成一點，主滅點是：（）

a、在坐標軸上的火點b、在坐標平面上的滅點c、在任意軸上的滅點d、都不是

4、三維正則形體是指：（）

a、由內(nèi)部點構(gòu)成的點集的閉包就是正則集b、將產(chǎn)品數(shù)據(jù)看作元素的文件c、每個元素是獨立于應(yīng)用

的d、三維空間中點集的正則集

5、以下那一條不是Bresenham算法的優(yōu)點：（）

a、不用浮點數(shù)，只用整數(shù)b、只做整數(shù)加減法c、不做乘法d、不做除法

6、用參數(shù)方程表示曲線時，參變量是規(guī)范化的，即將其值限制在：（）

a、0到t這一閉區(qū)間之內(nèi)b、0到1這一閉區(qū)間之內(nèi)c、0到1這一開區(qū)間之內(nèi)d、不定區(qū)間之

內(nèi)

7、深度緩存算法的關(guān)鍵在于要盡快判斷出哪些點落在一個多邊形內(nèi)，并盡快求出：（）

a、并把該類型返回給應(yīng)用程序b、多邊形中點與點之間的相關(guān)性c、一個點的深度值d、都不是

8、哪一種不是圖像分割應(yīng)滿足的條件：（）

a、完全透明的b、分割所得到的全部子區(qū)域的總和應(yīng)能包括圖像中的所有像素c、各個子區(qū)域

是互不重疊的d、同一個子區(qū)域應(yīng)當是連通的

9、哪?種不是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中常用編碼方法：（）

a、信息保持編碼b、保真度編碼c、改進的Z-buffer算法d、特征提取

10、歐拉公式檢驗實體的何種性質(zhì)：（）

a、連通性b、閉合性c、可定向性d、有界性

三、簡答題：（每題5分，共30分）

1、真實圖形生成技術(shù)的研究內(nèi)容有哪些？

2、用參數(shù)方程描述向由曲線具有什么優(yōu)點？為什么通常都用三次參數(shù)方程來表示白由曲線？

3、平行投影空間是如何定義的？其正規(guī)化的步驟仃哪些？

4、分別寫出正平行投影情況下，投影平面為三個坐標平面時的投影矩陣。

5、在RGB坐標系里找出與。1Y坐標系的顏色（0.15,0.75,0）相同的坐標。

6、為什么在平行投影時更容易確定隱藏面？

分數(shù)評卷人

四、計算題：(每題10分，共20分)

1、已知多邊形各頂點坐標為：(4,5),(4,7),(10,9),(14,5),(10,4),(8,5)及(4,5)。在用

掃描線算法對其實現(xiàn)掃描填充時，請寫出ET及全部AET的內(nèi)容。

2、寫出如圖以直線L作為反射軸的反射變換矩陣。

心，

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五、編程題：(10分)分數(shù)評卷人

編寫方向在la象限時的Bresenham直線算法生成程序。

計算機圖形學(xué)樣卷（B卷）

合分人：復(fù)查人：

分數(shù)評卷人

一、判斷題：（每題2分，共20分）----------------------

1、用戶域是指程序員用來定義草圖的整個自然空間（WD）?