《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》題集

《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》題集一、選擇題（每題2分，共20分）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究的是：

A.計(jì)算機(jī)硬件的設(shè)計(jì)

B.計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)

C.圖像的生成、處理與顯示

D.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下列哪個(gè)不是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域？

A.游戲開發(fā)

B.醫(yī)學(xué)影像處理

C.文字編輯

D.三維動(dòng)畫制作在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，像素（Pixel）是：

A.圖像的最小單位

B.顯示器的大小

C.圖像的分辨率

D.圖像的顏色深度下列哪個(gè)是光柵圖形顯示器的特點(diǎn)？

A.直接使用矢量數(shù)據(jù)表示圖像

B.圖像由像素陣列組成

C.分辨率固定不變

D.不適用于動(dòng)態(tài)圖像顯示在三維圖形變換中，平移變換不會(huì)改變物體的：

A.形狀

B.大小

C.方向

D.位置下列哪個(gè)算法常用于三維圖形的消隱處理？

A.光線追蹤算法

B.Z-Buffer算法

C.紋理映射算法

D.反走樣算法在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，下列哪個(gè)術(shù)語用于描述物體表面的明暗程度？

A.色彩

B.光照模型

C.紋理

D.透明度下列哪個(gè)不是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的基本圖形生成算法？

A.中點(diǎn)畫線算法

B.Bresenham畫圓算法

C.掃描線填充算法

D.Cohen-Sutherland線段裁剪算法在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，下列哪個(gè)概念用于描述物體的三維形狀？

A.像素

B.幾何模型

C.色彩模型

D.光照模型下列哪個(gè)不是真實(shí)感圖形生成的基本步驟？

A.幾何建模

B.光照模型計(jì)算

C.紋理映射

D.數(shù)據(jù)壓縮二、填空題（每題2分，共14分）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的“圖形”主要分為兩大類：和。在三維圖形變換中，旋轉(zhuǎn)變換可以使用______矩陣來實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，______是指使用數(shù)學(xué)方法來模擬真實(shí)世界中光線與物體表面的相互作用。在進(jìn)行三維圖形的消隱處理時(shí)，______算法是一種常用的方法，它通過維護(hù)一個(gè)深度緩沖區(qū)來實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，______是一種常用的圖像濾波技術(shù)，可以用于圖像的平滑處理。在進(jìn)行紋理映射時(shí)，______技術(shù)可以有效地減少紋理圖像的存儲(chǔ)空間和提高渲染效率。在真實(shí)感圖形生成中，______是模擬物體表面細(xì)節(jié)和質(zhì)感的重要技術(shù)。三、判斷題（每題2分，共10分）在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，像素是圖像的最小單位。（）三維圖形變換中的縮放變換會(huì)改變物體的形狀。（）Z-Buffer算法是一種常用的三維圖形消隱算法。（）在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，光照模型只用于模擬環(huán)境光對(duì)物體的影響。（）紋理映射技術(shù)只能用于三維圖形的表面貼圖，不能用于二維圖形。（）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。什么是三維圖形的消隱處理？為什么需要進(jìn)行消隱處理？簡(jiǎn)述真實(shí)感圖形生成的基本步驟。五、計(jì)算題（每題10分，共20分）已知一個(gè)二維點(diǎn)P(3,4)，請(qǐng)計(jì)算該點(diǎn)繞原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度后的新坐標(biāo)。已知一個(gè)三維點(diǎn)Q(1,2,3)，請(qǐng)計(jì)算該點(diǎn)沿x軸平移5個(gè)單位后的新坐標(biāo)。六、應(yīng)用題（每題10分，共20分）請(qǐng)描述如何使用中點(diǎn)畫線算法繪制一條從點(diǎn)(2,3)到點(diǎn)(8,9)的直線段。請(qǐng)描述如何使用掃描線填充算法填充一個(gè)由頂點(diǎn)(1,1),(1,4),(4,4),(4,1)定義的矩形區(qū)域。七、綜合題（每題10分，共20分）請(qǐng)解釋在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，為什么需要進(jìn)行坐標(biāo)變換？并舉例說明其應(yīng)用。請(qǐng)闡述在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，如何實(shí)現(xiàn)真實(shí)感圖形生成中的光照效果？并說明其重要性。八、分析題（每題10分，共20分）分析在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，紋理映射技術(shù)對(duì)圖形渲染質(zhì)量的影響，并說明其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。分析在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，消隱算法對(duì)三維圖形渲染效率的影響，并討論不同消隱算法之間的優(yōu)缺點(diǎn)。九、設(shè)計(jì)題（每題15分，共30分）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的二維圖形系統(tǒng)，要求能夠繪制直線、圓和矩形，并能夠?qū)崿F(xiàn)圖形的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放變換。設(shè)計(jì)一個(gè)三維圖形渲染流程，要求包括幾何建模、光照模型計(jì)算、紋理映射和消隱處理等步驟，并簡(jiǎn)要描述每個(gè)步驟的實(shí)現(xiàn)方法?！队?jì)算機(jī)圖形學(xué)》題集答案一、選擇題答案CC（文字編輯不屬于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域）A（像素是圖像的最小單位）B（光柵圖形顯示器的特點(diǎn)是圖像由像素陣列組成）A（平移變換不會(huì)改變物體的形狀）B（Z-Buffer算法常用于三維圖形的消隱處理）B（光照模型用于描述物體表面的明暗程度）B（Bresenham畫圓算法不是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的基本圖形生成算法，應(yīng)為Bresenham畫線算法）B（幾何模型用于描述物體的三維形狀）D（數(shù)據(jù)壓縮不是真實(shí)感圖形生成的基本步驟）二、填空題答案矢量圖形和光柵圖形（或位圖圖形）旋轉(zhuǎn)（或變換）光照模型Z-Buffer（或深度緩沖）圖像濾波（或平滑濾波）MIP映射（或多級(jí)漸進(jìn)紋理映射）紋理映射三、判斷題答案對(duì)錯(cuò)（三維圖形變換中的縮放變換會(huì)改變物體的大小，但不一定改變形狀）對(duì)錯(cuò)（光照模型不僅用于模擬環(huán)境光對(duì)物體的影響，還包括模擬其他光源和光照效果）錯(cuò)（紋理映射技術(shù)既可用于三維圖形的表面貼圖，也可用于二維圖形）四、簡(jiǎn)答題答案計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容包括：圖像生成、圖像處理、圖像顯示以及圖像交互等。它涉及如何使用計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形，以及如何實(shí)現(xiàn)與圖形的交互操作。三維圖形的消隱處理是指在三維圖形渲染過程中，消除那些被其他物體遮擋而不可見的部分。這是因?yàn)樵谶M(jìn)行三維圖形渲染時(shí)，多個(gè)物體可能會(huì)相互遮擋，如果不進(jìn)行消隱處理，渲染結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的顯示。因此，需要進(jìn)行消隱處理來保證渲染結(jié)果的正確性。真實(shí)感圖形生成的基本步驟包括：幾何建模、光照模型計(jì)算、紋理映射和渲染輸出。首先，根據(jù)物體的幾何形狀建立幾何模型；然后，計(jì)算光照模型，模擬光線與物體表面的相互作用；接著，進(jìn)行紋理映射，為物體表面添加細(xì)節(jié)和質(zhì)感；最后，將渲染結(jié)果輸出到顯示設(shè)備上。五、計(jì)算題答案已知點(diǎn)P(3,4)，繞原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度后的新坐標(biāo)為(-4,3)。已知點(diǎn)Q(1,2,3)，沿x軸平移5個(gè)單位后的新坐標(biāo)為(6,2,3)。六、應(yīng)用題答案使用中點(diǎn)畫線算法繪制一條從點(diǎn)(2,3)到點(diǎn)(8,9)的直線段，首先計(jì)算直線的斜率，然后根據(jù)斜率判斷每一步的增量，在每一步中，都使用中點(diǎn)公式計(jì)算出下一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，并將其繪制出來，直到繪制到終點(diǎn)為止。使用掃描線填充算法填充一個(gè)由頂點(diǎn)(1,1),(1,4),(4,4),(4,1)定義的矩形區(qū)域，首先確定矩形的最小和最大x、y坐標(biāo)，然后從最小y坐標(biāo)開始，逐行掃描，對(duì)于每一行，從最小x坐標(biāo)開始，逐個(gè)像素地填充，直到達(dá)到最大x坐標(biāo)為止。七、綜合題答案在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，需要進(jìn)行坐標(biāo)變換的原因是為了方便地進(jìn)行圖形的幾何變換和視圖變換。通過坐標(biāo)變換，可以將圖形從一個(gè)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到另一個(gè)坐標(biāo)系中，從而實(shí)現(xiàn)圖形的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等幾何變換。同時(shí)，坐標(biāo)變換還可以用于實(shí)現(xiàn)不同的視圖變換，如透視投影、正交投影等。這些變換在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，如三維建模、動(dòng)畫制作、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，實(shí)現(xiàn)真實(shí)感圖形生成中的光照效果是非常重要的。光照效果可以使圖形更加逼真和生動(dòng)，增強(qiáng)圖形的立體感和質(zhì)感。為了實(shí)現(xiàn)光照效果，需要計(jì)算光線與物體表面的相互作用，包括環(huán)境光、漫反射、鏡面反射等光照成分。同時(shí)，還需要考慮光源的類型、位置、方向以及物體表面的材質(zhì)屬性等因素。通過合理地計(jì)算和應(yīng)用光照效果，可以生成具有高度真實(shí)感的圖形。八、分析題答案紋理映射技術(shù)對(duì)圖形渲染質(zhì)量有著顯著的影響。通過紋理映射，可以為物體表面添加細(xì)節(jié)和質(zhì)感，使圖形更加逼真和生動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中，紋理映射技術(shù)廣泛應(yīng)用于游戲開發(fā)、影視特效、廣告設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域帶來了更加真實(shí)和豐富的視覺效果。消隱算法對(duì)三維圖形渲染效率有著重要的影響。不同的消隱算法具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，如Z-Buffer算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但內(nèi)存消耗較大；畫家算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但效率較低等。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的場(chǎng)景和需求選擇合適的消隱算法，以保證渲染效率和質(zhì)量。同時(shí)，還可以結(jié)合多種消隱算法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以提高渲染效率和質(zhì)量。九、設(shè)計(jì)題答案設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的二維圖形系統(tǒng)，可以繪制直線、圓和矩形，并實(shí)現(xiàn)圖形的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放變換。該系統(tǒng)可以采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，定義圖形基類及其派生類（直線類、圓類、矩形類），并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的繪制和變換方法。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以使用圖形庫（如OpenGL、DirectX等）提供的繪圖函數(shù)和變換矩陣來實(shí)現(xiàn)圖形的繪制和變換。設(shè)計(jì)一個(gè)三維圖形