完整版计算机图形学期末考试.docx
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完整版计算机图形学期末考试
计算机图形学期末模拟题
一、选择题
1、在下列叙述语句中，错误的论述为（C）
A） 在图形文件系统中，点、线、圆等图形元素通常都用其几何特征参数来描述；
B）在图形系统中，图形处理运算的精度不取决于显示器的分辨率；
C） 在光栅扫描图形显示器中，所有图形都按矢量直接描绘显示，不存在任何处理；
D） 在彩色图形显示器中，使用RGB颜色模型。
2、光线跟踪算法中包括了哪些光照效果？
（C）
A） 仅有光反射；
B） 仅有光透射；
C） 有光反射和光透射；
D） 都没有
3、透视投影中主灭点最多可以有几个？
（D）
A） 0 B） 1 C） 2 D） 3
4、 在明暗光滑处理算法中，下列论述哪个是错误的？
（D）
A） Gouraud明暗模型计算中，多边形与扫描平面相交区段上每一采样点的光亮度值是由扫描平面与多边形边界交点的光亮度插值得到的；
B） Phong明暗处理模型中，采用了双线性插值和构造法向量函数的方法模拟高光；
C） Gouraud明暗模型和Phong明暗处理模型主要是为了处理由多个平面片近似表示曲面物体的绘制问题；
D） Phong明暗模型处理的物体表面光亮度呈现不连续跃变；
5、B样条曲线中，按照节点矢量T的不同可以将B样条分为均匀B样条，开放均匀B样条和非均匀B样条，以下选项中属于开放均匀B样条节点矢量的是（C）。
A、T＝（0，1，2，3，4，5，6）
B、T＝（0，0，1，1，2，2，3，3）
C、T＝（0，0，0，1，2，3，4，5，5，5）
D、T＝（0，0.1，0.2，0.2，0.5，1）
6、曲线的分类有（A）
A、规则曲线自由曲线随机曲线
B、规则曲线变换曲线自由曲线
C、变换曲线随机曲线自由曲线
D随机曲线变换曲线规则曲线
7、曲线曲面拟合的方法有（B）
A、插值做差拟合
B、插值逼近拟合
C、插值闭合拟合
D插值变换拟合
8、光线跟踪算法中包括了哪些光照效果？
（C）
A） 仅有光反射；
B） 仅有光透射；
C） 有光反射和光透射；
D） 都没有
二、填空题
1、计算机制作动画从狭义上是指根据要求生成一系列连续变动的画面，它的步骤由（造型）、（运动控制）和（绘制）组成。
2、用于减少或克服在“光栅图形显示器上绘制直线、多边形等连续图形时，由离散量表示连续量引起的失真的技术叫（反走样）。
3、字符在图形学中的表述方式有（点阵）、 （矢量） 和 （编码）等三种。
4、投影变换中，透视投影的投影中心到投影面之间的距离是（有限），平行投影的投影中心到投影面之间的距离是（无穷大）。
5、常用坐标系一般可以分为：
（建模坐标系）、用户坐标系、观察坐标系、规格化设备坐标系、设备坐标系）
6、X扫描线算法中，每次用一条扫描线进行填充，对一条扫描线填充的过程可分为4个步骤：
（求交）、（排序）、（交点配对）、（区间填色）。
7、平面几何投影可分为两大类，分别是：
（透视投影），（平行投影）。
三、与各章相关概念
第一章图形、图像、点阵法、参数法。
图形：
是指能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象。
点阵法：
是具有灰度或颜色信息的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形有哪些点组成，这些点具有什么灰度或色彩。
图形包括哪方面的要素参数法：
是以计算机所记录的图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。
把参数法描述的图形叫做图形；把点阵法描述的图形叫做图像。
第二章随机扫描、光栅扫描、图形显示子系统、像素点、光点、屏幕分辨率、显示分辨率、存储分辨率、组合像素法
第三章回显、约束、网格、引力域、橡皮筋技术、草拟技术、拖动、旋转、形变。
第四章造型技术、规则对象、不规则对象、几何造型、几何模型、图元、图素、体素、段、图形信息、非图形信息、几何信息、拓扑信息、刚体运动、拓扑运动、拓扑等价、建模坐标系、用户坐标系、观察坐标系、规格化设备坐标系、设备坐标系。
第五章扫描转换、八分法画圆、多边形的顶点表示、多边形的点阵表示、字库、矢量字符、点阵字符、区域填充、边界填充、4-邻接点、8-邻接点、4-连通区域、8-连通区域、方刷子、线刷子、走样、反走样。
第六章齐次坐标、规范化齐次坐标、图形的几何变换、光栅变换、仿射变换、窗口、视区、二维观察流程、变焦距效果、整体放缩效果、串精度裁剪、字符精度裁剪、笔划（像素）精度裁剪、外部裁剪。
第七章平面几何投影、观察投影、平行投影、透视投影、正投影、斜投影、一点透视、二点透视、三点透视、观察空间、规范化观察空间
第八章曲线的拟合、曲线的逼近、曲线的插值、控制多边形、参数连续性、几何连续性、几何不变性、变差减少性、凸包性、对称性、局部支柱性、凸组合性。
四、综合题
第一部分
1、向量图形和点阵图形之间的区别有哪些？
点阵图就是很多点,矢量图就是定义了很多坐标然后坐标之间连线行程图
区别在于缩放
点阵图缩放的时候是通过单个点的面积进行缩放的,这样放大之后比较虚,模糊
矢量图缩放的时候先计算出新的点的坐标,然后坐标之间进行连线,这样可以保证缩放之后图片依然清晰
2、图形包括哪两方面的要素？
在计算机中如何表示它们？
图形的要素可以分为两类，一类是刻画形状的点、线、面、体等几何要素；另一类是反应物体本身固有属性，如表面属性或材质的明暗、灰度、色彩（颜色信息）等非几何要素。
在计算机中表示带有颜色及形状的图和形常用两种方法：
点阵法和参数法。
3、什么叫计算机图形学？
分析计算机图形学、数字图像处理和计算机视觉学科间的关系。
计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法、和技术的一门学科。
计算机图形学试图将参数形式的数据描述转换生成（逼真的）图像。
数据图像处理则着重强调图像之间进行变换，它旨在对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果，计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术，它模拟对客观事物模式的识别过程，是从图像到特征数据对象的描述表达处理过程。
4、有关计算机图形学的软件标准有哪些？
标准有：
计算机图形核心系统（GKS）及其语言联编、三维图形核心系统（GKS-3D）及其语言联编、程序员层次交互式图形系统（PHIGS）及其语言联编、计算机图形元文件（CGM）、计算机图形接口（CGI）、基本图形转换规范（IGES）、产品数据转换规范（STEP）等。
5、试从科学发展历史的角度分析计算机图形学以及硬设备的发展过程。
6、试发挥你的想象力，举例说明计算机图形学有哪些应用范围，解决的问题是什么？
近年来计算机图形学已经广泛地用于多种领域，如科学、医药、商业、工业、政府部门、艺术、娱乐业、广告业、教育和培训等。
7、一个交互性计算机图形系统必须具有哪几种功能？
应该具有计算、存储、交互（对话）、输入和输出等5种功能。
其结构由图形软件和图形硬件两部分组成。
图形软件由图形应用数据结构、图形应用软件和图形支撑软件组成；图形硬件由图形计算机系统和图形设备组成。
第二部分
1、试列举出你所知道的图形输入与输出设备。
图形输入设备：
键盘、鼠标器、光笔、触摸屏、操纵杆、跟踪球和空间球、数据手套、数字化仪、图像扫描仪、声频输入系统和视频输入系统等。
图形输出设备：
阴极射线管、CRT图形显示器、平板显示器和三维观察设备等。
2、阴极射线管由哪几部分组成？
它们的功能分别是什么？
阴极射线管由电子枪、偏转系统和荧光屏组成。
电子枪的主要功能是产生一个沿管轴（Z轴）方向前进的高速的细电子束，用于轰击荧光屏；偏转系统的功能是使荧光屏上所有位置显示图形及字符；
CRT荧光屏的功能是显示图形和字符。
3、比较光栅扫描和随机扫描的区别？
随机扫描显示器依靠显示文件对屏幕图形进行刷新；光栅扫描显示器则依靠帧缓存实现对屏幕图形的刷新。
光栅扫描显示器最突出的优点是：
它不仅可以显示物体的轮廓线，而且由于能对每一象素的灰度或色彩控制，因而可以进行实面积填充，这就使得输出真实感图形成为可能。
此外，它可以和电视兼容，价格远低于随机扫描显示器。
4、阐述光栅扫描系统的组成及原理？
它采取逐行扫描，按一定密度采样的方式输入图形。
主要的输入数据形式为一幅由亮度值构成的象素矩阵――图象（Image）。
这类设备常采用自动扫描输入方式，因此输入迅速方便。
但是，它所获得的图象数据必须被转换为图形（Graphics）数据，才能被CAD过程和各子系统所使用。
这种转换，是一种图形识别的过程。
最近，这方面的研究正在逐步达到实用阶段。
常用的光栅扫描型图形输入设备有扫描仪和摄象机。
工作原理：
在这种显示器中，电子束的运动轨迹是固定的。
即从左到右、自上而下扫描荧光屏，来产生一幅光栅。
特点：
由于图形是以点阵的形式存储在帧缓冲器中。
所以光栅扫描显示器的电子束按从上到下、从左到右的顺序依次扫描屏幕，来建立图形。
优缺点：
可以显示色彩丰富的静态和动态影像，制造成本低，但线条的质量不高。
5、用户接口设计的手段有哪些？
6、基本的交互式绘图技术包含哪些？
7、简述光栅扫描图形显示器的工作逻辑。
8、基于光栅扫描的图形显示子系统由哪几个逻辑部件组成？
它们的功能分别是什么？
第三部分
1、简要说说你对OpenGL及OGRE的认识？
2、OpenGL有什么特点？
第四部分
1、基本图形生成算法有哪些？
2、请列举常用的直线段裁减算法（四种）。
直接求交算法、编码算法、中点再分算法、Cyrus-Beck算法
3、用参数方程形式描述曲线曲面有什么优点？
①点动成线;②可以满足几何不变性的要求;③可以避免斜率带来的问题;④易于定界;⑤可以节省工作量;⑥参数变化对各因素的影响明显。
4、利用中点Bresenham画圆算法的原理推导第一象限从y=x到x=0圆弧段的扫描转换算法（设半径为R，要求写清原理、误差函数、递推公式）。
5、试写出光线跟踪算法的C语言描述。
6、几何造型有哪3种模型？
各有什么特点？
7、试写出实现哥罗德（Gouraud）明暗处理的算法伪代码。
第五部分
1、为什么说直线生成算法是二维图形生成技术的基础?
无论什么复杂图形，它们都是由直线段和曲线段组成（三维图形经投影后最终变成了二维图形），而图形设备显示曲线段时，最终还是将曲线段转化成一系列直线段逼近表示的。
因此，所有图形都可以看成是由直线段组成的
2、什么叫做走样？
什么叫做反走样？
反走样技术包括那些？
走样指的是用离散量表示连续量引起的失真。
为了提高图形的显示质量。
需要减少或消除因走样带来的阶梯形或闪烁效果，用于减少或消除这种效果的方法称为反走样。
其方法是①前滤波，以较高的分辨率显示对象；②后滤波，即加权区域取样，在高于显示分辨率的较高分辨率下用点取样方法计算，然后对几个像素的属性进行平均得到较低分辨率下的像素属性。
3、为什么在二维变换中药引入齐次坐标？
第六部分
1、已知二维变换矩阵，如果对二维图形各点坐标进行变换，试说明矩阵t2d中各元素在变换中的具体作用。
2、试证明下列操作序列的变换矩阵的乘积满足交换律：
（1）两个连续的旋转变换；
（2）两个连续的平移变换；
（3）两个连续的比例变换；
（4）一个均匀比例（sx=sy）和一个旋转；
（5）一个绕原点的旋转变换和一个对称于x轴的对称变换。
3、试证明相对原点的旋转变换可以等价为一个比例变换和一个错切变换的复合变换。
第七部分
1、写出从RGB颜色值到HSV值的转换算法。
试推导正轴测图的投影变换矩阵。
2、什么是观察坐标系，为什么要建立观察坐标系。
3、在opengl中创建一个球体动画，使球体在窗口内做自由落体运动，并在撞击地面（窗口的下边界）后能够弹回原来的高度。
4、在计算机中实现真实感图形绘制必须包含哪些步骤，各步骤解决什么样的问题？
5、在简单光照模型的实现程序中加入光强衰减和颜色模型，说明出现哪些变化。
6、编制程序分别利用gouraud明暗处理模型和phong明暗处理模型实现一个简单多面体（如四面体）的绘制，并比较两种方法的优劣。
7、什么是虚拟现实技术和可视化技术？
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