計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計(jì)算機(jī)圖形學(xué)思考練習(xí)題第一章計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概論1 比較計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖象處理技術(shù)相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究怎樣用數(shù)字計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形的一門(mén)學(xué)科。圖像處理技術(shù)研究如何對(duì)連續(xù)圖像取樣、量化以產(chǎn)生數(shù)字圖像，如何對(duì)數(shù)字圖像做各種變換以方便處理，如何濾去圖像中的無(wú)用噪聲，如何壓縮圖像數(shù)據(jù)以便存儲(chǔ)和傳輸，圖像邊緣提取，特征增強(qiáng)和提取。2 列舉三個(gè)計(jì)算機(jī)圖形的應(yīng)用實(shí)例?？碧健⒗L制地形地貌，系統(tǒng)模擬，虛擬現(xiàn)實(shí)。輔助教學(xué)設(shè)計(jì)。3 簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展動(dòng)向。造型技術(shù)真實(shí)圖形生成技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)基于網(wǎng)絡(luò)的圖形技術(shù)第二章計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概述1 敘述計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的基本功能。輸入

2、、輸出、計(jì)算、存儲(chǔ)、對(duì)話他的基本功能是幫助人們?cè)O(shè)計(jì)、分析、采集、存貯圖形、視頻甚至音樂(lè)等信息。2 輸入設(shè)備可有哪幾種邏輯功能？請(qǐng)舉出各自對(duì)應(yīng)的物理設(shè)備。.定位(locator): 指定一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。對(duì)應(yīng)的物理設(shè)備有鼠標(biāo)器、鍵盤(pán)、數(shù)字化儀、觸摸屏等。.筆劃(stroke): 指示一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)系列, 如指定一條曲線的控制點(diǎn)等。主要物理設(shè)備有數(shù)字化儀。.送值(valuator): 輸入一個(gè)數(shù)值。最常用的物理設(shè)備是鍵盤(pán)的數(shù)字鍵。 .字符串（string）：輸入一個(gè)字符串。鍵盤(pán)字母鍵.拾取(pick)：各種定位設(shè)備.選擇(choise): 鼠標(biāo)器，數(shù)字化儀，鍵盤(pán)功能鍵等3 畫(huà)出圖形軟件的層次結(jié)構(gòu)及主要組成。

3、- | 應(yīng)用程序 | | - | | 圖形支撐軟件 | | | - | | | 高級(jí)語(yǔ)言 | | | | - | | | | 操作系統(tǒng) | -主要部分： 圖形核心系統(tǒng)GKS 計(jì)算機(jī)圖形元文件CGM 計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備接口CGI程序員層次結(jié)構(gòu)圖形系統(tǒng)PHIGS 4 顏色查找表的概念及實(shí)現(xiàn)原理。顏色查找表是一維線性表，其每一項(xiàng)的內(nèi)容對(duì)應(yīng)一種顏色，它的長(zhǎng)度由幀緩存單元的位數(shù)決定。實(shí)現(xiàn)原理：把顏色碼放在一個(gè)獨(dú)立的表中，幀緩存存放的是顏色表中各項(xiàng)的索引值，這樣在幀緩存單元的位數(shù)不增加的情況下，具有了大范圍挑選顏色的能力。5 光柵掃描顯示器結(jié)構(gòu)與工作原理。工作原理：在這種顯示器中，電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡是固定的。即

4、從左到右、自上而下掃描熒光屏，來(lái)產(chǎn)生一幅光柵。特點(diǎn)：由于圖形是以點(diǎn)陣的形式存儲(chǔ)在幀緩沖器中。所以光柵掃描顯示器的電子束按從上到下、從左到右的順序依次掃描屏幕，來(lái)建立圖形。6 為什么要制訂圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)？舉例說(shuō)明它的分類(lèi)。制定圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)的目的在于使圖形軟件能夠在不同的計(jì)算機(jī)和圖形設(shè)備之間進(jìn)行移植,以便提高圖形軟件的利用率, 降低開(kāi)發(fā)成本,縮短研制周期, 使圖形軟件向著通用、高級(jí)與設(shè)備無(wú)關(guān)的方向發(fā)展。數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)：CGM子程序接口標(biāo)準(zhǔn)：GKS、CGI、PHIGS第三章基本圖形生成算法1 Bresenham 直線生成算法原理。它與DDA 算法相比，有何改進(jìn)？算法思想: 根據(jù)直線的斜率確定選擇X或者Y

5、方向作為計(jì)長(zhǎng)方向, 在此方向上每次遞增一個(gè)單位步長(zhǎng)(或者一個(gè)像素單位), 另一個(gè)方向上是否同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)單位增量由一個(gè)計(jì)算量很小的判別式來(lái)判斷。DDA為增量算法。它根據(jù)每一次增長(zhǎng)時(shí)在另一軸上的增長(zhǎng)計(jì)算下一個(gè)點(diǎn)應(yīng)該畫(huà)在哪里。Bresenham算法與它相比，由于全部采用了整數(shù)計(jì)算，使算法效率比起DD有大大提高，程序中只含有 + - 和*2的計(jì)算，便于使用計(jì)算機(jī)內(nèi)硬件實(shí)現(xiàn)。2 比較幾種常用畫(huà)圓弧算法的原理和效率。1）Bresenham算法思想 其基本方法是從一個(gè)起點(diǎn)出發(fā), 利用判別式選擇下一個(gè)顯示點(diǎn)。判別式的值通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算獲得, 其符號(hào)用作判斷。只計(jì)算出1/8圓的點(diǎn)的位置，就可以畫(huà)出整個(gè)圓來(lái)，效率高。

6、 2）正負(fù)法：首先區(qū)分不同象限的圓弧，然后，選定圓弧起點(diǎn)后，在輸出圓弧過(guò)程中，根據(jù)當(dāng)前點(diǎn)位置與理想圓弧的關(guān)系和所在象限，決定下一次的走向每次只在X或Y方向走步取點(diǎn)，這樣一點(diǎn)一點(diǎn)逼近圓弧形狀。在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中，只使用了+ - 和*2運(yùn)算，提高了硬件使用率。比起B(yǎng)re算法 ，它更為簡(jiǎn)單。但生成的點(diǎn)數(shù)要比Bre多。3 簡(jiǎn)述兩種字符生成方法。一種是在計(jì)算機(jī)中用筆劃(矢量)方式來(lái)表示,然后通過(guò)掃描轉(zhuǎn)換生成, 這是目前常用的方法,生成的字符效果好, 但計(jì)算量大；另一種是在計(jì)算機(jī)內(nèi)用位圖(點(diǎn)陣)來(lái)表示, 存儲(chǔ)在字符高速緩沖區(qū)(字符發(fā)生器)里, 顯示時(shí)可以直接通過(guò)像素拷貝將其裝入顯示緩沖區(qū)中。這是傳統(tǒng)的方法,

7、簡(jiǎn)單、速度快,但不靈活。4 何謂四連通和八連通？寫(xiě)出一種邊界表示的八連通區(qū)域填充算法。4連通區(qū)域：取區(qū)域中的任何兩個(gè)像素,從一象素出發(fā),通過(guò)上、下、左、右4種運(yùn)動(dòng),只經(jīng)過(guò)該區(qū)域的點(diǎn)可以達(dá)到另一像素。8連通區(qū)域：取區(qū)域中任何兩個(gè)像素,從一象素出發(fā)通過(guò)上、下、左、右、兩條對(duì)角線方向共8種運(yùn)動(dòng),只經(jīng)過(guò)該區(qū)域的點(diǎn)可達(dá)到另一像素。漫水法：Procedure flood-fill-4(x,y,boundary-color,new-color:integer)beginif getpixel(framebuffer,x,y)<>boundary-color andgetpixel(framebu

8、ffer,x,y)<>new-colorthen beginsetpixel(framebuffer,x,y,newcolor);flood-fill-4(x, y+1, boundary-color,new-color);flood-fill-4(x, y-1, boundary-color,new-color);flood-fill-4(x+1, y, boundary-color,new-color);flood-fill-4(x-1, y, boundary-color,new-color);flood-fill-4(x+1, y+1, boundary-color,new

9、-color);flood-fill-4(x-1, y-1, boundary-color,new-color);flood-fill-4(x+1, y+1, boundary-color,new-color);flood-fill-4(x-1, y-1, boundary-color,new-color);endend5 解釋活化邊表的思想，以多邊形區(qū)域填充為例介紹它的應(yīng)用。邊的活化鏈表AEL：記錄當(dāng)前掃描線與棱邊的交點(diǎn)序列。初值為空,在處理過(guò)程中利用ET表和求交點(diǎn)的遞推關(guān)系不斷刷新。.鏈表AEL的邊元素由以下4個(gè)域組成：ymax：該棱邊的上端點(diǎn)的y坐標(biāo)；x：該棱邊與當(dāng)前掃描線交點(diǎn)的x坐標(biāo)；

10、Dx：該棱邊的斜率m的倒數(shù)；next：指向下一條棱邊的指針。6已知多邊形各個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)為(2,2), (2,4), (8,6), (12,2), (8,1), (6,2)及(2,2), 在用掃描線填充算法實(shí)現(xiàn)掃描轉(zhuǎn)換時(shí), 寫(xiě)出其邊表(ET)和全部的活化邊表(AET)的內(nèi)容。 第四章圖形變換與裁剪1什么是滅點(diǎn)?在我們從一定的視角看3D圖形時(shí)，會(huì)看到彼此平行的直線在遠(yuǎn)處有交點(diǎn)，這個(gè)交點(diǎn)就叫做滅點(diǎn)。2試用幾種不同順序的簡(jiǎn)單幾何變換,求出將平面上的任一線段P1(x1,y1), P2(x2, y2)變換成與X 軸重合的變換陣,并說(shuō)明其等效性。斜率為 k = （y2-y1）/ x2-x1 ,可以使用以下幾

11、種方法進(jìn)行變換：a. 先把它平移到原點(diǎn)處，再旋轉(zhuǎn)成水平線。其變換矩陣為 /1 0 0 / cos sin 0 T = | 0 1 0 | | -sin cos 0 | -x1 y1 1 / 0 0 1 / (其中 = arctag(k) )b. 先旋轉(zhuǎn)，使它水平，再平移到X軸上 / cos sin 0 /1 0 0 T = | -sin cos 0 | 0 1 0 | 0 0 1 / Tx 0 1 / (其中Tx 可由幾何計(jì)算得出)c. 先平移，使原點(diǎn)在其所在的直線上，再旋轉(zhuǎn) /1 0 0 / cos sin 0 T = | 0 1 0 | | -sin cos 0 | 0 My 1 / 0

12、0 1 /其中My = x1*(y2-y1)/(x2-x1) y1 由計(jì)算結(jié)果可知，三者是等價(jià)的。3已知OXYZ 坐標(biāo)系下平面方程是x+y+z+d=0，試求變換距陣T，使該平面在OXYZ坐標(biāo)系下變成z=0。三維坐標(biāo)變換：比例變換： / a 0 0 0 T = | 0 e 0 0 | | 0 0 i 0 | 0 0 0 1 /其中a,e,i分別為在X，Y，Z坐標(biāo)上的比例改變平移變換： / 1 0 0 0 T = | 0 1 0 0 | | 0 0 1 0 | l m n 1 /其中a,e,i分別為在X，Y，Z坐標(biāo)上的平移量旋轉(zhuǎn)變換：（手寫(xiě)）4試簡(jiǎn)述二維圖形裁剪的基本原理及可選用的裁剪策略.裁剪的

13、原理: . 在顯示圖形之前, 組成圖形的每一個(gè)基本元素都要經(jīng)過(guò)裁剪, 因此裁剪算法直接影響整個(gè)圖形系統(tǒng)的效率。. 裁剪的基本目的是判斷圖形元素是否在所考慮的區(qū)域內(nèi)。如在區(qū)域內(nèi), 則進(jìn)一步求出在區(qū)域內(nèi)的那一部分。因此裁剪處理包含兩部分內(nèi)容:1)點(diǎn)在區(qū)域內(nèi)外的判斷;2)計(jì)算圖形元素與區(qū)域邊界的交點(diǎn)。1. 編碼裁剪法(Sutherland-Cohen算法) 2.中點(diǎn)分割裁剪法 3.多邊形的裁剪 1. 逐邊裁剪法2. 雙邊裁剪法第五章人機(jī)交互技術(shù)1. 基本的交互任務(wù)有哪些？它們可用什么設(shè)備執(zhí)行？基本交互任務(wù)1. 定位2. 選擇3. 數(shù)量輸入4. 文本輸入5. 三維交互任務(wù)2. 舉例說(shuō)明WINDOWS

14、系統(tǒng)常用的交互方式，編程實(shí)現(xiàn)其中一例。3. 敘述設(shè)計(jì)人機(jī)交互的一般風(fēng)格和原則?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)界面一般具有下列風(fēng)格,即: “所見(jiàn)即所得”(what you see is what you get) ,直接操作(direct manipulate)及菜單和圖形符號(hào)(icon)驅(qū)動(dòng)?！八?jiàn)即所得”在交互式圖形系統(tǒng)中一般都能做到, 即在屏幕上所見(jiàn)到的設(shè)計(jì)結(jié)果和用硬拷貝所得的輸出結(jié)果是一致的。直接操作是對(duì)對(duì)象、特性及關(guān)系等操作時(shí)用戶(hù)可得到一種直觀及形象的表示, 以說(shuō)明這個(gè)操作是正確地被執(zhí)行了。人機(jī)界面設(shè)計(jì)的一些基本原則:(1) 簡(jiǎn)單易學(xué)(2) 提供反饋(3) 對(duì)錯(cuò)誤操作容易糾正Undo(4) 設(shè)計(jì)

15、一致性功能布局、顏色、代號(hào)等應(yīng)一致第六章曲線曲面的表示1. Bezier 曲線具有哪些特性？試用n 的歸納法證明其凸包性。2. B 樣條曲線的定義及其特點(diǎn)。特點(diǎn)：(1) 凸包性(2) 分段參數(shù)多項(xiàng)式(3)連續(xù)性(4)幾何不變性(5)保凸性(6)局部調(diào)整性(7)造型靈活性3. 比較Bezier 曲面和樣條曲面的功能特點(diǎn)。Bezier 曲面：凸包性， 幾何不變性， P(u,v)的控制網(wǎng)格Pij可以作為曲面的輸入和人機(jī)交互的良好手段。另外, 易拼接性、易離散性都較好。樣條曲面：凸包性, 幾何不變性, 局部調(diào)整性和人機(jī)交互性與B樣條曲線情況類(lèi)似。（功能方面找不到）4. Coons 曲面片構(gòu)造方法及其特

16、點(diǎn)?？姿骨娴男再|(zhì)(1)端點(diǎn)位置 H(0,0), H(0,1), H(1,0), H(1,1)是曲面P(u,v)的端點(diǎn)。(2)邊界線 在v=0處曲面的邊界線為這是以式(6.2)中的矩陣的第一列元素為系數(shù)的三次埃爾米特曲線。其余的邊界線P(u,1), P(0,v),P(1,v)分別是以該矩陣中的第2列, 第1行和第2行的元素為系數(shù)的三次埃爾米特曲線。 (3)跨界導(dǎo)矢由式(6.1)可得v=0處的跨界導(dǎo)矢為這是以式(6.2)中的矩陣的第3列元素為系數(shù)的三次埃爾米特曲線。其余各條邊界的跨界導(dǎo)矢分別是以該矩陣中的第4列, 第3行和第4行的元素為系數(shù)的三次埃爾米特曲線。另外,雙三次孔斯曲面與雙三次Bezi

17、er曲面的可相互轉(zhuǎn)化。第七章三維實(shí)體的造型1. 體素構(gòu)造表示法中兩物體正則運(yùn)算的公式，并舉例說(shuō)明它們的計(jì)算方法。物體間的正則集合運(yùn)算: . 傳統(tǒng)的點(diǎn)集之間的并、交、差運(yùn)算可能改變點(diǎn)集的正則性質(zhì), 有必要對(duì)傳統(tǒng)的點(diǎn)的集合運(yùn)算施加一定的限制。為此, 對(duì)點(diǎn)集的正則集合運(yùn)算作下述定義：正則并運(yùn)算A*B=r(AB)正則交運(yùn)算A*B=r(AB)正則差運(yùn)算A*B=r(AB)其中, r表示正則化算子。正則物體經(jīng)正則運(yùn)算結(jié)果仍為正則物體。2. 形體的拓?fù)湫畔⒑蛶缀涡畔⒏靼男﹥?nèi)容？舉例說(shuō)明它們起何作用。3. 歐拉公式及其應(yīng)用意義。歐拉公式：一個(gè)多面體的頂點(diǎn)數(shù)，邊數(shù)和面數(shù)分別為V,E,F, 則存在以下關(guān)系： V

18、-E+F=2這就是著名的歐拉公式，它說(shuō)明了簡(jiǎn)單多邊形的頂點(diǎn)數(shù)，邊數(shù)和面數(shù)之間的關(guān)系。4. 試寫(xiě)出判定空間任意位置的兩個(gè)長(zhǎng)方體是否相交的算法。5. 試比較實(shí)體的邊界表示、掃移表示、CSG 表示及八叉樹(shù)表示的優(yōu)缺點(diǎn)。說(shuō)明它們適應(yīng)的應(yīng)用。邊界表示：優(yōu)點(diǎn)：實(shí)體的面、環(huán)、邊、點(diǎn)的信息都直接表示出來(lái)了，因而，集合運(yùn)算的結(jié)果可以繼續(xù)參加集合運(yùn)算，也便于顯示或輸出。缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)量較多，所使用的存儲(chǔ)空間較大。適用范圍：廣泛地用來(lái)表示三維實(shí)體。掃描表示法：優(yōu)點(diǎn)：只需要二維平面及曲線即可適用范圍：建筑設(shè)計(jì)中的平面圖物體的CSG樹(shù)表示：優(yōu)點(diǎn): 將復(fù)雜物體表示轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單物體之間運(yùn)算,也可遞歸求出物體性質(zhì);缺點(diǎn): 方法有局

19、限性,物體復(fù)雜時(shí),這種表示不太適應(yīng)。適用范圍：在現(xiàn)有的大多數(shù)實(shí)體造型系統(tǒng)中作為輸入手段而得到廣泛應(yīng)用 。八叉樹(shù)表示：優(yōu)點(diǎn)：物體之間集合運(yùn)算在八叉樹(shù)中十分簡(jiǎn)單；物體并兩物體一共占有的空間；物體交兩物體共同占有的空間。運(yùn)算時(shí)只需同時(shí)遍歷參加集合運(yùn)算兩物體相應(yīng)的八叉樹(shù)。同時(shí)簡(jiǎn)化了隱藏線和隱藏面的消除。缺點(diǎn)：占用存貯很多；物體表示復(fù)雜；每個(gè)結(jié)點(diǎn)除去描述該結(jié)點(diǎn)性質(zhì)外，還需存儲(chǔ)指向父節(jié)點(diǎn)及8個(gè)子樹(shù)的指針。（10個(gè)域）運(yùn)算時(shí)只需同時(shí)遍歷參加集合運(yùn)算兩物體相應(yīng)的八叉樹(shù)。八叉樹(shù)表示以存儲(chǔ)空間換取了算法的效率。適用范圍：常用來(lái)管理空間實(shí)體，以實(shí)現(xiàn)圖形顯示過(guò)程的加速。第八章消隱技術(shù)1. 為何要進(jìn)行隱藏面的消除？找出

20、并消除物體中不可見(jiàn)的部分,稱(chēng)為消隱。經(jīng)過(guò)消隱得到的圖形稱(chēng)為消隱圖。消除隱藏面的目的是讓人更加能夠感覺(jué)到物體的真實(shí)性，更能適應(yīng)人的視覺(jué)需要。2. 簡(jiǎn)述區(qū)域子分消隱算法思想和描述。區(qū)域子分算法思想：區(qū)域子分算法是針對(duì)光柵掃描式圖象顯示器上填色產(chǎn)生圖形的。它是一種所謂分而治之的算法。整個(gè)屏幕稱(chēng)為窗口, 每一次把矩形的窗口等分成4個(gè)相等的小矩形,分成的矩形也稱(chēng)為窗口。每一次子分, 均要把要顯示的多邊形和窗口的關(guān)系做一次判斷。這種關(guān)系有以下4種: 多邊形包圍了窗口 多邊形和窗口相交 窗口包圍了多邊形 窗口和多邊形分離窗口和每個(gè)多邊形的關(guān)系確定之后, 有些窗口內(nèi)的圖形便可顯示了, 它們屬于下列情況:(1)

21、所有多邊形都和窗口分離, 這時(shí)只要把窗口內(nèi)所有的象素填上背景顏色。(2)只有一個(gè)多邊形和窗口相交,或這個(gè)多邊形包含在窗口內(nèi)。這時(shí)先對(duì)窗口內(nèi)每一象素填上背景顏色, 再對(duì)窗口內(nèi)多邊形部分用掃描線算法填色。(3)只有一個(gè)多邊形和窗口相交,這個(gè)多邊形把窗口整個(gè)包圍在內(nèi);或雖有幾個(gè)多邊形和窗口相交,但觀察者最近的一個(gè)多邊形包圍了整個(gè)窗口,這時(shí)把整個(gè)窗口填上離觀察者最近的那個(gè)多邊形的顏色。對(duì)上述3種情況不成立的窗口再一分為四,分得的窗口重復(fù)上述的處理。重復(fù)處理后,窗口的邊長(zhǎng)越分越短, 分了若干次后, 窗口的邊長(zhǎng)就和一個(gè)象素的寬度一樣了。這時(shí), 這個(gè)窗口對(duì)應(yīng)的象素的顏色可取成最靠近觀察者的多邊形的顏色, 或

22、和這個(gè)窗口相交的多邊形顏色的平均值。3. 簡(jiǎn)述Z 緩存消隱算法思想和描述。深度緩存算法(Z-Buffer)是一種最簡(jiǎn)單的圖象空間面消隱算法, 既適應(yīng)于多邊形面也適用其它曲面。. 它需要一個(gè)深度緩存數(shù)組ZB, 其大小與屏幕上象素點(diǎn)的個(gè)數(shù)相同, 也與顯示器的幀緩存FB的單元個(gè)數(shù)相同, 彼此一一對(duì)應(yīng)。算法描述. 若有N個(gè)多邊形, 屏幕上象素點(diǎn)個(gè)數(shù)為m×n, 則算法的基本步驟如下:(1) 初始化ZB和FB, 使ZB(i,j)=z的極小值, FB(i,j)=背景色;(i=1,2,m, j=1,2,n)(2) FOR j 1,n /*第j根掃描線*/FOR i 1,m /*第j根掃描線上第i個(gè)象

23、素點(diǎn)*/FOR k 1,N /*多邊形Pk*/(2.1)令Zij=Z的極小值;(2.2)判斷點(diǎn)(i,j)是否落在多邊形Pk在XOY面上的投影多邊形內(nèi);(2.3)若(i,j)在Pk的投影多邊形內(nèi),則計(jì)算多邊形Pk在點(diǎn)(i,j)處的深度值Zij；(2.4)比較Zij與ZB(i,j)的大小,若Zij>ZB(i,j),則令ZB(i,j)= Zij,FB(i,j)=多邊形Pk的顏色。4 幾種主要的隱藏面的消除算法的特點(diǎn)。區(qū)域子分算法：區(qū)域子分算法是針對(duì)光柵掃描式圖象顯示器上填色產(chǎn)生圖形的。它是一種所謂分而治之的算法。深度緩存算法：最大優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單，沒(méi)有利用任何相關(guān)性，便于硬件實(shí)現(xiàn)掃描線算法：它是直

24、接從深度緩存算法中導(dǎo)出的只是在此基礎(chǔ)上利用了邊和點(diǎn)的相關(guān)性。第九章真實(shí)感圖形技術(shù)1. 用框圖描述三維真實(shí)感圖形的產(chǎn)生流程。真實(shí)感圖形生成步驟用數(shù)學(xué)方法建立所需三維場(chǎng)景的幾何描述, 并將它們輸入計(jì)算機(jī)；將三維幾何描述轉(zhuǎn)換為二維透視圖；確定場(chǎng)景中的所有可見(jiàn)圖(消隱)；計(jì)算場(chǎng)景中可見(jiàn)面的顏色。（本章重點(diǎn)） -光強(qiáng)(Intensity of light)或稱(chēng)光亮度2. Phong 局部光照模型及其實(shí)現(xiàn)算法描述。Phong模型考慮反射光3個(gè)分量所建立的光照模型,表示為：I=ka Ipa+kd Ipd cosi+ks Ips cosn ,ka, kd, ks分別為環(huán)境反射、漫反射和鏡面反射分量系數(shù), 即材

25、質(zhì)系數(shù)(kd+ks=1),表示對(duì)所有光源求和。.一般在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí), 用R、G、B三個(gè)分量計(jì)算, 表示為：3. 敘述Phong 多邊形明暗處理算法原理, 與Gouraud 算法比較它的優(yōu)缺點(diǎn)。Phong明暗處理技術(shù)(PhongShading) 思想: 對(duì)離散的法向量采樣作雙線性插值,構(gòu)造一個(gè)連續(xù)的法向量函數(shù), 將這個(gè)連續(xù)的法向量插值函數(shù)代入光亮度計(jì)算公式, 即得到一個(gè)非線性的光亮度插值公式。任一點(diǎn)P處法向按插值方法由各頂點(diǎn)處法向推出。優(yōu)點(diǎn): 大大減少了馬赫帶效應(yīng);產(chǎn)生真實(shí)的高光效果。缺點(diǎn): 由于對(duì)每一像素光亮度計(jì)算還需使用光照模型, 故計(jì)算量大。4. 何為全局光照模型，典型的模型舉例。整體光照

26、模型Whitted在Phong模型中增加了環(huán)境鏡面反射光亮度Is和環(huán)境規(guī)則透射光亮度It, 從而模擬周?chē)h(huán)境的光透射在景物表面上產(chǎn)生的理想鏡面反射和規(guī)則透射現(xiàn)象。在3D繪圖中材質(zhì)的使用上。5. 實(shí)現(xiàn)真實(shí)感繪制的光線跟蹤技術(shù)的主要思想和算法描述。光線跟蹤技術(shù)(Ray Tracing)基本原理.光線跟蹤技術(shù)是為了求解Whitted模型而提出一種高度真實(shí)感圖形繪制技術(shù)。.光線投射(ray casting)假設(shè)從視點(diǎn)V通過(guò)屏幕像素e向場(chǎng)景投射一光線交場(chǎng)景中的景物于P1,P2.Pm點(diǎn), 那么離視點(diǎn)最近的P1點(diǎn)就是畫(huà)面在像素e處的可見(jiàn)點(diǎn), 像素e的光亮度應(yīng)由P1點(diǎn)向方向輻射的光亮度決定的。這樣, 對(duì)屏幕上每一像素都投射光線以求得與場(chǎng)景的第一個(gè)交點(diǎn), 并置像