計(jì)算機(jī)圖形學(xué)5套模擬題

1、-. z.組卷規(guī)則：每套模擬題5個(gè)問(wèn)答或者計(jì)算或者證明題，每題20分。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)根底模擬試題11、簡(jiǎn)述Cohen-Sutherland 裁剪方法的思想，并指出與之相比，中點(diǎn)裁剪方法的改良之處，及這種改良的理由。答：Cohen-Sutherland 裁剪算法的思想是：對(duì)于每條線段 QUOTE 分為三種情況處理。1假設(shè) QUOTE 完全在窗口，則顯示該線段 QUOTE 簡(jiǎn)稱取之。2假設(shè) QUOTE 明顯在窗口外，則丟棄該線段，簡(jiǎn)稱棄之。3假設(shè)線段既不滿足取的條件，也不滿足棄的條件，則求線段與窗口交點(diǎn)，在交點(diǎn)處把線段分為兩段。其中一段完全在窗口外，可棄之。然后對(duì)另一段重復(fù)上述處理。中點(diǎn)分割算法的大

2、意是，與Cohen-Sutherland 算法一樣首先對(duì)線段端點(diǎn)進(jìn)展編碼，并把線段與窗口的關(guān)系分為三種情況: 全在、完全不在和線段和窗口有交。對(duì)前兩種情況，進(jìn)展同樣的處理。對(duì)于第三種情況，用中點(diǎn)分割的方法求出線段與窗口的交點(diǎn)。即從 QUOTE 點(diǎn)出發(fā)找出距 QUOTE 最近的可見(jiàn)點(diǎn)A和從 QUOTE 點(diǎn)出發(fā)找出距 QUOTE 最近的可見(jiàn)點(diǎn)B，兩個(gè)可見(jiàn)點(diǎn)之間的連線即為線段 QUOTE 的可見(jiàn)局部。從 QUOTE 出發(fā)找最近可見(jiàn)點(diǎn)采用中點(diǎn)分割方法：先求出 QUOTE 的中點(diǎn) QUOTE ,假設(shè) QUOTE 不是顯然不可見(jiàn)的，并且 QUOTE 在窗口中有可見(jiàn)局部，則距 QUOTE 最近的可見(jiàn)點(diǎn)一定落

3、在 QUOTE 上，所以用 QUOTE 代替 QUOTE ；否則取 QUOTE 代替 QUOTE 。再對(duì)新的 QUOTE 求中點(diǎn) QUOTE 。重復(fù)上述過(guò)程，直到 QUOTE 長(zhǎng)度小于給定的控制常數(shù)為止，此時(shí) QUOTE 收斂于交點(diǎn)。改良之處在于，對(duì)第三種情況，不直接解方程組求交，而是采用二分法收搜索交點(diǎn)。這種改良的理由是：計(jì)算機(jī)屏幕的象素通常為10241024，最多十次二分搜索即可倒象素級(jí)，必然找到交點(diǎn)。而且中點(diǎn)法的主要計(jì)算過(guò)程只用到加法和除2運(yùn)算，效率高，也適合硬件實(shí)現(xiàn)。2、在Phong 模型 QUOTE 中，三項(xiàng)分別表示何含義？公式中的各個(gè)符號(hào)的含義指什么？答：三項(xiàng)分別代表環(huán)境光、漫反射

4、光和鏡面反射光。 QUOTE 為環(huán)境光的反射光強(qiáng)， QUOTE 為理想漫反射光強(qiáng)， QUOTE 為物體對(duì)環(huán)境光的反射系數(shù)， QUOTE 為漫反射系數(shù)， QUOTE 為鏡面反射系數(shù)， QUOTE 為高光指數(shù)，L 為光線方向，N 為法線方向，V 為視線方向，R 為光線的反射方向。3、針對(duì)多面體模型，直接用Phong 模型繪制會(huì)有什么問(wèn)題？簡(jiǎn)述兩種增量式光照明模型(明暗處理)的根本思想，并指出兩個(gè)算法的主要區(qū)別。答：針對(duì)多面體模型，使用Phong模型繪制會(huì)在多邊形與多邊形之交界處產(chǎn)生明暗的不連續(xù)變化，影響了曲面的顯示效果，即馬赫帶效應(yīng)。如果增加多邊形個(gè)數(shù)，減小每個(gè)多邊形的面積，當(dāng)然也能改善顯示效果。

5、但是這樣一來(lái)，數(shù)據(jù)構(gòu)造將迅速膨脹，導(dǎo)致操作的空間與時(shí)間上升。增量式光照模型的根本思想是在每一個(gè)多邊形的頂點(diǎn)處計(jì)算適宜的光照明強(qiáng)度或法向量，然后在各個(gè)多邊形部進(jìn)展均勻插值，得到多邊形光滑的顏色分布。它包含兩個(gè)主要的算法：雙線性光強(qiáng)插值和雙線性法向插值，又被分別稱為Gouraud明暗處理和Phong明暗處理。兩種算法的主要區(qū)別為：Gouraud明暗處理采用光強(qiáng)插值，而Phong明暗處理采用法向插值。4、解釋走樣和反走樣的概念，并給出三種以上反走樣方法只寫名稱。答：在光柵顯示器上顯示圖形時(shí)，直線段或圖形邊界或多或少會(huì)呈鋸齒狀。原因是圖形信號(hào)是連續(xù)的，而在光柵顯示系統(tǒng)中，用來(lái)表示圖形的卻是一個(gè)個(gè)離散的

6、象素。這種用離散量表示連續(xù)量引起的失真現(xiàn)象稱之為走樣；用于減少或消除這種效果的技術(shù)稱為反走樣。反走樣的方法有：提高分辨率、區(qū)域采樣和加權(quán)區(qū)域采樣。5、依次寫出用中點(diǎn)畫線法進(jìn)展直線掃描轉(zhuǎn)換，從點(diǎn)(5,5)到(15,11)經(jīng)過(guò)的象素點(diǎn)。答： QUOTE 、 QUOTE 、 QUOTE 、 QUOTE 、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)根底模擬試題21、設(shè)一條二次Bezier 曲線的控制頂點(diǎn)為 QUOTE 、 QUOTE 、 QUOTE ，另一條二次Bezier 曲線的控制頂點(diǎn)為 QUOTE 、 QUOTE 、 QUOTE , QUOTE = QUOTE , 寫出兩條曲線可以準(zhǔn)確合并表示為一條二次Bezier 曲線的條

7、件。解：如下列圖所示，由于可以準(zhǔn)確合并，說(shuō)明兩曲線是由一條曲線在參數(shù) QUOTE 處分割而來(lái)，假設(shè)原曲線的控制頂點(diǎn)為 QUOTE , , QUOTE . 由de Castejau 算法, 首先要求三點(diǎn)共線，其次 QUOTE ，于是： QUOTE 。2、設(shè)一條三次Bezier 曲線的控制頂點(diǎn)為 QUOTE 、 QUOTE 、 QUOTE 、 QUOTE , 對(duì)曲線上一點(diǎn) QUOTE 及一個(gè)給定的目標(biāo)點(diǎn)T，給出一種調(diào)整Bezier 曲線形狀的方法，使得 QUOTE 準(zhǔn)確通過(guò)點(diǎn)T。解：假設(shè)我們改變其中的一個(gè)控制頂點(diǎn)，比方將 QUOTE 調(diào)整到 QUOTE ，使得 QUOTE 準(zhǔn)確通過(guò)點(diǎn)T，改變后的曲

8、線記為 QUOTE ，則有：即： QUOTE ，所以，只需將 QUOTE 調(diào)整到 QUOTE / QUOTE ，即可。3、寫出只用點(diǎn)Z-Buffer一個(gè)變量的消隱算法，比擬其和傳統(tǒng)Z-Buffer一個(gè)二維數(shù)組的消隱算法的區(qū)別。答：只用點(diǎn)Z-Buffer一個(gè)變量的消隱算法如下：Z-Buffer() 幀緩存全置為背風(fēng)光/掃描整個(gè)屏幕for(屏幕上的每個(gè)象素(i,j) 深度緩存變量zb置最小值MinValue for(多面體上的每個(gè)多邊形Pk) if(象素點(diǎn)(i,j)在pk的投影多邊形之) 計(jì)算Pk在(i,j)處的深度值depth; if(depth大于zb) zb = depth; inde*p

9、= k; if(zb != MinValue) 計(jì)算多邊形Pinde*p在交點(diǎn) (I,j) 處的光照顏色并顯示傳統(tǒng)的Z-Buffer算法需要有幀緩存和一個(gè)二維數(shù)組的z深度緩存。在把顯示對(duì)象的每個(gè)面上每一點(diǎn)的屬性顏色或灰度值填入幀緩沖器相應(yīng)單元前，要把這點(diǎn)的z坐標(biāo)值和z緩沖器中相應(yīng)單元的值進(jìn)展比擬。是遍歷多邊形；而點(diǎn)Zbuffer算法是遍歷象素，再判有哪些多邊形的投影包含此象素，作深度比擬。但是在不用開(kāi)二維數(shù)組的Zbuffer的同時(shí)，帶來(lái)了缺點(diǎn)是：反復(fù)進(jìn)展點(diǎn)在多邊形部的判斷，使算法效率降低。4、1寫出光線跟蹤遞歸函數(shù)的偽代碼。2描述光線跟蹤加速的層次包圍盒方法。解：1RayTracing(sta

10、rt, direction, weight, color)if ( weight i 結(jié)點(diǎn)的*值遞增D*; 假設(shè)允許多邊形的邊自相交，則用冒泡排序法對(duì)AET表重新排序; /* polyfill */計(jì)算機(jī)圖形學(xué)根底模擬試題51、為了在顯示器等輸出設(shè)備上輸出字符，系統(tǒng)中必須裝備有相應(yīng)的字庫(kù)。字庫(kù)中存儲(chǔ)了每個(gè)字符的形狀信息，字庫(kù)分為哪兩種類型？各有什么特點(diǎn)？答：字庫(kù)分為矢量型和點(diǎn)陣型兩種。在筆式繪圖儀上采用矢量型字符比擬適合，矢量型字符庫(kù)采用矢量代碼序列表示字符的各個(gè)筆畫。輸出一個(gè)字符時(shí)，系統(tǒng)中的字符處理器解釋該字符的每個(gè)矢量代碼，輸出對(duì)應(yīng)的矢量，到達(dá)產(chǎn)生字符的目的。在終端顯示器上顯示字符一般采用

11、點(diǎn)陣型字符庫(kù)。點(diǎn)陣型字符庫(kù)為每個(gè)字符定義一個(gè)字符掩膜，即表示該字符的象素圖案的一個(gè)點(diǎn)陣。2、NURBS 曲線的凸包性指什么？答：NURBS 曲線的凸包性指的是定義在非零節(jié)點(diǎn)區(qū)間上曲線段位于定義它的k+1 個(gè)控制頂點(diǎn) QUOTE 的凸包。整條NURBS 曲線位于所有定義各曲線段的控制頂點(diǎn)的凸包的并集。所有權(quán)因子的非負(fù)性，保證了凸包性質(zhì)的成立。3、從心理學(xué)和視覺(jué)的角度出發(fā)，顏色有哪三個(gè)特性？與之相對(duì)應(yīng)，從光學(xué)物理學(xué)的角度出發(fā)，顏色又有哪三個(gè)特性？答：從心理學(xué)和視覺(jué)的角度出發(fā)，顏色有如下三個(gè)特性：色調(diào)Hue，飽和度Saturation和亮度Lightness。從光學(xué)物理學(xué)的角度出發(fā)，顏色的三個(gè)特性分別為：主波長(zhǎng)DominantWavelength，純度Purity和明度Luminance。4、計(jì)算以(30,0),(60,10),