計(jì)算機(jī)圖形學(xué)-陸楓-模擬試題1

一、填空（1X20=20分）一個(gè)交互性的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)應(yīng)具有、、、、輸入等五方面的功能。陰極射線管從結(jié)構(gòu)上可以分為、和。常用的圖形繪制設(shè)備有和,其中支持矢量格式。.通常可以采用和處理線寬。.齊次坐標(biāo)表示就是用維向量表示n維向量。.平行投影根據(jù)可以分為和投影。二、名詞解釋（3X5=15分）圖像走樣段4連通區(qū)域主滅點(diǎn)三、簡答與計(jì)算（6X5=30分）1．圖形包括哪兩個(gè)方面的要素在計(jì)算機(jī)中如何表示它們2．簡述蔭罩式彩色陰極射線管的結(jié)構(gòu)和工作原理3．在交互輸入過程中，常用的管理設(shè)備的方式有哪些試分別說明。4．舉例說明奇偶規(guī)則和非零環(huán)繞樹規(guī)則進(jìn)行內(nèi)外測試時(shí)有何不同5．什么是觀察坐標(biāo)系為什么要建立觀察坐標(biāo)系四、推導(dǎo)與計(jì)算題.試用中點(diǎn)Bresenham算法原理推導(dǎo)斜率大于1的直線段的掃描轉(zhuǎn)換算法。要求寫清原理、誤差函數(shù)和遞推公式，并進(jìn)行優(yōu)化）（15分）.已知直線了=君,，求相對于該直線作對稱變換的變換矩陣。（10分）.試作出下圖中三維形體ABCDE的三視圖（平移矢量均為1）。要求寫清變換過程，并畫出生成的三視圖。（10分）2,2）a（o,o,/Iry〃r-ywXo）xZb（2"0"0）c⑵2,0）一、填空計(jì)算；存儲；交互（對話）；輸入。電子槍；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)；熒光屏。打印機(jī)；繪圖儀；筆式繪圖儀。數(shù)值設(shè)備；字符串設(shè)備；選擇設(shè)備；拾取設(shè)備。線刷子；方刷子。n+1。投影方向與投影面是否垂直；正；斜。二、名詞解釋圖像：在計(jì)算機(jī)中用點(diǎn)陣法描述的圖形叫做圖像。走樣：用離散量表示連續(xù)量引起的失真。段：段是指具有邏輯意義的有限個(gè)圖素（或體素）及其附加屬性的集合，也稱為圖段（二維空間中）、結(jié)構(gòu)和對象。4連通區(qū)域：從區(qū)域上的一點(diǎn)出發(fā)，通過訪問已知點(diǎn)的4-鄰接點(diǎn)，在不越出區(qū)域的前提下，遍歷區(qū)域內(nèi)的所有像素點(diǎn)。主滅點(diǎn)：透視投影中，與坐標(biāo)軸方向平行的平行線的投影會匯聚到一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱為主滅點(diǎn)。三、簡答與計(jì)算答：構(gòu)成圖形的要素可以分為刻畫形狀的點(diǎn)、線、面、體等的幾何要素和反映物體表面屬性或材質(zhì)的明暗、灰度、色彩（顏色信息）等的非幾何要素。計(jì)算機(jī)中表示帶有顏色及形狀信息的圖和形常用兩種方法，即點(diǎn)陣法和參數(shù)法。點(diǎn)陣法是用具有顏色信息的點(diǎn)陣來表示圖形。參數(shù)法是以計(jì)算機(jī)中所記錄圖形的形狀參數(shù)與屬性參數(shù)來表示圖形的一種方法。答：蔭罩式彩色陰極射線管主要結(jié)構(gòu)：三色熒光屏、三支電子槍、蔭罩板。三色熒光屏上密密麻麻交錯(cuò)布滿了能發(fā)R,G,B光的熒光小點(diǎn)；蔭罩管的尾部裝有三支電子槍，安裝成“品”字形，互成120度角，并略向管軸傾斜；在離開熒光屏1cm處安裝了一塊薄鋼板制成的網(wǎng)板，像一個(gè)罩子將屏幕罩起來，故稱蔭罩板。蔭罩板上有許多小孔,每個(gè)小孔準(zhǔn)確地和一組三色熒光小點(diǎn)對應(yīng)。蔭罩式彩色陰極射線管工作原理：三只電子槍發(fā)射的電子束在蔭罩板上匯聚,通過蔭罩板上的小孔打在熒光屏上相應(yīng)的熒光小點(diǎn),使熒光小點(diǎn)發(fā)出紅、綠、藍(lán)色的光,不同成分的紅、綠、藍(lán)色的光形成各種顏色。答：在交互輸入過程中，常用的管理設(shè)備的方式有請求（request）、采樣（sample）、事件（event）及其組合形式等幾種。請求方式：在這種模式下,輸入設(shè)備在應(yīng)用程序的控制下工作,程序在輸入請求發(fā)出后一直被置于等待狀態(tài)直到數(shù)據(jù)輸入。取樣方式：應(yīng)用程序和輸入設(shè)備同時(shí)工作,當(dāng)輸入設(shè)備工作時(shí),存儲輸入數(shù)據(jù),并不斷更新當(dāng)前數(shù)據(jù),當(dāng)程序要求輸入時(shí),程序采用當(dāng)前數(shù)據(jù)值。事件方式：每次用戶對輸入設(shè)備的一次操作以及形成的數(shù)據(jù)叫做一個(gè)事件。在事件方式下,程序和設(shè)備同時(shí)工作,由輸入設(shè)備來初始化數(shù)據(jù)輸入、控制數(shù)據(jù)處理進(jìn)程,一旦有一種邏輯輸入設(shè)備以及特定的物理設(shè)備已被設(shè)成相應(yīng)的方式后,即可用來輸入數(shù)據(jù)或命令。輸入方式的組合使用：一個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)可在幾種輸入模式方式下應(yīng)用幾個(gè)不同的輸入設(shè)備來進(jìn)行工作。答：奇偶規(guī)則和非零環(huán)繞樹規(guī)則是進(jìn)行多邊性內(nèi)外測試的常用方法，這兩種方法的主要區(qū)別在于：當(dāng)使用奇偶規(guī)則測試的多邊形內(nèi)部，按照規(guī)則，由該區(qū)域發(fā)出的射線與多邊形的交點(diǎn)數(shù)為奇數(shù)，應(yīng)用非零環(huán)繞樹規(guī)則時(shí)，環(huán)繞數(shù)一定不為零，該區(qū)域是多邊性的內(nèi)部；當(dāng)使用非零環(huán)繞數(shù)規(guī)則測試的多邊形外部，按照規(guī)則，環(huán)繞數(shù)為零，即由該區(qū)域發(fā)出的射線與多邊形相交時(shí)，多邊形邊從右到左和從左到右穿過射線的數(shù)目相等，即射線與多邊形的交點(diǎn)數(shù)為偶數(shù)，應(yīng)用奇偶規(guī)則時(shí)，該區(qū)域是多邊性的外部；反之，則不成立。答：觀察坐標(biāo)系也稱觀察參考坐標(biāo)系，它是在用戶坐標(biāo)系下建立的直角坐標(biāo)系，觀察坐標(biāo)系的原點(diǎn)為觀察參考點(diǎn)。建立觀察坐標(biāo)系的目的是為了在不同的距離和角度上觀察物體。四、推導(dǎo)與計(jì)算題.試用中點(diǎn)Bresenham算法原理推導(dǎo)斜率大于1的直線段的掃描轉(zhuǎn)換算法。（要求寫清原理、誤差函數(shù)和遞推公式，并進(jìn)行優(yōu)化）解：由于k>1,y為最大位移方向，算法每次在y方向上加1,在x方向加1或加0，即對于當(dāng)前直線上的點(diǎn)Pi（xi,yi），下一個(gè)點(diǎn)在Pl（xi，yi+1）和Pr（xi+1,yi+1）中選取，選取哪一個(gè)依靠誤差項(xiàng)來判斷。設(shè)理想直線與直線曠=丫1+1的交點(diǎn)為Q，Pl和Pr的中點(diǎn)為M（xi+，yi+1），構(gòu)造誤差項(xiàng)：4=」（％。配）=/（為+03/.+1）=M+1—及（K+0.5）—5當(dāng)d>0時(shí)，M點(diǎn)在Q點(diǎn)左側(cè)，取Pr（xi+1，yi+1）；當(dāng)d<0時(shí)，M點(diǎn)在Q點(diǎn)右側(cè)，取Pl（xi，yi+1）；當(dāng)d=0時(shí)，M點(diǎn)與Q點(diǎn)重合，約定取Pl（xi，yi+1）；故有：f再+1(d>0)『十11 (d￡0)"i=X十1誤差項(xiàng)的遞推：當(dāng)d>0時(shí)：4=/(%+1-5,y3-+2)=y.+2—k(x1+1.5)-i—+1-i增量為1—k；當(dāng)dW0時(shí)：Id2=/(ji3+0.5,y+2)=y.+2-k(xt+0.5)-A=4+1增量為1；初值為：%=/&+0.5?,ya十1)二為十1一融看十0.5)—b

二夕口—網(wǎng)—方+1—0.5k=1-0.5k優(yōu)化：去掉小數(shù)，令D=2dAx,有：D>0時(shí)，D=D+2Ax—2Ay；DW0時(shí)，D=D+2Ax；D0=2Ax—Ayo2. 已知直線了;班以求相對于該直線作對稱變換的變換矩陣。

解：［提示］要求相對于直線作對稱變換，可以先將直線通過平移和旋轉(zhuǎn)變換使之與坐標(biāo)軸重合，再關(guān)于直線作相應(yīng)變換，最后通過反變換使直線回到原來的位置。由于直線通過原點(diǎn)，故不需要平移；直線與X軸的夾角為60°,故先將直線繞原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°使之與x軸重合，再關(guān)于x軸做對稱變換，最后反旋轉(zhuǎn)使直線回到原來的位置，變