計算機圖形學(xué)簡答題.和名詞解釋

1、1、簡述圖像處理、模式識別與計算機圖形學(xué)的關(guān)系。圖像處理、模式識別與計算機圖形學(xué)是計算機應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的三個分支學(xué)科，它們之間有一定的關(guān)系和區(qū)別，它們的共同之處就是計算機所處理的信息都是與圖有關(guān)的信息。它們本質(zhì)上是不同的：圖像處理是利用計算機對原存在物體的映象進行分析處理，然后再現(xiàn)圖像；模式識別是指計算機對圖形信息進行識別和分析描述，是從圖形到描述的表達(dá)過程；計算機圖形學(xué)是研究根據(jù)給定的描述用計算機生成相應(yīng)的圖形、圖像。計算機圖形系統(tǒng)主要具有哪些功能？答案：1.計算功能2.存儲功能3.輸入功能4.輸出功能5.交互功能多邊形的頂點和點陣表示各有什么優(yōu)缺點？答案：頂點表示是用多邊形的頂點序列來描述多

2、邊形。該表示幾何意義強、占內(nèi)存少、幾何變換方便；但它不能直觀地說明哪些像素在多邊形內(nèi)，故不能直接用于面著色。點陣表示用位于多邊形內(nèi)的像素的集合來描述多邊形。該方法雖然沒有多邊形的幾何信息，但便于用幀緩存表示圖形，可直接用于面著色。為什么需要隱藏面消隱算法？答：因為我們在用計算機生成三維物體的真實感圖形，必須要做的是確定物體的可見部分，只有確定了物體的可見部分，我們才能在計算機中真實地再現(xiàn)三維物體。因此，我們就需要一個隱藏面消隱算法來去掉物體的不可見部分，從而避免錯誤地將不可見部分顯示出來，這樣就可以在計算機中生成一個三維物體的真實感圖形了。z緩沖器算法是怎么判斷哪個面應(yīng)消隱的？答：z緩沖器算法

3、設(shè)置了一個二維數(shù)組，類似于幀緩沖器。但是z緩沖器存放的是每個象素點的深度值，而不是幀緩沖器中的顏色值。z緩沖器的初始值為某個大的數(shù)值，通常是后裁剪平面的距離。在判斷像素),(yx上的哪個平面更靠近觀察者時，就可以簡單地比較z緩沖器中的深度值和當(dāng)前平面的深度值。如果當(dāng)前平面的值比z緩沖器中的值?。淳嘁朁c更近），則用新值替換原z緩沖器中的值，像素的顏色值也變成新平面的顏色值。顏色的基本特征是什么？答：顏色的基本特征是：波長、亮度和飽和度。波長是依賴于物質(zhì)的，可見光的波長范圍大約是350nm780nm。物體表面的亮度與周圍環(huán)境的亮度無關(guān)，但表面的明度即人體感知的亮度與周圍環(huán)境的亮度相關(guān)。飽和度也叫

4、純度，它說明光的顏色表現(xiàn)的多純，淡的顏色說明不太純。列舉幾種顏色模型并簡述其特點。答：RGB模型：三基色為R（紅）、G（綠）和B（藍(lán)），是一個加色模型。RGB三個基色定義的顏色集合是紅綠藍(lán)顏色坐標(biāo)系統(tǒng)中的單位立方體，坐標(biāo)原點代表黑色，坐標(biāo)點(1,1,1)代表白色。它適合于以黑色為背景色的顯示設(shè)備，如CRT顯示等。CMY模型：三基色為C(青)、M（品紅）和Y（黃），是一個減色模型。CMY模型的三基色與RGB模型的三基色互為補色，它對應(yīng)的單位立方體（可見光顏色子空間）與RGB模型的完全相同，只是各種顏色的坐標(biāo)發(fā)生了變化。CMY模型主要用于硬拷貝設(shè)備，如彩色繪圖儀，打印機等。它們共同的特點就是都用白

5、色背景。YIQ模型：它以CIE-XYZ模型中的概念為基礎(chǔ)，形成的是電視監(jiān)視器的組合視頻信號。YIQ系統(tǒng)采用紅、綠、藍(lán)顏色間之差的線性組合和Y值所表示色彩及飽和度等色彩信息。I顏色值（同相信號）包含橙青彩色信息，而Q（正交信號）包含綠品紅彩色信息。在YIQ模型的三分量中，亮度值Y占有重要地位。它的優(yōu)點是在固定頻帶寬的條件下，最大限度地擴大了傳送信息量，可應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)的壓縮、傳送、編碼和解碼。HSV模型：H表示色彩,S表示飽和度，V表示明度。它用極坐標(biāo)來定義顏色空間，是一個倒立的單位正六棱錐，六棱錐的錐頂位于HSV坐標(biāo)系的原點，表示黑色，錐底面的中心表示白色，底面六個頂點分別表示最亮的六種純色。

6、其亮度信息由HSV顏色空間采樣點沿軸向的坐標(biāo)來表示，飽和度由該采樣點與中心軸線的徑向距離決定，而色彩H則被表示成它與紅色向量的夾角。用戶可以用HSV模型來精確的指定顏色。簡述環(huán)境反射、漫反射和鏡面反射的區(qū)別。答：物體對照射到其表面的光線進行反射，反射現(xiàn)象簡單地可以分為三類：環(huán)境反射、漫反射和鏡面反射環(huán)境反射指從周圍環(huán)境中均勻入射的光入射至景物表面并等量的向各個方向反射出去的現(xiàn)象。而漫反射和鏡面反射都是由特定的光源照射在物體上產(chǎn)生的反射現(xiàn)象。漫反射指粗糙的物體表面將反射光線向各個方向均勻地散射出去，人眼所接收到的光亮度與觀察者的位置無關(guān)。通常所說的物體顏色實際上就是物體經(jīng)漫反射后所表現(xiàn)出來的顏色

7、。除了漫反射，光源還會在物體上產(chǎn)生高光或強光，也就是鏡面反射。鏡面反射遵循光的反射定律。在光滑的物體上，這種現(xiàn)象十分明顯，但粗糙物體表面上鏡面反射效果卻很差。敘述Gouraud和Phong明暗處理技術(shù)的基本原理和兩者異同。答：1.Gouraud明暗處理技術(shù)的基本原理：Gouraud明暗處理是將曲面表面某一點的光亮度做近似表示，近似值為該曲面的各多邊形頂點光亮度的雙線性插值。具體來說，使用Gouraud明暗處理技術(shù)，在采用掃描線算法對多邊形進行繪制時，可按以下計算步驟來實現(xiàn)計算多邊形頂點處的光亮度。用頂點處的光亮度通過線性插值計算出當(dāng)前掃描線與多邊形邊界交點處的光亮度。用邊界交點處的光亮度做線性

8、插值求出多邊形與掃描線相交區(qū)段上每一采樣點的光亮度值。2.Phong明暗處理技術(shù)的基本原理：Phong明暗處理的基本原理與Gouraud明暗處理類似，所不同的只是Phong明暗處理對多邊形頂點處法向量做雙線性插值，在多邊形內(nèi)構(gòu)造一個連續(xù)變化的法向量函數(shù)。把由法向量函數(shù)得到的多邊形內(nèi)各采樣點的法向量代入光亮度計算公式，即得到由多邊形近似表示的曲面上的光亮度。3.二者的區(qū)別：Gouraud明暗處理模型是對頂點處的光亮度進行線形差值，而Phong模型是對頂點處的法向量進行線形差值，然后再把各采樣點的法向量代入光亮度公式進行計算。二者相比Phong明暗處理較好地模擬了表面的光滑性，尤其是對鏡面高光現(xiàn)象

9、模擬的更加真實并能大大減輕馬赫帶效應(yīng)，因而可得到更好的曲面繪制效果。優(yōu)缺點：采用Gourand明暗處理不單可以克服用多邊形近似表示曲面時，曲面的光亮度不連續(xù)的現(xiàn)象，而且計算量也很小，盡管ground明暗處理簡單易行，但有時也會產(chǎn)生錯誤的繪制效果，此外gourand明暗處理技術(shù)不能正確地模擬高興，phong明暗處理可以克服這些卻能克服這些缺點。2光柵掃描式的圖形顯示器的原理：光柵掃描式圖形顯示器是畫點設(shè)備，可以將其看成一個點陣單元發(fā)生器，并可控制每個點陣單元的亮度，也就是說把它看做是由許多離散點組成的矩陣，每個點都可以發(fā)光，光柵掃描式圖形顯示器發(fā)出的電子束的偏移方式是固定的，它采用自上而下從左到

10、右的掃描方式，在熒光屏上形成一幅幅光柵，每一副光柵稱為一幀，圖形是通過電子束掃描到光柵上的圖形像素時呈現(xiàn)的亮度或顏色與光柵背景的亮度或顏色不同而襯托出的，并可形成多級灰度或顏色的實面積自然圖形；透視投影和平行投影的區(qū)別：透視討厭的投影中心和透視平面之間的距離是有限的，而平行投影的投影中心和投影平面之間的距離是無限的，平行投影的投影線是相互平行的，因此，定義透視投影，要給出投影中心，對于平行投影，由于投影是相互平行的，只要給出投影方向就可，透視投影的方式和人眼觀察物體的方式相同，所以透視投影的真實感更強，而平行投影的真實感相對較差，但可以用于精確測量。4人機交互輸入模型有哪些模型？ 求模式樣本模

11、式事件模式輸入方式的混合使用人機交互的設(shè)備：輸入設(shè)備（鍵盤，鼠標(biāo)，光筆，圖形掃描儀，觸摸屏）輸出設(shè)備：（顯示器，打印機）有效可見面的判定算法（或叫隱藏面消除算法）和判定技術(shù)有哪些？技術(shù)：邊界盒后向面消除投影規(guī)范化算法：區(qū)域細(xì)分算法（基于窗口和多邊形的細(xì)分算法）八叉樹算法Z緩沖器算法和掃描線算法深度排序算法光線投射算法計算某一點的光亮度，需要分別求：環(huán)境反射光，漫反射光，鏡面反射光bezier曲線優(yōu)缺點，端點性質(zhì)特性優(yōu)點：保凸性，凸包性，曲線形狀，不依賴于坐標(biāo)的選擇和人機交互手段靈活等3、圖形變換有什么特點？最基本的幾何變換有哪些？答：圖形變換的特點：大多數(shù)幾何變換（如平移、旋轉(zhuǎn)和變比）是保持拓

12、撲不變的，不改變圖形的連接關(guān)系和平行關(guān)系。對于線框圖形，通常是以點變換為基礎(chǔ)，把圖形的一系列頂點作幾何變換后，連接新的頂點序列即可產(chǎn)生新的變換后的圖形。對于用參數(shù)方程描述的圖形，可以通過參數(shù)方程幾何變換，實現(xiàn)對圖形的變換（基于效率的考慮）。最基本的幾何變換有：平移、旋轉(zhuǎn)、比例、錯切、投影等。4、常用的線段裁剪方法有幾種？簡述它們的優(yōu)缺點。答：常用的線段裁剪方法有三種，它們是：（1）Cohen-SutherLand裁剪算法；（2）中點分割算法；（3）參數(shù)化裁剪算法（Cyrus-Beck算法）；Cohen-SutherLand裁剪算法與中點分割算法在區(qū)碼測試階段能以位運算方式高效率地進行，因而當(dāng)大

13、多數(shù)線段能夠簡單地取舍時，效率較好。參數(shù)化裁剪算法（Cyrus-Beck算法）在多數(shù)線段需要進行裁剪時，效率更高。這是因為運算只涉及到參數(shù)，僅到必要時才進行坐標(biāo)計算。6、什么是圖形掃描轉(zhuǎn)換？答：確定最佳逼近圖形的象素集合，并用指定的顏色和灰度設(shè)置象素的過程稱為圖形的掃描轉(zhuǎn)換或光柵化。對于一維圖形，在不考慮線寬時，用一個象素寬的直線或曲線來顯示圖形。二維圖形的光柵化必須確定區(qū)域?qū)?yīng)的象素集，將各個象素設(shè)置成指定的顏色和灰度，也稱之為區(qū)域填充。一、名詞解釋：1、計算機圖形學(xué)：用計算機建立、存儲、處理某個對象的模型，并根據(jù)模型產(chǎn)生該對象圖形輸出的有關(guān)理論、方法與技術(shù)，稱為計算機圖形學(xué)。2、計算機圖形

14、標(biāo)準(zhǔn)：計算機圖形標(biāo)準(zhǔn)是指圖形系統(tǒng)及其相關(guān)應(yīng)用程序中各界面之間進行數(shù)據(jù)傳送和通信的接口標(biāo)準(zhǔn)。3、圖形消隱：計算機為了反映真實的圖形，把隱藏的部分從圖中消除。4、幾何變換：幾何變換的基本方法是把變換矩陣作為一個算子，作用到圖形一系列頂點的位置矢量，從而得到這些頂點在幾何變換后的新的頂點序列，連接新的頂點序列即可得到變換后的圖形。5、計算幾何：計算幾何研究幾何模型和數(shù)據(jù)處理的學(xué)科，討論幾何形體的計算機表示、分析和綜合，研究如何方便靈活、有效地建立幾何形體的數(shù)學(xué)模型以及在計算機中更好地存貯和管理這些模型數(shù)據(jù)。6、裁剪：識別圖形在指定區(qū)域內(nèi)和區(qū)域外的部分的過程稱為裁剪算法，簡稱裁剪。7、透視投影：空間任

15、意一點的透視投影是投影中心與空間點構(gòu)成的投影線與投影平面的交點。8、投影變換：把三維物體變?yōu)槎S圖形表示的變換稱為投影變換。9、走樣：在光柵顯示器上繪制非水平且非垂直的直線或多邊形邊界時，或多或少會呈現(xiàn)鋸齒狀。這是由于直線或多邊形邊界在光柵顯示器的對應(yīng)圖形都是由一系列相同亮度的離散像素構(gòu)成的。這種用離散量表示連續(xù)量引起的失真，稱為走樣（aliasing）。10、反走樣：用于減少和消除用離散量表示連續(xù)量引起的失真效果的技術(shù)，稱為反走樣。11、窗口：世界坐標(biāo)的范圍是無限大的。為了使規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)上所顯示的世界坐標(biāo)系中的物體有一個合適的范圍與大小，必須首先對世界坐標(biāo)系指定顯示范圍，它通常是一個矩形，這個矩形被稱為窗口。12、視區(qū)：在規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系上也要指定一個矩形區(qū)域與窗