2012年計算機圖形學(xué)模擬試題分析

1、一、填空題1. 計算機圖形學(xué)是研究如何在計算機環(huán)境下生成、處理和顯示圖形的一門學(xué)科；2. 計算機圖形系統(tǒng)通常由中央處理器、圖形輸入設(shè)備、圖形輸出設(shè)備三部分構(gòu)成；3. 在應(yīng)用程序和輸入設(shè)備之間，輸入方式是多樣的，常用的輸入方式有請求方式、采樣方式、事件方式等；4. 光柵掃描圖形顯示器是畫點設(shè)備，而隨機掃描圖形顯示器是畫線設(shè)備；5. 右圖中的多邊形的頂點，屬于局部極值點的有P3，P4，P5，P7，屬于非極值點的有P1，P2，P6；6. 常見顯卡的結(jié)構(gòu)中包括：顯卡BIOS芯片、圖形處理芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片、顯存、接口等7. 在常見的邏輯輸入設(shè)備中，定位設(shè)備用于指定用戶空間的一個位置；筆畫設(shè)備用于指定

2、用戶空間中一組有序點的位置；8. CRT顯示器中聚焦系統(tǒng)的作用是使電子束匯聚成一點；加速系統(tǒng)的作用是使電子束加速；9. 在處理圖形時常常涉及的坐標(biāo)系有模型坐標(biāo)系（局部坐標(biāo)系），世界坐標(biāo)系，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備坐標(biāo)系，設(shè)備坐標(biāo)系。10.具有8位幀緩存和10位顏色查找表的光柵顯示器,可有1024個灰度等級，但每次只有256個不同灰度等級可用。二、判斷題1. 圖像越復(fù)雜，光柵掃描圖形顯示器顯示圖像所需要的時間越長；（F）2. 光柵掃描圖形顯示器可直接從單元陣列中的一個可編制地址的像素畫一條直線到另一個可編制的像素；（F）3. 內(nèi)點判別準(zhǔn)則對于奇異點的處理規(guī)則是：對于局部極值點，應(yīng)看成2個點，對于非極值點，應(yīng)看

3、成1個點；（T）4. 采用射線掃描法的CRT的熒光屏內(nèi)表面通常涂有兩層熒光物質(zhì)，一層是受電子束激勵而發(fā)出紅色色光的熒光物質(zhì)，另一層則是發(fā)出藍(lán)色色光的熒光物質(zhì)；（F）5邊相關(guān)掃描線多邊形填充算法利用了掃描線的相關(guān)性和多邊形邊的相關(guān)性；（T）6. 為了得到穩(wěn)定的畫面，等離子顯示器需要不斷地刷新；（F）7. 如果用一個單位立方體來表示RGB顏色空間，那么坐標(biāo)(1,0,1)表示的顏色是綠色；（F）8. “橡皮筋技術(shù)”能比較容易地找到通過一個點或和一個圓相切的直線的位置；（T）9. 若要對某點進行比例、旋轉(zhuǎn)變化，首先可以將坐標(biāo)原點平移至該點，在新的坐標(biāo)系下做比例或者旋轉(zhuǎn)變換，然后再將原點平移回去；（T）

4、10. 在計算機圖形學(xué)中，直線的兩端是有端點的；（T）三、單選題1位面數(shù)為24，分辨率為1024*1024的光柵掃描圖形顯示器，幀緩存容量為（ D ）A 512KBB. 1MBC. 2MBD 3MB2在計算機圖形學(xué)的概念中，圖形的構(gòu)成屬性包括（ A ）A. 幾何屬性與非幾何屬性B. 幾何屬性與物理屬性C. 點陣屬性與矢量屬性D. 物理屬性與顏色屬性3第一個圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)是（ D ）A. OpenGLB. PHIGSC. DirectXD. GKS4使用Bresenham直線生成算法畫一條直線：起點和終點分別為A（15，12）和B（30，18），則起點的下一個點的坐標(biāo)(x,y)和誤差p分別為（ B

5、 ）A. (x,y) = (16,13)，p = 9B. (x,y) = (16,12)，p = 9A. (x,y) = (16,13)，p = -21D. (x,y) = (16,12)，p = -215要求顯示灰度等級為256，分辨率為1024*1024的光柵掃描圖形顯示器，幀緩存容量為（ A ）A 1MBB. 8MBC. 32MBD 64MB 6CRT顯示器需要不斷刷新的原因是（B）。B. 熒光物質(zhì)的亮度會逐漸變?nèi)魿. 熒光物質(zhì)的亮度不夠8中點算法生成圓，第i個點的坐標(biāo)位置為（xi，yi），決策變量di<0,則第i+1個點的坐標(biāo)位置和決策變量分別為（ B ）A （xi+1，yi+1

6、）=（xi+1，yi），di+1=di+2(xi-yi)+5；B （xi+1，yi+1）=（xi+1，yi），di+1=di+2xi+3；C （xi+1，yi+1）=（xi+1，yi-1），di+1=di+2(xi-yi)+5；D （xi+1，yi+1）=（xi+1，yi-1），di+1=di+2xi+3；9 邊相關(guān)掃描線填充算法的實現(xiàn)需要建立兩個表：邊表（ET）和活動邊表（AET），邊表用來對除水平邊外的所有邊進行登記，來建立邊的記錄。邊的記錄第3項為：（ D ）A 指針B 某邊的最小的y對應(yīng)的x值C 某邊的最大y值D 某邊斜率的倒數(shù)四、問答題1 計算機圖形系統(tǒng)主要具有哪些功能？分別是怎樣的

7、？答：計算功能：圖形的描述、分析和設(shè)計；圖形的平移、旋轉(zhuǎn)、投影、透視等幾何變換；曲線、曲面的生成；圖形之間相互關(guān)系的檢測等；存儲功能：圖形數(shù)據(jù)庫可以存放各種圖形的幾何數(shù)據(jù)及圖形之間的相互關(guān)系，并能快速方便地實現(xiàn)對圖形的刪除、增加、修改等操作；輸入功能：通過圖形輸入設(shè)備可將基本的圖形數(shù)據(jù)（如點、線等）和各種繪圖命令輸入到計算機中，從而構(gòu)造更復(fù)雜的幾何圖形；輸出功能：圖形數(shù)據(jù)經(jīng)過計算后可在顯示器上顯示當(dāng)前的狀態(tài)以及經(jīng)過圖形編輯后的結(jié)果，同時還能通過繪圖儀、打印機等設(shè)備實現(xiàn)硬拷貝輸出，以便長期保存；交互功能：設(shè)計人員可通過顯示器或其他人機交互設(shè)備直接進行人機通信，對計算結(jié)果和圖形利用定位、拾取等手段

8、進行修改，同時對設(shè)計者或操作員輸入的錯誤給以必要的提示和幫助。2陰極射線管由哪些部分組成？它們的功能分別是什么？答：陰極射線管主要由陰極、電平控制器（即控制極）、聚焦系統(tǒng)、加速系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和陽極熒光粉涂層組成。陰極被燈絲加熱后，會發(fā)出電子（帶負(fù)電荷）并形成發(fā)散的電子云。如果不加控制，電子受到帶正電荷的陽極的吸引轟擊熒光粉涂層時，將漫射整個熒光屏，形成明亮的白光。但是在聚焦系統(tǒng)的作用下，電子云會聚焦成很細(xì)的電子束，在熒光屏的中心形成一個單一的亮點。電平控制器用來控制電子束的強弱，通過改變陰極和控制電平之間的電位差，可調(diào)節(jié)電子束的電流密度，改變所形成亮點的明暗程度。聚焦后的電子束通過加速系統(tǒng)達(dá)到

9、轟擊熒光屏應(yīng)有的速度后，利用偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)（包括水平方向和垂直方向的偏轉(zhuǎn)板）可將電子束精確定位在屏幕的任意位置上。3 什么叫刷新？為什么要進行刷新？答：要保持屏幕上有穩(wěn)定的圖像就必須不斷地發(fā)射電子束。刷新一次指電子束從上到下將熒光屏掃描一次。CRT內(nèi)側(cè)的熒光粉在接受電子束的轟擊時，只能維持短暫的發(fā)光，根據(jù)人眼視覺暫留的特性，需要不斷地進行刷新才能有穩(wěn)定的視覺效果。4請簡述光柵掃描顯示器的性能指標(biāo)。（1） 分辨率分辨率是指顯示器在屏幕水平方向可顯示多少像素（水平分辨率），垂直方向可顯示多少像素（垂直分辨率）。通常用屏幕上像素的數(shù)目來表示，分辨率越高，相鄰像素點之間的距離越小，顯示的字符或圖像就越清晰。

10、（2）刷新頻率刷新頻率就是屏幕刷新的速度。刷新頻率越低，圖像閃爍和抖動的就越厲害，眼睛疲勞的就越快。過低的刷新頻率，會產(chǎn)生令人難受的頻閃效應(yīng)。（3）水平掃描頻率又稱為行頻，是指電子槍每秒在屏幕上掃描過的水平點數(shù)，以KHz為單位。行頻越大越好，至少要達(dá)到50KHz。（4）亮度等級數(shù)目和色彩亮度等級數(shù)目主要指單種顏色亮度可變化的數(shù)目，亮度等級范圍的提升可以使圖像看上去更加柔和自然，否則圖像看上去要么曝光過度，要么曝光不足。色彩包括可選擇顯示顏色的數(shù)目以及一幀畫面可同時顯示的顏色數(shù)，與熒光屏的質(zhì)量有關(guān)，并受顯示存儲器VRAM大小的影響。（5）點距如前所述，點距是同一像素中兩個顏色相近的熒光體間的距離

11、，與圖像分辨率有關(guān)。點距越小，顯示出來的圖像越細(xì)膩，當(dāng)然其成本也越高。（6）顯示速度顯示速度指顯示字符、圖形，特別是動態(tài)圖像的速度，與顯示器的分辨率及掃描頻率有關(guān)?？捎米畲髱挘此较袼財?shù)×垂直像素數(shù)×最大刷新頻率）來表示。5.液晶顯示器的原理是什么？答：在液晶顯示器中，液晶是灌入兩個列有溝槽的上下夾層之間的。這兩個夾層上的槽互相垂直（相交成90度）。接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來排列，而接近下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向來排列，因此位于兩個夾層之間的液晶分子被強迫處入一種90°扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過液晶時最終

12、也被扭轉(zhuǎn)90°, 從而可以形成一條完整的光線穿透路徑。但當(dāng)液晶上加一個電壓時，分子不再按照正常的方式排列，而變成豎立的狀態(tài)，使光線不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)而無法通過。6. 簡述彩色CRT顯示器的工作原理答：射線穿透法：這種CRT的熒光屏內(nèi)表面通常涂有兩層熒光物質(zhì)，一層是受電子束激勵而發(fā)出紅色色光的熒光物質(zhì)，另一層則是發(fā)出綠色色光的熒光物質(zhì)。當(dāng)電子束以高速撞擊熒光屏?xí)r，實際能夠產(chǎn)生的顏色取決于該電子束穿透熒光層深淺的能力，即電子束所具有的能量?？装逵成浞ǎ涸谶@種CRT的熒光屏上，分布著顯示的基本單元像素，而在熒光屏后安裝著被稱為蔭罩的金屬板，在金屬板上布滿了對應(yīng)于每個像素的小孔。在CRT內(nèi)按三角

13、形排列安裝了三只電子槍，發(fā)射三條電子束，它們由一個共同的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制，使三條電子束聚焦于蔭罩板的同一個小孔內(nèi)，并穿過小孔轟擊熒光屏。調(diào)節(jié)各個電子槍的電流強度，可改變相應(yīng)熒光點的亮度，即合成色中所占的比例，達(dá)到改變顏色的效果。7. 結(jié)合下圖說明圖形的基本處理流程； 利用各種圖形輸入設(shè)備及軟件或其他交互設(shè)備將圖形輸入到計算機中，以便進行處理； 在計算機內(nèi)部對圖形進行各種變換（如幾何變換、投影變換）和運算（如圖形的并、交、差運算等）； 處理后，將圖形轉(zhuǎn)換成圖形輸出系統(tǒng)便于接受的表示形式，并在輸出設(shè)備上輸出； 在交互式的系統(tǒng)中上述過程可重復(fù)進行多次，直至產(chǎn)生滿意的結(jié)果。8. 多邊形的表示方法有哪些？各

14、有何特點？答：頂點表示是用多邊形的頂點的序列來描述多邊形，該表示幾何意義強、占內(nèi)存少，但不能直觀地說明哪些像素在多邊形內(nèi)；點陣表示是用位于多邊形內(nèi)的象素的集合來刻劃多邊形，該方法雖然沒有多邊形的幾何信息，但具有面著色所需要的圖像表示形式；9. 簡述掃描線的相關(guān)性和多邊形邊的相關(guān)性 掃描線的相關(guān)性：某條掃描線上相鄰的象素，幾乎都具有同樣的內(nèi)外性質(zhì)，這種性質(zhì)只有遇到多邊形邊線與該掃描線的交點時才會發(fā)生改變。 邊的相關(guān)性：由于相鄰掃描線上的交點是與多邊形的邊線相關(guān)的。對同一條邊，前一條掃描線yi與該邊的交點為xi，而后一條掃描線yi+1=yi+1與該邊的交點則為xi+1=xi+1/m（m為斜率），利

15、用這種相關(guān)性可以省去大量的求交運算。10. 引力場是人機交互中的常見的輔助技術(shù)，它能給用戶帶來什么便利？設(shè)計人員在設(shè)計引力場的時候需要注意什么問題？答：用戶用光標(biāo)進行選圖操作時，引力場的使用可使光標(biāo)較容易地定位在選擇區(qū)域小的圖形上。設(shè)計人員在設(shè)計引力場時，引力場的大小要適中，外形應(yīng)與其所含圖形的外形一致。11. 請敘述三種輸入控制模式的流程。答：請求模式下，用戶在接收到應(yīng)用程序請求后才輸入數(shù)據(jù)；應(yīng)用程序等待用戶輸入數(shù)據(jù)，輸入結(jié)束，才進行處理。程序與輸入串行運行。樣本模式下，應(yīng)用程序與輸入設(shè)備將各自獨立運行，信息的輸入和程序中的輸入命令無關(guān)。設(shè)置為取樣模式的設(shè)備將源源不斷地把信息送入數(shù)據(jù)緩存區(qū)，

16、取代原有數(shù)據(jù)，而不必等待應(yīng)用程序的輸入語句。當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行到輸入指令時，就會把相應(yīng)物理設(shè)備當(dāng)前的輸入值作為取樣值加以處理。事件模式下，輸入過程和應(yīng)用程序并發(fā)運作。所有輸入數(shù)據(jù)（或事件）都被存放在一個事件隊列中，該隊列以事件發(fā)生的時間排序。用戶在輸入設(shè)備上完成一個輸入動作（如按一下按鈕等）便產(chǎn)生一個事件，輸入數(shù)據(jù)及該設(shè)備的編號等信息便被存放到事件隊列的節(jié)點中。應(yīng)用程序可到隊列中來查詢和提取與其相關(guān)的事件。五、名詞解釋12. 圖形：廣義的圖形概念：凡是能夠在人的視覺系統(tǒng)中形成視覺印象的客觀對象都稱為圖形。計算機圖形學(xué)中的圖形概念是指由點、線、面、體等幾何要素和明暗、灰度（亮度）、色彩等非幾何要素構(gòu)

17、成的，從現(xiàn)實世界中抽象出來的帶有灰度、色彩及形狀的圖或形13. 最大偏轉(zhuǎn)角：CRT顯示器中電子束到達(dá)屏幕最邊緣的偏轉(zhuǎn)角度14. RGB模型：由紅、綠、藍(lán)三種顏色組成的原色系統(tǒng)稱為RGB模型。它是定義于某個紅綠藍(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。坐標(biāo)軸上的頂點代表三個基色，余下的頂點則代表每一個基色的補色15. 掃描轉(zhuǎn)換：將圖形的幾何信息轉(zhuǎn)換成存儲在幀緩存中的光柵（點陣）圖像并以一定格式的視頻圖像顯示的過程16. 刷新：電子束從上到下將熒光屏掃描一次17. 隔行掃描技術(shù)：每一幀分為兩個場顯示，每個場只包含一半畫面。兩個場是交錯的，一個場包含所有的奇數(shù)掃描

18、行，另一個場包含所有的偶數(shù)掃描行，兩個場以1/60秒的時間間隔交替顯示18. 位面：光柵中的每個像素在幀緩存中至少要1位,每個像素1位的存儲容量稱為位面19. 分辨率：指顯示器在屏幕水平(垂直)方向可顯示多少像素20. 圓的八分對稱性：圓心位于原點的圓有四條對稱軸x=0、y=0、y=x和y=x，從而若已知圓弧上一點P(x，y)，就可以得到其關(guān)于四條對稱軸的七個對稱點21. 多邊形填充：把多邊形的頂點表示轉(zhuǎn)換為點陣表示22. 區(qū)域：已經(jīng)表示成點陣形式的像素集合在光柵圖形中23. 四連通區(qū)域：取區(qū)域內(nèi)任意兩點，在該區(qū)域內(nèi)若從其中一點出發(fā)通過上、下、左、右四種運動可到達(dá)另一點24. 八連通區(qū)域：取區(qū)

19、域內(nèi)任意兩點，若從其中任一點出發(fā)，在該區(qū)域內(nèi)通過沿水平方向、垂直方向和對角線方向的八種運動可到達(dá)另一點25. 區(qū)域填充：將區(qū)域內(nèi)的一點(種子)賦予給定的顏色，然后將這種顏色擴展到整個區(qū)域內(nèi)的過程26. 走樣：用離散量表示連續(xù)量引起的失真27. 反走樣：為了提高圖形的顯示質(zhì)量，需要減少或消除因走樣帶來的階梯形或閃爍效果，用于減少或消除這種效果的方法稱為反走樣28. 世界坐標(biāo)系：一個圖形場景往往由多個對象組成，為了描述它們之間的空間關(guān)系，需要把它們置于一個統(tǒng)一的坐標(biāo)系中，該坐標(biāo)系稱為世界坐標(biāo)系29. 模型坐標(biāo)系：當(dāng)構(gòu)造單個對象的數(shù)字模型時，為了方便,可以將其置于一個特定的坐標(biāo)系下，即模型坐標(biāo)系或局

20、部坐標(biāo)系30. 設(shè)備坐標(biāo)系：圖形輸出時，應(yīng)在輸出設(shè)備上建立一個坐標(biāo)系，這個坐標(biāo)系稱為設(shè)備坐標(biāo)系31. 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備坐標(biāo)系：有些圖形系統(tǒng)，對設(shè)備坐標(biāo)系進行了規(guī)范化，將坐標(biāo)范圍限定在區(qū)間x,y,z | 0x1, 0y1, 0z1內(nèi)，稱為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備坐標(biāo)系32. 齊次坐標(biāo)表示法：用n+1維向量表示n維向量33. 圖形模式：也稱為固定坐標(biāo)系模式，矩陣合并時，先調(diào)用的矩陣放在右邊，后調(diào)用的矩陣放在左邊。這種模式的特點是每一次變換均可看成相對于原始坐標(biāo)系執(zhí)行的34. 空間模式：稱活動坐標(biāo)系模式。先調(diào)用的矩陣放在左邊，后調(diào)用的矩陣放在右邊,連續(xù)執(zhí)行幾次變換時，每一次變換均可看成是在上一次變換形成的新坐標(biāo)系中進行

21、的35. 投影變換：把三維坐標(biāo)表示的幾何體變換成二維坐標(biāo)表示的圖形，分為透視投影和平行投影36. 人機交互:是指用戶與計算機系統(tǒng)之間的通信，它是人與計算機之間各種符號和動作的雙向信息交換六、計算題1. 寫出DDA畫線算法生成起點A（-5，5），終點B（2,13）的直線的各點坐標(biāo)；解：第一步：計算初值：𝑥𝐵𝑥𝐴=2(-5)=7，𝑦𝐵𝑦𝐴=135)=8，由于8>7，所以選定y軸方向作為步進方向；𝐿=|y𝐵y𝐴 |=8第

22、二步：在y軸方向上每次的變化量為y=(y𝐵y𝐴)/𝐿=1，在x軸方向的變化量為x=(x𝐵x𝐴)/𝐿=0.875；第三步：循環(huán)計算點的坐標(biāo)，并取整顯示：Y值計算X值顯示X值Y值計算X值顯示X值5-5-510-16-41107-31218-213229-22. 寫出Bresenham畫線算法生成起點（3,2），終點（12,8）的直線的各點坐標(biāo)；解：x=12-3=9，y= 8-2=6，斜率在0和1之間；iXiYi誤差Ei+1變化1322y-x=2*6-9=3X加1，Y加12433+2(y-x)=3+2(6-9)=-3X加1，Y不變353-3+2y=-3+2*6=9X加1，Y加14649+2(y-x)=9+2(6-9)=3X