北京大學網(wǎng)絡(luò)教育2015年計算機圖形學作業(yè)答案

1、2015年北京大學現(xiàn)代遠程教育計算機圖形學作業(yè)題填空題圖形是由點、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)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。計算機圖形學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科。計算機圖形學的主要研究對象：景物的幾何建模方法，對模型的處理方法；幾何模型的繪制技術(shù)；圖形輸入和控制的人機交互界面一個計算機圖形系統(tǒng)至少應(yīng)具有計算、存儲、輸入、輸出、交互等基本功能；電子束要到達屏幕的邊緣時，偏轉(zhuǎn)角度就會增大（填“增大”或者“減小”），到達屏幕最邊緣的偏轉(zhuǎn)角度被稱為最大偏轉(zhuǎn)角；RGB顏色模型，RGB分別代表著3種顏色：紅、綠、藍；

2、刷新一次指電子束從上到下將熒光屏掃描一次；掃描又分為逐行掃描和隔行掃描兩種方式；液晶顯示器依靠極化濾光器（片）影響光線穿過液晶。自然光線是朝所有方向隨機發(fā)散的。極化濾光器實際是一系列逐步變細的平行線，這些線阻斷不與它們平行的所有光線。只有兩個濾光器的線完全平行，或者通過第一個極化濾光器的光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個極化濾光器相匹配，光線才得以穿過第二個極化濾光器。光柵掃描圖形顯示器是畫點設(shè)備，顯示一幅圖像所需要的時間等于顯示整個光柵所需的時間，而與圖像的復(fù)雜程度無（填“有”或“無”）關(guān)；常見顯卡的結(jié)構(gòu)中包括：顯卡BIOS芯片；圖形處理芯片；顯存；數(shù)模轉(zhuǎn)換器(RAMDAC)芯片；接口等；將區(qū)域內(nèi)的一

3、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)的過程叫區(qū)域填充；區(qū)域的表示方法有內(nèi)點表示法和邊界表示法兩種；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；用軟件提高分辨率的方法是：高分辨率計算，低分辨率顯示（填“高”或者“低”）。 判斷題打印機、繪圖儀是常用的圖形顯示設(shè)備；（）CRT顯示器中聚焦系統(tǒng)的作用是使電子束匯聚成一點；（）采用射線穿透法的CRT顯示器，通過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，達到改變顏色的效果；（）分辨率越低，顯示的字符或圖像越清晰；（）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

4、一個可編制的像素；（）Bresenham直線生成算法簡單，實現(xiàn)容易，但由于在循環(huán)中涉及實型數(shù)的運算，因此生成直線的速度較慢；（）內(nèi)點判別準則對于奇異點的處理規(guī)則是：對于局部極值點看成1個點，對于非極值點看成2個點；（）多邊形填充就是把多邊形的頂點表示轉(zhuǎn)換為點陣表示；（）所謂“網(wǎng)格技術(shù)”，就是在每一條線段周圍假想有一個區(qū)域，光標中心落在這個區(qū)域內(nèi)時，就自動地被直線上最近的一個點所代替；（）在應(yīng)用程序和輸入設(shè)備之間采用的輸入方式為樣本方式時，應(yīng)用程序和輸入設(shè)備是同時工作的，但當應(yīng)用程序需要數(shù)據(jù)時，只能獲取到最新數(shù)據(jù)；（）選擇題答案：DACDD CBCBB CCCCB下列不屬于圖形輸入設(shè)備的是_；A

5、 鍵盤B. 鼠標C. 掃描儀D. 打印機計算機系統(tǒng)中的圖形設(shè)備中，用來完成對圖形的描述、建立、修改等各種計算，并對圖形實現(xiàn)有效的存儲的是_;中央處理器 B. 圖形顯示設(shè)備 C. 圖形繪制設(shè)備 D. 圖形輸出設(shè)備通過圖形數(shù)據(jù)庫存放各種圖形的幾何數(shù)據(jù)及圖形之間的相互關(guān)系；實現(xiàn)對圖形的刪除、增加、修改等操作，這是計算機圖形系統(tǒng)的_功能；計算 B. 仿真 C. 存儲 D. 交互下列不屬于單色CRT顯示器的組成部分的是_;聚焦系統(tǒng) B. 加速電極 C. 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) D. 蔭罩CRT顯示器需要不斷刷新的原因是_;A.電子束強度不夠B. 顯示的圖像在不斷變化C. 熒光物質(zhì)的亮度不夠D. 熒光物質(zhì)的亮度會逐漸衰

6、減起點A(5,4)和終點B(-10,16)的一段直線的斜率為_;0.8 B. 1.25 C. -0.8 D. -1.25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(x,y)和誤差p分別為_；A. (x, y) = (16, 13) ，p = 9B. (x, y) = (16, 12) ，p = 9C. (x, y) = (16, 13) ，p = -21D. (x, y) = (16, 12) ，p = -21位面數(shù)為16，分辨率為1024*1024的光柵掃描圖形顯示器，幀緩存容量為_;A 512KBB. 1MBC.

7、 2MBD 3MB下列關(guān)于光柵掃描顯示器的性能指標的說法，錯誤的是_；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刷新頻率越高，圖像閃爍和抖動的就越厲害點距越小，顯示出來的圖像越細膩，其成本越高行頻是指電子槍每秒在屏幕上掃描過的行數(shù)，行頻越大越好，至少要達到50KHz亮度等級范圍的提升可以使圖像看上去更加柔和自然顯示速度指顯示字符、圖形，特別是動態(tài)圖像的速度，與顯示圖形的復(fù)雜程度有關(guān)A1), 3), 6)B.2), 4), 6)C.3), 4), 5)D.1), 2), 5)采用顏色查找表可以提高灰度級別，具有8位幀緩存和10位顏色查找表的光柵顯示器，可有_灰度等級，但每次只

8、有_個不同灰度等級可用。256,1024 B. 1024,256 C.1024,1024 D.256 256用中點圓生成圓算法生成R=6時的圓，下列各點坐標不在圓弧上的是_；A (-6, 0)B. (2,-6) C. (4, 5)D. (-5,-3)下列對于ET表的描述，錯誤的是_;AET表是根據(jù)ET表生成的；AET表中要刪掉ymaxyj的邊；ET表的第二項為某邊斜率的倒數(shù)；在做奇異點處理時，當該邊最大y值對應(yīng)的頂點為非極值點時，邊記錄的第一項：ymax=ymax+1；ET表對水平邊不需要進行登記；A1), 2) B. 2), 3) C.3), 4) D. 1), 4)下列說法正確的是_；請求

9、模式下，應(yīng)用程序和輸入設(shè)備可以并行工作；等離子顯示器需要不斷刷新；采用射線穿透法的彩色CRT顯示器主要用于畫線顯示器，只能產(chǎn)生有限幾種顏色；4連通區(qū)域也可理解成8連通區(qū)域，兩者的邊界完全相同在_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)都被存放在一個隊列中；A 請求B. 樣本C. 事件D. 混合關(guān)于基本的圖形輸入設(shè)備的用途，說法錯誤的是_；定位設(shè)備用于指定用戶空間的一個位置;拾取設(shè)備用于指定用戶空間中一組有序點的位置；選擇設(shè)備用于為應(yīng)用程序在多個選項中選定一項；字符串設(shè)備用于向應(yīng)用程序輸入字符串；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？ 答：計算功能：圖形的描述、分

10、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、拾取等手段進行修改，同時對設(shè)計者或操作員

11、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)達到轟擊熒光屏應(yīng)有的速度后，利用偏

12、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. 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

13、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。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)。當電子束以高速撞擊熒光屏時，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。孔板映射法：在這種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，

14、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，達到改變顏色的效果。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

15、的結(jié)果。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)，取代原有數(shù)據(jù)，而不必等待應(yīng)用程序的輸入語句。當應(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

16、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)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刷新：電子束從上到下將熒光屏掃描一次隔行掃描技術(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)掃描行，另一個場包含所有的偶數(shù)掃

17、描行，兩個場以1/60秒的時間間隔交替顯示位面：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分辨率：指顯示器在屏幕水平(垂直)方向可顯示多少像素圓的八分對稱性：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

18、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；解：第一步：計算初值：=2(-5)=7，=135=8，由于87，所以選定y軸方向作為步進方向；=|yy |=8第二步：在y軸方向上每次的變化量為y=(yy)/=1，在x軸方向的變化量為x=(xx)/=0.875；第三步：循環(huán)計算點的坐標，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5-5-510-0.625-16-4.125-4110.2507-3.25-3121.12518-2.375-213229-1.5-22.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；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加1，Y加15753+2(y-x)=3+2(6-9)=-3X加1，Y不變685-3+2y=-3+2*6=9X加1，Y加17969+2(y-x)=9+2(6-9)=3