計算機(jī)圖形學(xué)答案(全面)

計算機(jī)圖形學(xué)答案(全面)PAGEPAGE8第三章習(xí)題答案3．1計算機(jī)圖形系統(tǒng)的主要功能是什么？答：一個計算機(jī)圖形系統(tǒng)應(yīng)具有計算、存儲、輸入、輸出、交互等基本功能，它們相互協(xié)作，完成圖形數(shù)據(jù)的處理過程。1.計算功能計算功能包括：1）圖形的描述、分析和設(shè)計；2）圖形的平移、旋轉(zhuǎn)、投影、透視等幾何變換；3）曲線、曲面的生成；4）圖形之間相互關(guān)系的檢測等。2.存儲功能使用圖形數(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(shí)現(xiàn)對圖形的刪除、增加、修改等操作。3.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(diǎn)、線等）和各種繪圖命令輸入到計算機(jī)中，從而構(gòu)造更復(fù)雜的幾何圖形。4.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(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)硬拷貝輸出，以便長期保存。5.交互功能設(shè)計人員可通過顯示器或其他人機(jī)交互設(shè)備直接進(jìn)行人機(jī)通信，對計算結(jié)果和圖形利用定位、拾取等手段進(jìn)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。3．2陰極射線管由哪些部分組成？它們的功能分別是什么？答：CRT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，這六部分都在真空管內(nèi)。陰極（帶負(fù)電荷）被燈絲加熱后，發(fā)出電子并形成發(fā)散的電子云。這些電子被電子聚集透鏡聚焦成很細(xì)的電子束，在帶正高壓的陽極（實(shí)際為與加速極連通的CRT屏幕內(nèi)側(cè)的石墨粉涂層，從高壓入口引入陽極高電壓）吸引下轟擊熒光粉涂層，而形成亮點(diǎn)。亮點(diǎn)維持發(fā)光的時間一般為20～40mS。電平控制器是用來控制電子束的強(qiáng)弱的，當(dāng)加上正電壓時，電子束就會大量通過，在屏幕上形成較亮的點(diǎn)，當(dāng)控制電平加上負(fù)電壓時，依據(jù)所加電壓的大小，電子束被部分或全部阻截，通過的電子很少，屏幕上的點(diǎn)也就比較暗。所以改變陰極和控制電平之間的電位差，就可調(diào)節(jié)電子束的電流密度，改變所形成亮點(diǎn)的明暗程度。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。只要根據(jù)圖形的幾何坐標(biāo)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)乃胶痛怪逼D(zhuǎn)磁場（或水平和垂直偏轉(zhuǎn)板靜電場），控制電于束的偏轉(zhuǎn)，就可以在CRT熒光屏上得到發(fā)亮的圖形軌跡。3．4分辨率為800×600，能顯示216種顏色的顯示器，至少需要選用幀緩存的容量為（1）512K （2）1M （3）2M （4）3M。答：1MB3．7灰度等級為256，分辨率為1024×768的顯示器，至少需要選用幀緩存的容量為（1）512K （2）1M （3）2M （4）3M。答：1MB=5.7將梁友棟-Barsky裁減算法改寫成多邊形裁減算法。答：梁友棟-Barsky裁減算法是線段裁減，如果對多邊形的每條邊用該方法，會使原來封閉的多邊形變成不封閉或是一些離散的線段。為此可以將梁友棟-Barsky裁減算法改寫成多邊形裁減算法。包含PiPi+1的直線與窗口4條邊界相交，其中兩個是潛在的進(jìn)入交點(diǎn)，另外兩個是潛在的離開交點(diǎn)，計算出交點(diǎn)的參數(shù)值，并分別記為t_in1,t_in2,t_out1,t_out2.跨越窗口直線有2種情形12for(每條邊e){確定邊的方向用此來確定包含線首先與裁減區(qū)域的哪條邊界線相交尋找退出點(diǎn)的t值if(t_out2>0)尋找第2個進(jìn)入點(diǎn)的t值if(t_in2>t_out1){if(0<t_out1<=1)output_vert(turning_vertex);}else{If(0<t_out1&&1>=t_in2){If(0<=t_in2)Output_vert(適當(dāng)?shù)拿娼稽c(diǎn))；ElseOutput_vert(起始頂點(diǎn))；If(1>=t_out1)Output_vert(適當(dāng)?shù)拿娼稽c(diǎn))；ElseOutput_vert(終止頂點(diǎn))；}}If(0<t_out2<=1)Output_vert(適應(yīng)的窗口角點(diǎn))；}/*對每條邊*/第六章習(xí)題答案6.1下面有關(guān)平面幾何投影的敘述中，哪些是正確的？平面幾何投影中，透視投影的投影中心到投影平面的距離是有限的。(Y)平面幾何投影中，一組平行線的投影仍保持平行。(N)平行投影與透視投影相比，視覺效果更有真實(shí)感，而且能真實(shí)地反映物體的精確集合尺寸與形狀。(N)在三維空間中的平行投影變換不可能產(chǎn)生滅點(diǎn)。(Y)6.26.3請寫出當(dāng)透視投影中心為原點(diǎn)，投影平面為z=3的透視投影矩陣，并求端點(diǎn)為A(5,15,25)和B(10,20,30)的線段在該投影平面的投影。，,.A點(diǎn)在該平面上的投影為（3/5，9/5，3）B點(diǎn)在該平面上的投影為（1，2，3）,投影線段的方程為第八章習(xí)題答案8.4設(shè)投影中心為原點(diǎn)，構(gòu)造一個由透視投影到平行投影的變換。此變換使得原物體平行投影在平面上和將原物體透視投影在規(guī)范化視見平面上產(chǎn)生的圖像相同。答：原物體在平面上的透視投影是：其中，。點(diǎn)在視見平面上的透視投影是：透視投影到平行投影變換為：這里，是規(guī)范化前裁剪平面的位置?，F(xiàn)在，對點(diǎn)應(yīng)用變換，得到點(diǎn)：在平面上的平行投影為：所以和產(chǎn)生相同的投影圖像。而且，變換將以為邊界的規(guī)范化透視視見體變換到以為邊界的長方體上。8.6請敘述掃描線消隱算法的基本思想及其算法的具體實(shí)現(xiàn)。答：1、基本思想：從最上面的一條掃描線開始工作，向下對每一條掃描線進(jìn)行處理。在處理當(dāng)前掃描線時，開一個一維數(shù)組作為當(dāng)前掃描線的Z-buffer。首先找出與當(dāng)前掃描線相關(guān)的多邊形，以及每個多邊形中相關(guān)的邊對。對每一個邊對之間的小區(qū)間上的各象素，計算深度，并與Z-buffer中的值比較，找出各象素處可見平面，計算顏色，寫幀緩存。對深度計算，采用增量算法。2、算法的具體實(shí)現(xiàn)：首先，建立幾個類classpolygon{ public: doublea,b,c,d; ShapeTypType; intdeltaY,yMax; doubledetaZx,deltaZy; COLORREFcolor; boolvisible; intIP;//,可以將所有的多邊形放在一個一維數(shù)組中，所在位置即位其ippublic: voidfillPoly(inti,pt3DX[],COLORREFcolor1,intip,ShapeTyptype) {//實(shí)現(xiàn)填充多邊形的各個變量 }};structEdge{public:ShapeTypType;intdeltaY;doubledeltaX;intIP;doubletopX;inttopY;public: /////引進(jìn)topY一是為了在將相應(yīng)的邊加入y桶時方便，而是為了判斷活化邊結(jié)束的時候//////////對邊的信息進(jìn)行填充后，deltay!=0決定了將其放入ymax決定的鏈表中 voidfillEdge(pt3Dx,pt3Dy,intip,ShapeTyptype) {//填充邊的各個參數(shù)}}；structEdgeLive{public: ShapeTypType; doublexl;intdeltaYl; doubledeltaXl; doublexr;intdeltaYr; doubledeltaXr; doublezl; doubledeltaZx,deltaZy; intIP;public: //////////活化邊的填充的時候，說明這兩條邊肯定不是并行與x軸的直線,， /////////因?yàn)樵谙鄀ldgeBox填入內(nèi)容的時候應(yīng)該已經(jīng)進(jìn)行了處理};這些準(zhǔn)備工作完成之后，有了前期的準(zhǔn)備工作三維模型的建立及其可以發(fā)生的仿射變換，就可以進(jìn)行下面的掃描線算了。函數(shù)voidScanningZBufffer();的功能便是進(jìn)行該算法的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)時，要有一個初始化工作，完成將變化之后各個體的各個面和邊放入到合適的鏈表中。所需得各個鏈表如下所示： list<polygon>m_AllPoly[800];//存放所有的多邊形list<polygon>m_curPoly;//多邊形活化鏈表，用來存放當(dāng)前正在處理的多邊形 list<Edge>m_AllEdge[800];//所有的邊 list<EdgeLive>m_curEdge;//邊活化鏈表,用來存放當(dāng)前處理的邊對 函數(shù)voidInitialize();負(fù)責(zé)進(jìn)行上面的工作。之后便可以進(jìn)行算法的主體了；程序原代碼見附件。8.8簡述用緩沖器算法來確定哪一個面被隱藏的方法。答：緩沖器算法設(shè)置了一個二維數(shù)組，類似于幀緩沖器。但是緩沖器存放的是每個象素點(diǎn)的深度值，而不是幀緩沖器中的顏色值。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。在判斷像素上的哪個平面更靠近觀察者時，就可以簡單地比較緩沖器中的深度值和當(dāng)前平面的深度值。如果當(dāng)前平面的值比緩沖器中的值?。淳嘁朁c(diǎn)更近），則用新值替換原緩沖器中的值，像素的顏色值也變成新平面的顏色值。第九章習(xí)題答案9.4局部光照明模型的不足之處是什么？答：1、局部光照明模型僅考慮光源直接照射在景物表面產(chǎn)生的光照效果；2、局部光照明模型通常假定物體表面是光滑的且由理想材料構(gòu)成；3、局部光照明模型中，環(huán)境假設(shè)為由白光照明，且反射光和透射光的顏色由用戶來選定。9.7敘述和明暗處理技術(shù)的基本原理和兩者的異同。答：1、明暗處理的基本原理：對離散的光亮度采樣作雙線性插值以獲得一連續(xù)的光亮度函數(shù)。具體做法是：先計算出多邊形頂點(diǎn)處的光亮度值，把它們作為曲面光亮度的采樣點(diǎn)，然后再對多邊形頂點(diǎn)的光亮度值插值計算出多邊形內(nèi)任一點(diǎn)的光亮度。2、明暗處理的基本原理：對多邊形頂點(diǎn)處的法向量采樣作雙線性插值，在多邊形內(nèi)構(gòu)造一個連續(xù)的法向量函數(shù)，依據(jù)這一函數(shù)計算的多邊形內(nèi)各采樣點(diǎn)的法向量帶入光亮度計算公式，即得到由多邊形近似表示的曲面在各采樣點(diǎn)處的光亮度。3、相同點(diǎn)：過程中都采用了雙線性插值。4、不同點(diǎn)：（1）、對光亮度進(jìn)行雙線性插值，是線性光亮度插值，計算簡單；對法向量進(jìn)行雙線性插值，最終是非線性光亮度差值，計算量比較大。（2）、不能正確地模擬高光；