科学计算可视化复习题(杨整理)

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1、科学计算可视化复习题填空题1.科学计算可视化可在三个层次上实现，对应于三种处理方式:事后处理、跟踪处理和驾驭处理。2.可视化技术的分类主要基于函数类型和定义域的维数。如果是对一组点进行可视化，没有相关的函数，该类数据称为点集，相应的可以把可视化技术分为点集、标量、矢量和张量场的可视化。3.使用散点图矩阵对高维散布点进行可视化，矩阵下三角存放散点图、对角线存放直方图、上三角存放相关系数。4.高维点数据可以使用变图元散点图、散点图矩阵和星图等多种方法进行可视化。5.等值线生成算法主要分为以下两类：网格序列法和网格无关法。6.等值线生成算法中的网格序

2、列法主要分为以下两类：网格扫描法和单元剖分法。7.等值线生成算法中的步进法和适应法属于网格无关法。8.体可视化算法一般可分为两大类：直接体绘制算法和基于面的体绘制算法。9.等值面生成算法主要有以下几种：opaquecube算法，dividingcube算法，marchingcube算法，contourconnecting算法。10.体数据的表达方式主要有：基于体素的表达和基于体元的表达。11.直接体可视化(DVR)算法大多采用简单的正交观察。因为透视观察易产生光线逃逸问题。12.ContourConnecting算法寻找组成三角面片的下一个节点

3、的三种启发式算法分别是：最短对角线法、最大体积法、相邻轮廓线同步前进法。13.著名的护士南丁格尔在描述战争中战士的死亡原因时使用了一种图形，这种图形我们现在称为星图,斯诺博士在1854年描述伦敦霍乱病人地理位置时采用了一种图形，这种图形我们现在称为散点图。14.试举出几种通用的数据格式，例如：XML格式和NetCDF格式等。15.为增加三维物体在二维图像上显示的真实感，主要考虑以下几个方面：前后关系、透视、光照、浓淡、立体视图、运动。16.常用的文件压缩技术有：行程编码、LZW编码、霍夫曼编码。17.对数据可视化时可以考虑使用的图形元素有：位置

4、、形状、方向、大小。18.一维标量场数据显示的方式主要有曲线图、条形图、直方图等三种图形。问答题1.科学计算的目的和意义是什么？目的：洞察。而不仅仅是获取数据。通过科学计算来启发和促进人们对自然规律的更深层次的认识，从而发现新规律，建立新学科，并应用于生产实践。意义：模拟现实。发现规律：方案对比：工具化，方法性，边缘性（交叉学科）。1.科学计算可视化可在三个层次上实现，对应于三种处理方式，这三种处理方法是什么，并进行说明。事后处理，跟踪处理，驾驭处理。事后处理：把计算与计算结果的可视化分成二个阶段进行，二者之间不能发生交互作用。跟踪处理：要求实

5、时地显示计算中产生的结果，以便使研究人员能了解当前的计算情况，在发现错误或认为已无必要继续往下计算时，可停止当前的计算并开始下一个新的计算。驾驭处理：则不仅能使研究人员实时地观察到当前计算的状态，而且要能对计算进行实时干预，如增加或减少网络点，修改某些网格中的参数等．并使计算继续下去2.可视化系统的性能主要包括哪几个方面？（10分）响应时间，人机界面，适用性，成本与效益。、3.简述实现科学计算可视化的软硬件要求是什么？硬件要求：高性能图形工作站，高传输速率的网络，大容量外存储器，图形拷贝设备。软件要求：用适当的图形表示方式显示数据场中各类物理量

6、的分布情况提供三维数据场的体绘制能力，实现三维数据场的整体显示提供对三维数据场按任意角度进行切片的功能实现动态显示多维数据的可视化技术数据场与物体外形的合成显示科学数据的模型、结构与格式；科学数据的管理与操纵交互式数据可视化分析系统的可扩充性和友好的人机界面4.试分析可视化技术的组成，与传统计算机图形学的区别是什么？可视化图形与传统图形的区别在于它主要表现内在物理特性，而不是强调外观的真实感。5.按照函数类型和定义域类型进行分类可视化技术可以分为哪几类？（1）点数据场技术，点数据可视化技术是对定义域中的一些点进行映射，其关键是如何将n维空间中的

7、点向二维图像平面投影。对于一维点、二维点和三维点的投影方法是较直接的。（2）标量场技术，一维标量场可直接用线画图表示，其基本方法是在x-y平面内，根据采样点的值，构造插值函数f(x)，根据f(x)生成采样点之间的线段。二维域上的标量场数据是属于二维函数F(x1，x2)采样的情形。三维域上的标量场的可视化一般称为体可视化（3）矢量场，在科学计算应用中常常涉及流体的流动，即在几何数据点上含有矢量值的数据。矢量场包括二维（平面场）、三维（立体场）或多维矢量场。（4）张量场技术，张量场出现在一些应用领域中。三维二阶张量可用排列成3x3数组的9个分量来表

8、示。张量场由二维或三维域中各点上的许多这种数组组成，可以把张量映射到标量，但会丢失许多信息。然而，对张量场直接进行可视化是比较困难的。1.常用的图像处