计算机图形学

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1、第一章计算机图形学的主要研究内容是什么？答：计算机中图形的表示方法，以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法，构成了计算机图形学的主要研究内容。图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。2、列举三个以上图形学的应用领域。答：计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、可视化、真实感图形实时绘制与自然景物仿真、计算机动画、用户接口、计算机艺术等。3、一个图形系统通常由哪些图形设备组成？答：一个图形系统通常由图形处理器、图形输入设备和图形输出设备构成。7、有哪些

2、常用的图形输入设备？答：键盘、鼠标、光笔和触摸屏等。第二章描述直线扫描的DDA算法,中点画线算法和Bresenham算法,并用程序实现Bresenham直线扫描的DDA算法:DDA算法原理是当直线的斜率在（-1，1）之间时，它的增量应该以x为准，即每次都应该让x增加一个像素，然后计算出y的值（y值增量绝对值小于1，更精确），再进行四舍五入，最终得到实际点的像素。当直线斜率绝对值大于1时，增量应该以y为准。中点画线算法:假定直线斜率k在0~1之间，当前象素点为（xp,yp），则下一个象素点有两种可选择点P1（xp+1,yp）或P2（xp+1,yp+1）。若P1与P2的中点（xp+1,yp

3、+0.5）称为M，Q为理想直线与x=xp+1垂线的交点。当M在Q的下方时，则取P2应为下一个象素点；当M在Q的上方时，则取P1为下一个象素点.Bresenham算法:过各行、各列像素中心构造一组虚拟网格线，按直线从起点到终点的顺序计算直线各垂直网格线的交点，然后确定该列像素中与此交点最近的像素。比较书中举例的几种消隐算法的优缺点答：常见的面消隐算法有：画家算法、Z缓冲区(Z-Buffer)算法、扫描线Z-buffer算法、扫描线算法、区域子分割算法、光线投射算法等。Z缓冲区算法是一种典型的、也是最简单的图象空间的消隐算法。另一个优点是算法便于硬件实现，并可以并行化。缺点：1）需要一个额

4、外的Z缓冲器　　　2）在每个多边形占据的每个像素处都要计算深度值，计算量大　　3）没有利用图形的相关性与连续性。画家算法它的缺点是只能处理互不相交的面.扫描线算法和Z—buffer算法的缺点是，对于不可见的多边形面片了同样画出，这样造成了绘制过程中不必要的费时。BSP树算法利用它的存储结构可以优化多边形的排序过程，故它的排序速度比画家算法要快，尤其是复杂度高的场景。第三章1、参数曲线曲面有几种表示形式？答：有参数和非参数（显式、隐式）表示。12、常见的曲面、曲面求交方法有哪些？原理是什么？答：1）代数方法。代数方法是利用代数运算，特别是求解代数方程的方法求出曲面的交线。2）几何方法。几

5、何方法求交是利用几何的方法，对参与求交的曲面的形状大小、相互位置以及方向等进行计算和判断，识别出交线的形状和类型，从而精确求出交线。3）离散方法离散方法求交是利用分割的方法，将曲面不断离散成较小的曲面片，直到每一子曲面片均可用比较简单的面片来逼近，然后用这些简单面片求交得一系列交线段，连接这些交线段即得到精确交线的近似结果。4）跟踪方法。跟踪方法求交是通过先求出初始交点，然后从已知的初始交点出发，相继跟踪计算出下一交点，从而求出整条交线的方法。13、用几何法求平面和球的交线。答：可按以下步骤求解：（1）求球心到平面的距离，设为d，交点（投影点）为P；（2）设球的半径为r，若r

6、面与球相离；（3）若r=d，则平面与球相切，切点为P；（4）若r>d，则平面与球相交，交线为圆，圆心为P，半径为。第四章1、从心理学和视觉的角度出发，颜色有哪三个特性？与之相对应，从光学物理学的角度出发，颜色又有哪三个特性？答：从心理学和视觉的角度出发，颜色有如下三个特性：色调（Hue），饱和度（Saturation）和亮度（Lightness）。从光学物理学的角度出发，颜色的三个特性分别为：主波长（DominantWavelength），纯度（Purity）和明度（Luminance）。简述常见的颜色模型。为什么不用光线的光谱能量分布来定义颜色？答：RGB颜色模式,CMY和HSV颜色

7、模式.由于每一个颜色域都是可见光的子集,所以任何一个颜色模型都无法包含所有的可见光.什么是简单光照模型？什么是局部光照模型？什么是整体光照模型？答：当光照射到物体表面时,光线可能被吸收,反射,和透射,被物体吸收的光部分转化为热,反射,透射的光部分进入人的视觉系统,使我们能看见物体.为模拟这一现象,可建立一些数学模型来代替复杂的物理模型.这些模型就称为光照明模型.在真实感图形中，仅处理光源直接照射物体表面的光照模型称为局部光照模型。与局部光照模型