2016年春《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》作業(yè)-(答案(共23頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上2016年北京大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作業(yè)題注意事項(xiàng)：1. 本作業(yè)題中所標(biāo)注的章節(jié)均以學(xué)習(xí)指導(dǎo)和課件為準(zhǔn)；2. 作業(yè)請(qǐng)獨(dú)立自主完成，不要抄襲。一、填空題1（第1章）圖形是由點(diǎn)、線(xiàn)、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(shí)世界中抽象出來(lái)的帶有灰度、色彩及形狀的圖或形。2.（第2章）一個(gè)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)至少應(yīng)具有 計(jì)算 、 存儲(chǔ) 、 輸入 、 輸出 、 交互 等基本功能；3.（第2章）光柵掃描圖形顯示器是畫(huà) 點(diǎn) 設(shè)備，顯示一幅圖像所需要的時(shí)間等于顯示整個(gè)光柵所需的時(shí)間，而與圖像的復(fù)雜程度 無(wú) （填“有”或“無(wú)”）關(guān)；4.（第3章）在計(jì)

2、算機(jī)圖形學(xué)中，多邊形有兩種重要的表示方法： 頂點(diǎn) 表示和 點(diǎn)陣 表示。5.（第3章）多邊形填充的掃描線(xiàn)算法先求出掃描線(xiàn)與多邊形邊的交點(diǎn)，利用_掃描線(xiàn) 的連續(xù)性求出多邊形與掃描線(xiàn)相交的連續(xù)區(qū)域，然后利用 多邊形邊 的連續(xù)性，求出下一條掃描線(xiàn)與多邊形的交點(diǎn)，對(duì)所有掃描線(xiàn)由下到上依次處理。6.（第3章）將區(qū)域內(nèi)的一點(diǎn)(種子)賦予給定的顏色，然后將這種顏色擴(kuò)展到整個(gè)區(qū)域內(nèi)的過(guò)程叫 區(qū)域填充 ；區(qū)域的表示方法有 內(nèi)點(diǎn) 表示和 邊界 表示兩種。7.（第4章）常用坐標(biāo)系一般可以分為 世界 坐標(biāo)系、 局部 坐標(biāo)系、 觀(guān)察 坐標(biāo)系、 設(shè)備 坐標(biāo)系、 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備 坐標(biāo)系。8.（第4章）對(duì)于基本幾何變換，一般有平移

3、、旋轉(zhuǎn)、反射和錯(cuò)切等。這些基本幾何變換都是相對(duì)于 坐標(biāo)原點(diǎn) 和 坐標(biāo)軸 進(jìn)行的幾何變換。9.（第4章）在三維空間中的物體進(jìn)行透視投影變換，最多可能產(chǎn)生 3 個(gè)主滅點(diǎn)。10.（第6章）根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的不同性質(zhì)，圖形核心系統(tǒng)(GKS)和三維圖形系統(tǒng)(PHIGS)把輸入設(shè)備在邏輯上分成以下幾類(lèi)： 定位_設(shè)備、 筆畫(huà)_設(shè)備、 定值 設(shè)備、 選擇 設(shè)備、 拾取 設(shè)備、 字符串 設(shè)備。11.（第7章）隱藏面和隱藏線(xiàn)的消除有兩種基本的算法，一種是基于 圖像空間 的方法，一種是基于 物體空間 的方法。12.（第7章）掃描線(xiàn)z緩沖器算法所用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括一個(gè) 多邊形y筒 、一個(gè) 邊y筒 、一個(gè) 多邊形活化表_、

4、一個(gè) 邊活化表_；13.（第8章）通常，人們把反射光考慮成3個(gè)分量的組合，這3個(gè)分量分別是_ 環(huán)境光 反射、 漫 反射和 鏡面 反射。14.（第8章）為了解決由多個(gè)平面片近似表示曲面物體的繪制問(wèn)題，人們提出了各種的簡(jiǎn)單算法，其中最具代表性的兩種方法： Gouraud光亮度插值技術(shù) 和 Phong法向量插值技術(shù) 。15.（第9章）對(duì)于三次多項(xiàng)式曲線(xiàn)，常用四個(gè)幾何條件進(jìn)行描述：兩端點(diǎn)的位置P0=P(0)和P1=P(1)；兩端點(diǎn)的切矢量和；那么參數(shù)曲線(xiàn)的多項(xiàng)式表示為，其中，F(xiàn)0(t)=_，F(xiàn)1(t)=_，G0(t)=_，G1(t)=_。二、選擇題1.（第2章）下列不屬于圖形輸入設(shè)備的是_D_；A鍵盤(pán)

5、B. 鼠標(biāo)C. 掃描儀D. 打印機(jī)2.（第2章）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的圖形設(shè)備中，用來(lái)完成對(duì)圖形的描述、建立、修改等各種計(jì)算，并對(duì)圖形實(shí)現(xiàn)有效的存儲(chǔ)的是_A_;A.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3.（第2章）通過(guò)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的刪除、增加、修改等操作，這是計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的_C_功能；A.計(jì)算 B. 仿真 C. 存儲(chǔ) D. 交互4.（第2章）CRT顯示器需要不斷刷新的原因是_D_;A.電子束強(qiáng)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(huì)逐漸衰減5.（第2章）位面數(shù)為16，分辨率為1

6、024*1024的光柵掃描圖形顯示器，幀緩存容量為_(kāi)C_;A 512KBB. 1MBC. 2MBD 3MB6.（第2章）采用顏色查找表可以提高灰度級(jí)別，具有8位幀緩存和10位顏色查找表的光柵顯示器，可有_1024_灰度等級(jí)，但每次只有_256_個(gè)不同灰度等級(jí)可用。 B A.256,1024 B. 1024,256 C.1024,1024 D.256 2567.（第2章）下列關(guān)于光柵掃描顯示器的性能指標(biāo)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是_B_；1)分辨率越高，相鄰像素點(diǎn)之間的距離越小，顯示的字符或圖像就越清晰2)刷新頻率越高，圖像閃爍和抖動(dòng)的就越厲害3)點(diǎn)距越小，顯示出來(lái)的圖像越細(xì)膩，其成本越高4)行頻是指電子槍

7、每秒在屏幕上掃描過(guò)的行數(shù)，行頻越大越好，至少要達(dá)到50KHz5)亮度等級(jí)范圍的提升可以使圖像看上去更加柔和自然6)顯示速度指顯示字符、圖形，特別是動(dòng)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)8.（第3章）使用Bresenham直線(xiàn)生成算法畫(huà)一條直線(xiàn)：起點(diǎn)和終點(diǎn)分別為A（15，12）和B（30，18），則起點(diǎn)的下一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)(x,y)和誤差p分別為_(kāi)B_；A. (x, y) = (16, 13) ，p = 9B. (x, y) = (16, 12) ，p = 9C. (x, y) = (16, 13) ，p

8、 = -21D. (x, y) = (16, 12) ，p = -219.（第3章）下列對(duì)于多邊形填充的掃描線(xiàn)算法，對(duì)于邊y筒ET和邊的活化鏈表AEL的描述，錯(cuò)誤的是_C_B;1)AEL是根據(jù)ET生成的；AEL中要?jiǎng)h掉ymaxyj的邊；2)ET的第二項(xiàng)為某邊斜率的倒數(shù)；3)在做奇異點(diǎn)處理時(shí)，當(dāng)該邊最大y值對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)為非極值點(diǎn)時(shí)，邊記錄的第一項(xiàng)：ymax=ymax+1；4)ET對(duì)水平邊不需要進(jìn)行登記；A1), 2) B. 2), 3) C.3), 4) D. 1), 4) 10.（第4章）在圖形的處理過(guò)程中，每個(gè)圖形模型都有自己的坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系稱(chēng)為_(kāi)B_。A世界坐標(biāo)系B局部坐標(biāo)系C觀(guān)察坐標(biāo)系

9、D設(shè)備坐標(biāo)系11.（第4章）下列有關(guān)平面幾何投影的敘述語(yǔ)句中，正確的論述為_(kāi)D_B。A在平面幾何投影中，若投影中心移到距離投影面無(wú)窮遠(yuǎn)處，則成為平行投影；B透視投影與平行投影相比，視覺(jué)效果更有真實(shí)感，而且能真實(shí)地反映物體的精確的尺寸和形狀；C透視投影變換中，一組平行線(xiàn)投影在與之平行的投影面上，可以產(chǎn)生滅點(diǎn)；D在三維空間中的物體進(jìn)行透視投影變換可能產(chǎn)生三個(gè)或者更多的主滅點(diǎn)。12.（第6章）在_C_模式下，輸入過(guò)程和應(yīng)用程序并發(fā)運(yùn)作。所有輸入數(shù)據(jù)都被存放在一個(gè)隊(duì)列中；A 請(qǐng)求B. 樣本C. 事件D. 混合13.（第8章）對(duì)于漫反射光，各點(diǎn)的反射光強(qiáng)度與_D_無(wú)關(guān)。A點(diǎn)光源強(qiáng)度、入射角B物體表面的反

10、射系數(shù)C物體各面的朝向D觀(guān)察者的觀(guān)察位置14.（第8章）下列有關(guān)簡(jiǎn)單光反射模型的描述語(yǔ)句中，錯(cuò)誤的論述為_(kāi)B_A簡(jiǎn)單光反射Phong模型，它模擬的是物體表面對(duì)光的反射作用； B在簡(jiǎn)單光反射模型中，假定光源是點(diǎn)光源，而且僅僅關(guān)注物體表面對(duì)光的鏡面反射作用；C簡(jiǎn)單光反射模型主要考慮物體表面對(duì)直射光照的反射作用；D在簡(jiǎn)單光反射模型中，對(duì)物體間的光反射作用，只用一個(gè)環(huán)境光變量做近似處理。15.（第8章）在光亮度插值算法中，下列論述錯(cuò)誤是_C_ AGouraud明暗模型和Phong明暗處理模型主要是為了處理由多個(gè)平面片近似表示曲面物體的繪制問(wèn)題；BGouraud明暗處理計(jì)算中，多邊形與掃描平面相交區(qū)段上

11、每一采樣點(diǎn)的光亮度值是由掃描平面與多邊形邊界交點(diǎn)的光亮度插值得到的；CPhong明暗處理計(jì)算中，采用了雙線(xiàn)性插值和構(gòu)造法向量函數(shù)的方法模擬高光；DPhong明暗模型處理的物體表面光亮度會(huì)呈現(xiàn)不連續(xù)躍變；三、判斷題1.（第2章）彩色CRT顯示器，通過(guò)各個(gè)電子槍的電流強(qiáng)度，可改變相應(yīng)熒光點(diǎn)的亮度，即合成色中所占的比例，達(dá)到改變顏色的效果； 2.（第2章）光柵掃描圖形顯示器可直接從單元陣列中的一個(gè)可編制地址的像素畫(huà)一條直線(xiàn)到另一個(gè)可編制的像素； ×3.（第3章）Bresenham直線(xiàn)生成算法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，但由于在循環(huán)中涉及實(shí)型數(shù)的運(yùn)算，因此生成直線(xiàn)的速度較慢； ×4.（第3章）

12、圓弧的生成算法中，正負(fù)法在候選的兩個(gè)像素中，總是選離圓弧最近的像素為圓弧的一個(gè)近似點(diǎn)，因此，它比Bresenham算法決定的像素更合理； ×5.（第3章）邊界標(biāo)志算法生成的邊界可以是不封閉的，但必須在一條掃描線(xiàn)上有偶數(shù)個(gè)具有邊界顏色的點(diǎn)，并且區(qū)域內(nèi)不能有邊界顏色； 6.（第3章）對(duì)于區(qū)域的連通性來(lái)說(shuō)，4連通區(qū)域也可理解成8連通區(qū)域，即4連通能達(dá)到的8連通肯定能達(dá)到，4連通只是8連通的一種特殊情況； 7.（第6章）所謂“網(wǎng)格技術(shù)”，就是在每一條線(xiàn)段周?chē)傧胗幸粋€(gè)區(qū)域，光標(biāo)中心落在這個(gè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，就自動(dòng)地被直線(xiàn)上最近的一個(gè)點(diǎn)所代替； ×8.（第8章）通常將環(huán)境光產(chǎn)生的效應(yīng)簡(jiǎn)化為它

13、在各個(gè)方向都有均勻的光強(qiáng)度，即當(dāng)環(huán)境光從物體表面反射出來(lái)時(shí)，無(wú)論是從哪一點(diǎn)上反射出來(lái)的，只要能到達(dá)視點(diǎn)，那么我們看到的光就有同一強(qiáng)度。 9.（第8章）鏡面反射光的會(huì)聚指數(shù)的取值與表面粗糙程度有關(guān)。會(huì)聚指數(shù)越小，表面越平滑，會(huì)聚指數(shù)越大，表面越毛糙。 ×10.（第8章）采用Gouraud明暗處理，不能正確地模擬高光，并且所繪制畫(huà)面會(huì)誘發(fā)馬赫帶效應(yīng)。 四、簡(jiǎn)答題1.（第1章）簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。答：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、地理信息系統(tǒng)、科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、計(jì)算機(jī)藝術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬和仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)2 （第2章）簡(jiǎn)述單色液晶顯示器的工作原理？答：?jiǎn)紊壕э@示器主要由玻璃板、偏

14、光板、電極、背光板幾部分組成。在液晶顯示器中，液晶是灌入兩個(gè)列有溝槽的上下夾層之間的。這兩個(gè)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(lái)排列，而接近下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向來(lái)排列，因此位于兩個(gè)夾層之間的液晶分子被強(qiáng)迫處入一種90°扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線(xiàn)順著分子的排列方向傳播，所以光線(xiàn)經(jīng)過(guò)液晶時(shí)最終也被扭轉(zhuǎn)90°, 從而可以形成一條完整的光線(xiàn)穿透路徑。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí)，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(xiàn)不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)而無(wú)法通過(guò)。玻璃板和液晶材料之間是透明電極，電極分為行電極和列電極，在行和列的交叉點(diǎn)上，通過(guò)改

15、變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，從而改變屏幕上相應(yīng)像素的亮度。背光板發(fā)出的光線(xiàn)穿過(guò)第一層偏振過(guò)濾層后進(jìn)入液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。通過(guò)電極上電壓的改變，改變液晶的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，相應(yīng)改變光線(xiàn)的行進(jìn)方向，從而決定相應(yīng)像素的亮度。液晶材料在這里作用類(lèi)似一個(gè)小的光閥。3. （第2章）簡(jiǎn)述激光打印機(jī)的工作原理？答：激光打印機(jī)主要由感光鼓、粉盒、打底電暈絲和轉(zhuǎn)移電暈絲等組成。1) 激光打印機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，感光鼓旋轉(zhuǎn)通過(guò)打底電暈絲，使整個(gè)感光鼓的表面帶上電荷。2) 打印數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)傳至打印機(jī)，打印機(jī)先將接收到的數(shù)據(jù)暫時(shí)存放在緩存中，當(dāng)接收到一段完整的

16、數(shù)據(jù)后再發(fā)送到打印機(jī)處理器。3) 打印機(jī)處理器將打印數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)打印引擎動(dòng)作的類(lèi)似數(shù)據(jù)表的信號(hào)組（對(duì)于激光打印機(jī)來(lái)說(shuō)，這些信號(hào)組就是驅(qū)動(dòng)激光頭工作的一組脈沖信號(hào)），然后將其發(fā)送至激光發(fā)射器。發(fā)射器發(fā)射的激光照射在多棱反射鏡上，反射鏡的旋轉(zhuǎn)和激光的發(fā)射同時(shí)進(jìn)行，依照打印數(shù)據(jù)來(lái)決定激光的發(fā)射或停止。每個(gè)光點(diǎn)打在反射鏡上，隨著反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷變換角度，將激光點(diǎn)反射到感光鼓上。4) 感光鼓上被激光照到的點(diǎn)將失去電荷，在感光鼓表面形成一幅肉眼看不到的磁化現(xiàn)象。感光鼓旋轉(zhuǎn)到上粉盒，其表面被磁化的點(diǎn)將吸附碳粉，從而在感光鼓上形成將要打印的碳粉圖像。打印紙從感光鼓和轉(zhuǎn)移電暈絲之間通過(guò)，轉(zhuǎn)移電暈絲將產(chǎn)生

17、比感光鼓上更強(qiáng)的磁場(chǎng)，碳粉受吸引從感光鼓上脫離，向轉(zhuǎn)移電暈絲方向移動(dòng)，結(jié)果是在不斷向前運(yùn)動(dòng)的打印紙上形成碳粉圖像。打印紙繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，通過(guò)高溫的溶凝部件，定型在打印紙上，產(chǎn)生永久圖。同時(shí)，感光鼓旋轉(zhuǎn)至清潔器，將所有剩余在感光鼓上的碳粉清除干凈，開(kāi)始下一輪工作4. （第3章）簡(jiǎn)述掃描線(xiàn)種子填充算法的基本思想和基本步驟；答：從給定的種子點(diǎn)開(kāi)始，先填充當(dāng)前掃描線(xiàn)上種子點(diǎn)所在的區(qū)間，然后確定與這一區(qū)間相鄰的上下兩條掃描線(xiàn)上需要填充的區(qū)間，從這些區(qū)間上各取一個(gè)種子點(diǎn)并依次把它們保存起來(lái)，作為下次填充的種子點(diǎn)。反復(fù)進(jìn)行這一過(guò)程，直到所保存的各區(qū)間都填充完畢。算法步驟：步驟1：（初始化）將算法設(shè)置的堆棧置為

18、空。將給定的種子點(diǎn)（x,y）壓入堆棧；步驟2：（出棧）如果堆棧為空，算法結(jié)束；否則取棧頂元素（x,y）作為種子點(diǎn)；步驟3：（區(qū)段填充）從種子點(diǎn)（x,y）開(kāi)始，沿縱坐標(biāo)為y的當(dāng)前掃描線(xiàn)向左右兩個(gè)方向逐個(gè)像素用新的顏色值進(jìn)行填充，直到邊界為止即像素顏色等于邊界色。設(shè)區(qū)間兩邊界的橫坐標(biāo)分別為xleft和xright；步驟4：在與當(dāng)前掃描線(xiàn)相鄰的上下兩條掃描線(xiàn)上，以區(qū)間xleft,xright為搜索范圍，求出需要填充的各小區(qū)間，把各小區(qū)間中最右邊的點(diǎn)并作為種子點(diǎn)壓入堆棧，轉(zhuǎn)到步驟2。5. （第6章）請(qǐng)敘述三種人機(jī)交互輸入模式的流程。答：請(qǐng)求模式下，用戶(hù)在接收到應(yīng)用程序請(qǐng)求后才輸入數(shù)據(jù)；應(yīng)用程序等待用戶(hù)

19、輸入數(shù)據(jù)，輸入結(jié)束，才進(jìn)行處理。程序與輸入串行運(yùn)行。樣本模式下，應(yīng)用程序與輸入設(shè)備將各自獨(dú)立運(yùn)行，信息的輸入和程序中的輸入命令無(wú)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(yǔ)句。當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行到輸入指令時(shí)，就會(huì)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(guò)程和應(yīng)用程序并發(fā)運(yùn)作。所有輸入數(shù)據(jù)（或事件）都被存放在一個(gè)事件隊(duì)列中，該隊(duì)列以事件發(fā)生的時(shí)間排序。用戶(hù)在輸入設(shè)備上完成一個(gè)輸入動(dòng)作（如按一下按鈕等）便產(chǎn)生一個(gè)事件，輸入數(shù)據(jù)及該設(shè)備的編號(hào)等信息便被存放到事件隊(duì)列的節(jié)點(diǎn)中。應(yīng)用程序可到隊(duì)列中來(lái)查詢(xún)和提取與其相關(guān)的事件。6. （

20、第7章）簡(jiǎn)述掃描線(xiàn)z緩沖器算法的算法步驟；答：（1）基本思想：z緩沖器的單元數(shù)可以取成和一行上的象素?cái)?shù)目相同。從最上面的一條掃描線(xiàn)開(kāi)始工作，向下對(duì)每一條掃描線(xiàn)作處理。對(duì)每一條掃描線(xiàn)來(lái)說(shuō)，把相應(yīng)的幀緩沖器單元置成底色，在z緩沖器中存放z的極小值。對(duì)每個(gè)多邊形檢查它在oxy平面上的投影和當(dāng)前的掃描是否相交：若不相交，則不考慮該多邊形；如果相交，則掃描線(xiàn)和多邊形邊界的交點(diǎn)是成對(duì)的出現(xiàn)。對(duì)每對(duì)交點(diǎn)中間的象素計(jì)算多邊形所在平面對(duì)應(yīng)點(diǎn)的深度（即z值），并和z緩沖器中相應(yīng)單元存放的深度值作比較。若前者大于后者，則z緩沖器的相應(yīng)單元內(nèi)容要被求得的平面深度代替，幀緩沖器相應(yīng)單元的內(nèi)容也要換成該平面的屬性。對(duì)所有

21、的多邊形都作上述處理后，幀緩沖器中這一行的值便反應(yīng)了消隱后的圖形。對(duì)幀緩沖器每一行的單元都填上相應(yīng)內(nèi)容后也就得到了整個(gè)消隱后的圖。（2）所用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：1.多邊形y筒：記錄的個(gè)數(shù)和掃描線(xiàn)的行數(shù)相同。根據(jù)多邊形頂點(diǎn)y坐標(biāo)最大值來(lái)決定放入多邊形y筒的相應(yīng)行數(shù)。多邊形y筒要記錄多邊形所在平面方程ax+by+cz+d=0系數(shù)a，b，c和d。還要記錄和該多邊形在oxy平面上的投影相交的掃描線(xiàn)的條數(shù)y。以及多邊形的屬性colour和編號(hào)IP。2.邊y筒：記錄的個(gè)數(shù)和掃描線(xiàn)的行數(shù)相同。根據(jù)邊兩端點(diǎn)較大的y坐標(biāo)值為決定放入邊y筒的相應(yīng)行數(shù)。邊y筒中記錄的每一條邊要保存下列信息：邊的上端點(diǎn)x坐標(biāo)的值；該邊在o

22、xy平面上的投影和相鄰的兩條掃描線(xiàn)交點(diǎn)的x坐標(biāo)的差x (由上到下掃描)；和該邊在oxy平面上的投影相交的掃描線(xiàn)條數(shù)y；該邊所屬多邊形的編號(hào)IP3.多邊形活化表：記錄在oxy平面上的投影和當(dāng)前考慮的掃描線(xiàn)相交的多邊形。4.邊活化表：邊活化表中存放多邊形邊界和掃描線(xiàn)相交的邊對(duì)。xl：左邊交點(diǎn)的x坐標(biāo)值；xl：左邊和兩相鄰掃描線(xiàn)交點(diǎn)的x坐標(biāo)之差；yl：以和左交點(diǎn)所在邊相交的掃描線(xiàn)條數(shù)為初值，以后每處理一條掃描線(xiàn)減1；xr：右邊交點(diǎn)的x坐標(biāo)值；xr：右邊和兩相鄰掃描線(xiàn)交點(diǎn)的x坐標(biāo)之差；yr：以和右交點(diǎn)所在邊相交的掃描線(xiàn)條數(shù)為初值，以后每處理一條掃描線(xiàn)減1；zl：左交點(diǎn)處多邊形所在平面的深度值；zx：沿

23、掃描線(xiàn)向右走過(guò)一個(gè)象素時(shí)，多邊形所在平面深度的增量。對(duì)方程為ax+by+cz+d=0的平面來(lái)說(shuō)zx=a/c(c0)；zy：沿y方向向下移過(guò)一根掃描線(xiàn)時(shí)，多邊形所在平面深度的增量。對(duì)方程為ax+by+cz+d=0的平面來(lái)說(shuō)zy=b/c(c0)；IP：所在多邊形的編號(hào)。（3）算法步驟1.建立多邊形y筒和邊y筒，初始化多邊形和邊的活化表為空；2.以最上面的掃描線(xiàn)為當(dāng)前掃描線(xiàn)。3.對(duì)當(dāng)前掃描線(xiàn)y，把幀緩沖器相應(yīng)行置成底色，z緩沖器的各單元放z的極小值。4.檢查多邊形的y筒，如果有新的多邊形涉及當(dāng)前掃描線(xiàn)，則把它放入多邊形活化表中；若有新的多邊形加入多邊形活化表，則要把該多邊形在Oxy平面上的投影和掃描

24、線(xiàn)相交的邊對(duì)加入邊活化表中。5.對(duì)邊活化表中的每個(gè)邊對(duì)，令𝑧𝑥=𝑧𝑙,對(duì)每一個(gè)滿(mǎn)足𝑥𝑙𝑥𝑥𝑟的坐標(biāo)為(x,y)的像素從左到右依次進(jìn)行下列處理，先計(jì)算𝑧𝑥=𝑧𝑥+𝑧𝑥，這就是對(duì)應(yīng)像素處多邊形所在平面的深度。如果此值比z緩沖器中對(duì)應(yīng)單元中存放的值大，則要用它代替z緩沖器對(duì)應(yīng)單元中原來(lái)的值，并把幀緩沖中相應(yīng)單元改成這個(gè)多邊形的屬性。這項(xiàng)工作完成后，幀緩沖器相應(yīng)行便

25、存放了消隱后的結(jié)果；6.若所有掃描線(xiàn)都處理完成，則算法結(jié)束，否則選下一條掃描線(xiàn)為當(dāng)前掃描線(xiàn)，轉(zhuǎn)入步驟3，直到所有的掃描線(xiàn)都處理完。每條掃描線(xiàn)處理完后，在處理下一條掃描線(xiàn)前，要對(duì)邊活化表做如下處理：修改邊活化表，對(duì)每一邊都要做如下計(jì)算：𝑦𝑙=𝑦𝑙1； 𝑦𝑟=𝑦𝑟1。若𝑦𝑙或𝑦𝑟小于0，則相應(yīng)的邊要從該邊對(duì)中去掉，并從邊y筒中找合適的邊來(lái)代替。若這兩條邊同時(shí)結(jié)束于某一點(diǎn)，則去掉這一邊對(duì)。若𝑦&

26、#119897;和𝑦𝑟都不小于0，則修改xr，xl，zl為：𝑥𝑟=𝑥𝑟+𝑥𝑟；𝑥𝑙=𝑥𝑙+𝑥𝑙 ；𝑧𝑙=𝑧𝑙+𝑧𝑥𝑥𝑙+𝑧𝑦。修改后的表便是新掃描線(xiàn)的邊活化表。修改多邊形活化表。令𝑦=𝑦

27、;1，若𝑦小于0，則將該多邊形從多邊形活化表中刪除。7. （第8章）簡(jiǎn)述Phong光照模型以及基于RGB三基色顏色系統(tǒng)的Phong光照模型。答：物體表面上任一點(diǎn)射向視點(diǎn)的光亮度應(yīng)為環(huán)境光、漫反射光和鏡面發(fā)射光的總和，對(duì)于一特定的物體，這3種分量所占的比例具有一定的值。ka，kd和ks分別表示環(huán)境反射、漫發(fā)射和鏡面反射分量的比例系數(shù)，則一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的光照明模型可表示為：當(dāng)光源有多個(gè)時(shí)，則上式可寫(xiě)為：其中，符號(hào)表示對(duì)所有特定光源求和，kd+ks=1。該模型稱(chēng)為Phong模型。光譜量的計(jì)算非常耗時(shí)，考慮到產(chǎn)生真實(shí)感圖形時(shí)我們關(guān)心的是最終結(jié)果而不是中間過(guò)程，因此為避免光譜計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用

28、中可將光譜量轉(zhuǎn)換為光柵圖形顯示器的R，G，B3種基本顏色，即光譜量對(duì)應(yīng)的顏色可由用戶(hù)直接指定，這樣，Phong模型可寫(xiě)成：一旦反射光中三種分量的顏色以及它們的系數(shù)ka, kd和ks確定之后，從景物表面上某點(diǎn)達(dá)到觀(guān)察者的反射光顏色就僅僅和光源入射角和視角有關(guān)，因此，Phong模型實(shí)際上是純幾何模型。8. （第8章）簡(jiǎn)述Gouraud明暗處理技術(shù)的算法步驟和Phong明暗處理技術(shù)的算法步驟。答：Gouraud明暗處理技術(shù)的算法步驟：(1)計(jì)算出頂點(diǎn)處的法向量；(2)將法向量代入Phong模型，計(jì)算每一頂點(diǎn)處的光亮度；(3)多邊形內(nèi)部點(diǎn)處的光亮度可通過(guò)線(xiàn)性插值或者雙線(xiàn)性插值多邊形頂點(diǎn)處的光亮度得到。

29、Phong明暗處理技術(shù)的算法步驟:(1)計(jì)算出頂點(diǎn)處的法向量；(2)為計(jì)算P點(diǎn)處的光亮值，假設(shè)直線(xiàn)AB為通過(guò)點(diǎn)P的掃描線(xiàn)，它與多邊形的兩條邊V1V2和V1V3相交于A、B兩點(diǎn)：(3)利用點(diǎn)V1、V2處的法向量N1、N2，線(xiàn)性插值得到A點(diǎn)處的法向量NA；(4)利用點(diǎn)V1、V3處的法向量N1、N3，線(xiàn)性插值得到B點(diǎn)處的法向量NB；(5)利用點(diǎn)A、B處的法向量值NA、NB，線(xiàn)性插值得到P點(diǎn)處的法向量NP；(6)將法向量NP代入Phong模型，計(jì)算出P點(diǎn)處的光亮值。9. （第9章）什么是參數(shù)曲線(xiàn)的參數(shù)連續(xù)性和幾何連續(xù)性？答：如果曲線(xiàn)P=P(t)在t=t0處滿(mǎn)足左右n階導(dǎo)矢均存在且相等，則稱(chēng)曲線(xiàn)P=P(

30、t)在t=t0處是n階參數(shù)連續(xù)的，或稱(chēng)Cn連續(xù)。如果曲線(xiàn)P=P(t)在點(diǎn)t=t0處滿(mǎn)足位置連續(xù)，即𝑷(𝑡0+)=𝑷(𝑡0)，則稱(chēng)曲線(xiàn)在t=t0處零階幾何連續(xù)（GC0）。如果曲線(xiàn)P=P(t)在點(diǎn)t=t0處滿(mǎn)足GC0連續(xù)，且切矢量方向相同，即存在常數(shù)>0，使𝑷(𝑡0)=𝑷(𝑡0+)；則稱(chēng)曲線(xiàn)在t=t0處一階幾何連續(xù)（GC1）。如果曲線(xiàn)P=P(t)在點(diǎn)t=t0處滿(mǎn)足GC1連續(xù)，且副法矢量連續(xù)，曲率連續(xù)，即則稱(chēng)曲線(xiàn)在t=t0處二階幾何連續(xù)（GC2）。10.（第9章）B&

31、#233;zier曲線(xiàn)有哪些重要的性質(zhì)？答：(1)端點(diǎn)的位置：Bézier曲線(xiàn)開(kāi)始于P0點(diǎn)，結(jié)束于Pn點(diǎn)；(2)端點(diǎn)的切線(xiàn)：Bézier曲線(xiàn)P(t)在起點(diǎn)P0處與邊P0P1相切，在終點(diǎn)Pn處與邊Pn-1Pn相切；(3)端點(diǎn)的曲率：Bezier曲線(xiàn)在端點(diǎn)處的r階導(dǎo)數(shù)，只與(r+1)個(gè)相鄰點(diǎn)有關(guān)，與更遠(yuǎn)的點(diǎn)無(wú)關(guān)。(4)仿射不變性：Bézier曲線(xiàn)的形狀和位置僅與它的控制頂點(diǎn)的位置有關(guān)，而與仿射坐標(biāo)系的選擇無(wú)關(guān)。(5)凸包性：Bézier曲線(xiàn)P(t)位于其控制頂點(diǎn)P0，P1，Pn的凸包之內(nèi)。(6)交互能力：控制多邊形P0P1Pn大致勾畫(huà)了Bézier

32、曲線(xiàn)P(t)的形狀，因此可以通過(guò)改變控制多邊形的形狀來(lái)改變P(t)的形狀，移動(dòng)P(t)的第j個(gè)控制點(diǎn)Pj將對(duì)P(t)上參數(shù)為t=j/n的點(diǎn)P(j/n)的影響最大，對(duì)遠(yuǎn)離t=j/n的點(diǎn)的影響越來(lái)越小，這種性質(zhì)也稱(chēng)為擬局部性。(7)變差縮減性：如果Bézier曲線(xiàn)P(t)的控制多邊形P0P1Pn是一個(gè)平面圖形，則平面內(nèi)任一直線(xiàn)與P(t)的交點(diǎn)的個(gè)數(shù)不多于該直線(xiàn)與控制多邊形P0P1Pn的交點(diǎn)的個(gè)數(shù)，這一性質(zhì)叫做變差縮減性。此性質(zhì)反映了Bézier曲線(xiàn)比控制多邊形波動(dòng)要小，即Bézier曲線(xiàn)比控制多邊形更光順。(8)保凸性：對(duì)于Bézier曲線(xiàn)P(t)，把控制多

33、邊形P0P1Pn的終點(diǎn)和起點(diǎn)連接起來(lái)，如果P0P1Pn是個(gè)封閉的平面凸多邊形，則Bézier曲線(xiàn)P(t)是一段凸的平面曲線(xiàn)，該性質(zhì)稱(chēng)為Bézier曲線(xiàn)的保凸性。五、計(jì)算題1.（第3章）已知起點(diǎn)A(-2,8)和終點(diǎn)B(6,-2)，用DDA法在A和B之間生成一段直線(xiàn)。答：分別計(jì)算x軸和y軸兩個(gè)方向上的跨度：由于10>8，因此取n=10；在y方向上每次變化-10/10=-1，在x方向上每次變化8/10=0.8；2. （第3章）已知起點(diǎn)A(0,0)和終點(diǎn)B(10,8)，用Bresenham法在A和B之間生成一段直線(xiàn)。答：3. （第3章）用Bresenham 算法生成R=5時(shí)的

34、八分之一圓弧。答：初始值：x0=0，y0=5；𝑑1=32𝑅=7<0步驟1：𝑑1<0計(jì)算𝑑2=𝑑1+4𝑥0+6=1<0根據(jù)𝑑1的符號(hào)確定像素點(diǎn)(x1,y1)的位置：x1=x0+1=0+1=1，y1=y0=5；步驟2：𝑑2<0計(jì)算𝑑3=𝑑2+4𝑥1+6=9>0根據(jù)𝑑2的符號(hào)確定像素點(diǎn)(x2,y2)的位置：x2=x1+1=1+1=2，y2=y1=5；步驟3：𝑑3>0計(jì)算𝑑4=𝑑3+4(𝑥2-y2)+6=7>0根據(jù)𝑑3的符號(hào)確定像素點(diǎn)(x3,y3)的位置：x3=x2+1=2+1=3，y3=y2-1=5-1=4；步驟4：𝑑4>0計(jì)算𝑑5=𝑑4+4(𝑥3-y3)+6=7>0根據(jù)𝑑4的符號(hào)確定像素點(diǎn)(x4,y4)的位置：x4=x3+1=3+1=4，y4=y3-1=4-1=3；