计算机图形学作业-Display-答案分析
计算机图形学课后习题答案部分

一、问答题(25 分,每题5 分)1 、列举三种常见的颜色模型,简要说明其原理和特点。
答:所谓颜色模型就是指某个三维颜色空间中的一个可见光子集,它包含某颜色。
常用的颜色模型有 R G B 、 C M Y 、 H S V 等。
R G B 颜色模型通常用于彩色阴极射线管等彩色光栅图形显示设备中,它多、最熟悉的颜色模型。
它采用三维直角坐标系,红、绿、蓝为原色,各个可以产生复合色C MY 颜色模型以红、绿、蓝的补色青( C yan )、品红( Magenta )、黄( Yellow )为原色构成,常用于从白光中滤去某种颜色,又被称为减性原色系统。
印刷行业中 C MY 颜色模型。
H S V ( H ue , Saturation , Value )颜色模型是面向用户的,对应于画家的配色方5.1.2 中点 Bresenham 算法(P109)5.1.2 改进 Bresenham 算法(P112)习题5(P144)5.3 试用中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且大于1的直线段绘制过程(要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程)。
(P111)解: k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最大位移方向故有构造判别式:推导d各种情况的方法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q):所以有: yQ -kxQ-b=0 且yM=yQd=f(xM -kxM-b-(yQ-kxQ-b)=k(xQ-xM)所以,当k<0,d>0时,M点在Q点右侧(Q在M左),取左点 Pl (xi-1,yi+1)。
d<0时,M点在Q点左侧(Q在M右),取右点 Pr(xi ,yi+1)。
d=0时,M点与Q点重合(Q在M点),约定取右点 Pr(xi ,yi+1) 。
所以有递推公式的推导:d2=f(xi-1.5,yi+2)当d>0时,d2=yi+2-k(xi-1.5)-b 增量为1+k=d1+1+k 当d<0时,d2=yi+2-k(xi-0.5)-b 增量为1=d1+1当d=0时,5.11 如图5-59所示多边形,若采用扫描转换算法(ET边表算法)进行填充,试写出该多边形的边表ET和当扫描线Y=4时的有效边表AET(活性边表)。
《计算机图形学》习题与解答

《计算机图形学》习题与解答第一章概述1. 试描述你所熟悉的计算机图形系统的硬软件环境。
计算机图形系统是计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。
例如:计算机硬件采用PC、操作系统采用windows2000,图形输入设备有键盘、鼠标、光笔、触摸屏等,图形输出设备有CRT、LCD等,安装3D MAX图形软件。
2. 计算机图形系统与一般的计算机系统最主要的差别是什么?3. 图形硬件设备主要包括哪些?请按类别举出典型的物理设备?图形输入设备:鼠标、光笔、触摸屏和坐标数字化仪,以及图形扫描仪等。
图形显示设备:CRT、液晶显示器(LCD)等。
图形绘制设备:打印机、绘图仪等。
图形处理器:GPU(图形处理单元)、图形加速卡等等。
4. 为什么要制定图形软件标准?可分为哪两类?为了提高计算机图形软件、计算机图形的应用软件以及相关软件的编程人员在不同计算机和图形设备之间的可移植性。
图形软件标准通常是指图形系统及其相关应用系统中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准,另外还有供图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准。
5. 请列举出当前已成为国际标准的几种图形软件标准,并简述其主要功能。
(1)CGI(Computer Graphics Interface),它所提供的主要功能集包括控制功能集、独立于设备的图形对象输出功能集、图段功能集、输入和应答功能集以及产生、修改、检索和显示以像素数据形式存储的光栅功能集。
(2)GKS(Graphcis Kernel System),提供了应用程序和图形输入输出设备之间的接口,包括一系列交互和非交互式图形设备的全部图形处理功能。
主要功能如下:控制功能、输入输出功能、变换功能、图段功能、询问功能等。
6. 试列举计算机图形学的三个应用实例。
(1)CAD/CAM(2)VISC(3)VR.第二章光栅图形学1. 在图形设备上如何输出一个点?为输出一条任意斜率的直线,一般受到哪些因素影响?若图形设备是光栅图形显示器,光栅图形显示器可以看作是一个像素的矩阵,光栅图形显示器上的点是像素点的集合。
计算机图形学试题及答案分解

一、 判断题(10x1=10分)1、 构成图形的要素可分为两类:刻画形状的点、线、面、体的非几何要素与反映物体表面属性或材质的明暗、色彩等的几何要素。
( 错误 )2、 参数法描述的图形叫图形;点阵法描述的图形叫图像。
( 正确 )3、 EGA/VGA 为增强图形显示效果的一种图形处理软件的名称。
( 错误 )4、 对山、水等不规则对象进行造型时,大多采用过程式模拟方法。
( 正确 )5、 若两个图形是拓扑等价的,则一个图形可通过做弹性运动与另一个图形相重合。
( 正确 )6、 0阶参数连续性和0阶几何连续性的定义是相同的。
( 正确 )7、 Bezier 曲线可做局部调整。
( 错误 )8、 字符的图形表示分为点阵和矢量两种形式。
( 正确 )9、 LCD 表示发光二极管显示器。
( 错误 )10、 使用齐次坐标可以将n 维空间的一个点向量唯一的映射到n+1维空间中。
( 错误 ) 二、 填空题(15x2=30分)1、目前常用的PC 图形显示子系统主要由3个部件组成:(1)帧缓冲存储器、(2)显示控制器、(3)ROM BIOS 。
2、 图形的输入设备有(4)键盘、鼠标、光笔(至少写三种);图形的显示设备有(5)CRT 显示器、LCD 、投影仪(至少写三种)。
3、常用坐标系一般可以分为:建模坐标系、用户坐标系、(6观察坐标系、(7)规格化设备坐标系、(8)设备坐标系。
4、在多边形的扫描转换过程中,主要是通过确定穿越多边形区域的扫描线的覆盖区间来填充,而区域填充则是从(9)给定的位置开始涂描直到(10)指定的边界条件为止。
5、一个交互式计算机图形系统应具有(11)计算 、(12)存储、(13)对话、(14)输入和输出等五个方面的功能。
三、 简答题(5x6=30分)1、 请列举常用的直线段裁减算法(四种)。
答:答:直接求交算法、编码算法、中点再分算法、Cyrus-Beck 算法。
2、 考虑三个不同的光栅系统,分辨率依次为480640⨯,10241280⨯,20482560⨯。
计算机图形学习题答案

k (x k, yk) pk 0 (7, 3) b 2(x 0 +1/2)2+a 2(y 0−1)2−a 2b 2 ≈−23 1 (8, 2) p0−2a 2y1+a 2 +2b 2x1=361 2 (8,1) p1−2a 2y2+a 2 =297 3 (8, 0)
、已知多边形 ABCDEFG 如图 1 所示,请分别使用奇 A 偶性规则和非零环绕数规则鉴别点 P 和 Q 在多边形内部还 D 是在多边形外部。请写出鉴别过程。 C ●P 【解】 G (1)奇偶性规则 ●Q E P :从 P 点出发向右引一条射线(不通过多边形顶点) , F 此时,边 AG 和 DE 与该射线相交,交点数为 2,所以 P B 在多边形的外部。 图1 Q: 从 Q 点出发向右引一条射线 (不通过多边形顶点) , 此时,边 AB 和 DE 与该射线相交,交点数为 2,所以 Q 在多边形的外部。 (2)非零环绕数规则 按照 ABCDEFG 的顺序规定多边形各边的方向。 P :从 P 点出发向右引一条射线(不通过多边形顶点) ,规定环绕数 H =0,当 P 点沿射线方 向移动时,边 GA 从右到左穿过该射线,H =H +1=1,边 DE 从左到右穿过该射线,H =H -1=0, 所以 P 在多边形的外部。 Q :从 Q 点出发向右引一条射线(不通过多边形顶点) ,规定环绕数 H =0,当 Q 点沿射线方 向移动时, 边 AB 从左到右穿过该射线, H =H -1=-1, 边 DE 从左到右穿过该射线, H =H -1=-2, 所以 Q 在多边形的内部。 6、已知线段的端点为(10,15)和(16,20),请使用 Bresenham 画线算法或中点画线算法绘制该线 段,要求有完整的计算过程。 【解】 (1)中点画线算法 (2)Bresenham 画线算法
计算机图形学课后习题答案

计算机图形学课后习题答案计算机图形学课后习题答案计算机图形学是一门研究计算机生成和处理图像的学科,它在现代科技和娱乐领域扮演着重要的角色。
在学习这门课程时,我们通常会遇到一些习题,用以巩固所学知识。
本文将提供一些计算机图形学课后习题的答案,希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是光栅化?如何实现光栅化?光栅化是将连续的几何图形转换为离散的像素表示的过程。
它是计算机图形学中最基本的操作之一。
实现光栅化的方法有多种,其中最常见的是扫描线算法。
该算法通过扫描图形的每一条扫描线,确定每个像素的颜色值,从而实现光栅化。
2. 什么是反走样?为什么需要反走样?反走样是一种减少图像锯齿状边缘的技术。
在计算机图形学中,由于像素是离散的,当几何图形的边缘与像素格子不完全对齐时,会产生锯齿状边缘。
反走样技术通过在边缘周围使用不同颜色的像素来模拟平滑边缘,从而减少锯齿状边缘的出现。
3. 什么是光照模型?请简要介绍一下常见的光照模型。
光照模型是用来模拟光照对物体表面的影响的数学模型。
常见的光照模型有以下几种:- 环境光照模型:模拟环境中的整体光照效果,通常用来表示物体表面的基本颜色。
- 漫反射光照模型:模拟光线在物体表面上的扩散效果,根据物体表面法线和光线方向计算光照强度。
- 镜面反射光照模型:模拟光线在物体表面上的镜面反射效果,根据光线方向、物体表面法线和观察者方向计算光照强度。
- 高光反射光照模型:模拟光线在物体表面上的高光反射效果,通常用来表示物体表面的亮点。
4. 什么是纹理映射?如何实现纹理映射?纹理映射是将二维图像(纹理)映射到三维物体表面的过程。
它可以为物体表面增加细节和真实感。
实现纹理映射的方法有多种,其中最常见的是将纹理坐标与物体表面的顶点坐标关联起来,然后通过插值等技术将纹理映射到物体表面的每个像素上。
5. 什么是投影变换?请简要介绍一下常见的投影变换方法。
投影变换是将三维物体投影到二维平面上的过程。
常见的投影变换方法有以下几种:- 正交投影:将物体投影到一个平行于观察平面的平面上,保持物体在不同深度上的大小不变。
计算机图形学基础课后部分习题答案

计算机图形学基础第一章1.名词解释:图形:从客观世界物体中抽象出来的带有颜色信息及形状信息的图和形。
图像:点阵法:是用具有灰度或颜色信息的点阵来表示的一种方法。
参数法:是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图像的一种方法。
2.图形包括那两方面的要素,在计算机中如何表示他们?构成图形的要素可以分为两类:一类是刻画形状的点、线、面、体等几何要素;另一类是反映物体本身固有属性,如表面属性或材质的明暗、灰度、色彩等非几何要素。
3.什么叫计算机图形学?分析计算机图形学,数字图像处理和计算机视觉学科间的关系。
计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。
【关系图在课本第一页】4,有关计算机图形学的软件标准有哪些?计算机图形核心系统(GKS)及其语言联编、计算机图形元文件(CGM),计算机图形接口(CGI),基本图形转换规范(IGES)、产品数据转换(STEP)6.试发挥你的想象力,举例说明计算机图形学有哪些应用范围,解决的问题是什么?【具体参照课本第5页】第二章1.名词解释LCD: 就是Liquid Crystal Display,它是利用液晶的光电效应,通过施加电压改变液晶的光学特性,从而造成对入射光的调剂,使通过液晶的透射光或反射光受所加电压的控制,达到显示的目的。
LED: 即Liquid-Emitting Diode, 采用二极管激发的光来显示图像。
随机扫描:采用随机定位的方式控制电子束运动光栅扫描:示器显示图形时,电子束依照固定的扫描线和规定的扫描顺序进行扫描。
电子束先从荧光屏左上角开始,向右扫一条水平线,然后迅速地回扫到左边偏下一点的位置,再扫第二条水平线,照此固定的路径及顺序扫下去,直到最后一条水平线,即完成了整个屏幕的扫描。
刷新:刷新是经过一段时间后,信息可能丢失,需要重写,为了使信息储存更长的时间,必须不断的刷新每个储存单元中储存的信息,也就是将各储存单元中的数据读出之后,再写回到元单元中,对各储存单元中的电容器进行充电.刷新频率:刷新率是指电子束对屏幕上的图像重复扫描的次数。
计算机图形学-习题库及答案

计算机图形学-习题库及答案1、计算机图形显⽰器和绘图设备表⽰颜⾊的⽅法各是什么颜⾊系统?它们之间的关系如何?1、计算机图形显⽰器是⽤RGB⽅法表⽰颜⾊,⽽绘图设备是⽤CMY⽅法来表⽰颜⾊的。
它们之间的关系是:两者都是⾯向硬件的颜⾊系统,前者是增性原⾊系统,后者是减性原⾊系统,后者是通过在⿊⾊⾥加⼊⼀种什么颜⾊来定义⼀种颜⾊,⽽后者是通过指定从⽩⾊⾥减去⼀种什么颜⾊来定义⼀种颜⾊2、简述帧缓存与显⽰器分辨率的关系。
分辨率分别为640×480,1280×1024,和2560×2048的显⽰器各需要多少字节位平⾯数为24的帧缓存?2、帧缓存的⼤⼩和显⽰器分辨率之间的关系是:帧缓存的⼤⼩=显⽰器分辨率的⼤⼩*帧缓存的3、画直线的算法有哪⼏种?画圆弧的算法有哪⼏种?c1)逐点⽐较法;(2)数值微分法;(3)Bresenham算法。
画弧线的常⽤⽅法有:(1)逐点⽐较法;(2)⾓度DDA法;(3)Bresenham算法。
4、分别写出平移、旋转、缩放及其组合的变换矩阵。
4、1)平移变换:其中, , , 是物体在三个坐标⽅向上的位移量。
2)旋转变换:绕Z轴旋转的公式为:绕X轴旋转的公式为:绕Y轴旋转的公式为:如果旋转所绕的轴不是坐标轴,设其为任意两点p1,p2所定义的⽮量,旋转⾓度为。
则可由7个基本变换组合构成:1.使p1,点与原点重合;2.,使轴p1p2落⼊平⾯xoz内;3.,使p1p2与z轴重合;4.,执⾏绕p1p2轴的⾓旋转;5.,作3的逆变换;6.,作2的逆变换;7.作1的逆变换。
3)缩放变换:其中,,,是物体在三个⽅向上的⽐例变化量。
记为。
若对于某个⾮原点参考点进⾏固定点缩放变换,则通过如下的级联变换实现:5、如何⽤⼏何变换实现坐标系的变换?坐标系的变换,亦即将某⼀坐标系lcs1中的点变换为另⼀个坐标系lcs2下的坐标。
若,矩阵的推导分三步。
1)将lcs1中的点变换到世界坐标系的矩阵 ;x_axis, y_axis, z_axis 为lcs1中x,y,z轴⽮量在世界坐标系的表⽰org为lcs1中原点在世界坐标系的表⽰2)将世界坐标系的点变换到lcs2中的点矩阵 ;x_axis, y_axis, z_axis 为lcs1中x,y,z轴⽮量在世界坐标系的表⽰org为lcs1中原点在世界坐标系的表⽰a = - x_axis.x * org.x - x_axis.y * org.y - x_axis.z * org.zb = - y_axis.x * org.x - y_axis.y * org.y - y_axis.z * org.zc = - z_axis.x * org.x - z_axis.y * org.y - z_axis.z * org.z6、写出⼏种线裁剪算法;写出⼏种多边形裁剪算法。
计算机图形学作业及答案

计算机图形学作业及答案1、计算机图形系统的组成包括哪些?答:计算机图形系统由硬件和软件两部分组成,硬件包括:主计算机、图形显示器以及I/O 交互工具和存储设备;软件包括操作系统、高级语言、图形软件和应用软件。
现代计算机图形系统与一般计算机系统最主要的差别是具有图形的输入、输出设备以及必要的交互工具,在速度和存储容量上具有较高的要求。
另外,人也是这个系统的组成部分。
2、简述光栅扫描式显示器的性能指标?答:⑴分辨率:指显示器在屏幕水平(垂直)方向可显示多少像素,分辨率以象素点为基本单位。
表示方法为320×200、640×480等。
显示分辨率与显卡上的缓冲存储器的容量有关,容量越大,显示分辨率越高。
分辨率越高,显示的字符或图像越清晰。
⑵ 亮度等级数目和色彩:指单种颜色亮度可变化的数目,亮度等级范围的提升可使图像看 上去更柔和自然色彩包括可选择显示颜色的数目以及一帧画面可同时显示的颜色数。
⑶ 显示速度:指显示字符、图形,特别是动态图像的速度,可用最大带宽表示:水平像素 数*垂直像素数*最大刷新率。
3、具有相同分辨率的彩色光栅显示器与黑白光栅在结构上有何区别? 答:彩色:对于红、绿、蓝的三个原色有三个位面的帧缓存和三个电子枪,每个位面的帧缓冲对应一个电子枪即对应一种颜色;对每个颜色的电子枪可以通过增加帧缓存位面来提高颜色种类和灰度级,通过三种原色的组合可以产生不同种类的颜色。
彩色光栅显示器主要是有红、绿、蓝的三个原色所组成,每种原色电子枪有8个位面的帧缓存和8位的数模转换器,每种原色有256种亮度,三种原色组合可为16771216种颜色,也可以通过颜色查找表查找,故帧缓存位数至少24位。
黑白:黑白光栅显示器的帧缓存是一块连续的计算机存储器,每个像素需1位存储器,每个存储器只有0或1两个状态。
因此一个位面的帧缓存只能产生黑白图形。
可以增加象素点的位面数,通过多个位面显示出多种灰度级。
【中南大学】计算机图形学习题及答案

计算机图形学作业答案第一章序论第二章图形系统1.什么是图像的分辨率?解答:在水平和垂直方向上每单位长度(如英寸)所包含的像素点的数目。
2.计算在240像素/英寸下640×480图像的大小。
解答:(640/240)×(480/240)或者(8/3)×2英寸。
3.计算有512×512像素的2×2英寸图像的分辨率。
解答:512/2或256像素/英寸。
第三章二维图形生成技术1.一条直线的两个端点是(0,0)和(6,18),计算x从0变到6时y所对应的值,并画出结果。
解答:由于直线的方程没有给出,所以必须找到直线的方程。
下面是寻找直线方程(y =mx+b)的过程。
首先寻找斜率:m =⊿y/⊿x =(y2-y1)/(x2-x1)=(18-0)/(6-0) = 3接着b在y轴的截距可以代入方程y=3x+b求出 0=3(0)+b。
因此b=0,所以直线方程为y=3x。
2.使用斜截式方程画斜率介于0°和45°之间的直线的步骤是什么?解答:(1)计算dx:dx=x2-x1。
(2)计算dy:dy=y2-y1。
(3)计算m:m=dy/dx。
(4)计算b: b=y1-m×x1(5)设置左下方的端点坐标为(x,y),同时将x end设为x的最大值。
如果dx < 0,则x=x2、y=y2和x end=x1。
如果dx > 0,那么x=x1、y=y1和x end=x2。
(6)测试整条线是否已经画完,如果x > x end就停止。
(7)在当前的(x,y)坐标画一个点。
(8)增加x:x=x+1。
(9)根据方程y=mx+b计算下一个y值。
(10)转到步骤(6)。
3.请用伪代码程序描述使用斜截式方程画一条斜率介于45°和-45°(即|m|>1)之间的直线所需的步骤。
假设线段的两个端点为(x1,y1)和(x2,y2),且y1<y2int x = x1, y = y1;float x f, m = (y2-y1)/(x2-x1), b = y1-mx1;setPixel( x, y );/*画一个像素点*/while( y < y2 ) {y++;x f = ( y-b)/m;x = Floor( x f +0.5 );setPixel( x, y );}4.请用伪代码程序描述使用DDA算法扫描转换一条斜率介于-45°和45°(即|m|≤1)之间的直线所需的步骤。
《计算机图形学》1-8章习题解答解析

《计算机图形学》1-4章习题解答习题11.计算机图形学的研究内容是什么?答:几何模型构造,图形生成,图形操作与处理,图形信息的存储、检索与交换,人机交互及用户接口,动画,图形输出设备与输出技术,图形标准与图形软件包的研究等。
2.计算机图形学与图像处理有何联系?有何区别?答:计算机图形学与图像处理都是用计算机来处理图形和图像,结合紧密且相互渗透,但其属于两个不同的技术领域。
计算机图形学是通过算法和程序在显示设备上构造图形,是从数据到图像的处理过程;而图像处理是对景物或图像的分析技术,是从图像到图像的处理过程。
3.简述计算机图形学的发展过程。
答:略。
(参考:教材P3)4.简述你所理解的计算机图形学的应用领域。
答:略。
(参考:教材P4~P5)习题21.什么是图像的分辨率?答:在水平和垂直方向上每单位长度所包含的像素点的数目。
2.在CMY 坐标系里找出与RGB 坐标系的颜色(0.2,1,0.5)相同的坐标。
答:1-0.2=0.8,1-1=0, 1-0.5=0.5 坐标为(0.8, 0, 0.5)3.在RGB 坐标系里找出与CMY 坐标系的颜色(0.15,0.75,0)相同的坐标。
答:1-0.15=0.85, 1-0.75=0.25, 1-0=1 坐标为(0.85, 0.25, 1)4.如果使用每种基色占2比特的直接编码方式表示RGB 颜色的值,每一像素有多少种可能的颜色?答:64222222=⨯⨯5.如果使用每种基色占10比特的直接编码方式表示RGB 颜色的值,每一像素有多少种可能的颜色?答:824107374110242223101010==⨯⨯6.如果每个像素的红色和蓝色都用5比特表示,绿色用6比特表示,一共用16比特表示,总共可以表示多少种颜色?答:65536222655=⨯⨯7.解释水平回扫、垂直回扫的概念。
答:水平回扫:电子束从CRT 屏幕右边缘回到屏幕左边缘的动作。
垂直回扫:电子束到达每次刷新周期末尾,从CRT 屏幕右下角回到屏幕左上角的动作。
计算机图形学习题参考答案(完整版)

计算机图形学习题参考答案第1章绪论1、第一届ACM SIGGRAPH会议是哪一年在哪里召开的?解:1974年,在Colorado大学召开了第一届SIGGRAPH年会。
2、计算机图形学之父是谁?解:Sutherland3、列举一些计算机图形学的应用领域(至少5个)。
解:计算机辅助设计、图示图形学、计算机艺术、娱乐、教学与培训、可视化、图像处理、图形用户界面等。
4、简要介绍计算机图形学的研究内容。
解:(1)图形的输入。
如何开发和利用图形输入设备及相关软件把图形输入到计算机中,以便进行各种处理。
(2)图形的处理。
包括对图形进行变换(如几何变换、投影变换)和运算(如图形的并、交、差运算)等处理。
(3)图形的生成和输出。
如何将图形的特定表示形式转换成图形输出系统便于接受的表示形式,并将图形在显示器或打印机等输出设备上输出。
5、简要说明计算机图形学与相关学科的关系。
解:与计算机图形学密切相关的学科主要有图像处理、计算几何、计算机视觉和模式识别等。
计算机图形学着重讨论怎样将数据模型变成数字图像。
图像处理着重研究图像的压缩存储和去除噪音等问题。
模式识别重点讨论如何从图像中提取数据和模型。
计算几何着重研究数据模型的建立、存储和管理。
随着技术的发展和应用的深入,这些学科的界限变得模糊起来,各学科相互渗透、融合。
一个较完善的应用系统通常综合利用了各个学科的技术。
6、简要介绍几种计算机图形学的相关开发技术。
解:(1)OpenGL。
OpenGL是一套三维图形处理库,也是该领域事实上的工业标准。
OpenGL独立于硬件、操作系统和窗口系统,能运行于不同操作系统的各种计算机,并能在网络环境下以客户/服务器模式工作,是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。
以OpenGL为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植;OpenGL与C/C++紧密接合,便于实现图形的相关算法,并可保证算法的正确性和可靠性;OpenGL使用简便,效率高。
计算机图形学教程课后习题参考答案

计算机图形学教程课后习题参考答案文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]第一章1、试述计算机图形学研究的基本内容答:见课本P5-6页的1.1.4节。
2、计算机图形学、图形处理与模式识别本质区别是什么请各举一例说明。
答:计算机图形学是研究根据给定的描述,用计算机生成相应的图形、图像,且所生成的图形、图像可以显示屏幕上、硬拷贝输出或作为数据集存在计算机中的学科。
计算机图形学研究的是从数据描述到图形生成的过程。
例如计算机动画制作。
图形处理是利用计算机对原来存在物体的映像进行分析处理,然后再现图像。
例如工业中的射线探伤。
模式识别是指计算机对图形信息进行识别和分析描述,是从图形(图像)到描述的表达过程。
例如邮件分捡设备扫描信件上手写的邮政编码,并将编码用图像复原成数字。
3、计算机图形学与CAD、CAM技术关系如何答:见课本P4-5页的1.1.3节。
4、举3个例子说明计算机图形学的应用。
答:①事务管理中的交互绘图应用图形学最多的领域之一是绘制事务管理中的各种图形。
通过从简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解,并促使决策的制定。
②地理信息系统地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统。
利用计算机图形生成技术可以绘制地理的、地质的以及其它自然现象的高精度勘探、测量图形。
③计算机动画用图形学的方法产生动画片,其形象逼真、生动,轻而易举地解决了人工绘图时难以解决的问题,大大提高了工作效率。
5、计算机绘图有哪些特点答:见课本P8页的1.3.1节。
6、计算机生成图形的方法有哪些答:计算机生成图形的方法有两种:矢量法和描点法。
①矢量法:在显示屏上先给定一系列坐标点,然后控制电子束在屏幕上按一定的顺序扫描,逐个“点亮”临近两点间的短矢量,从而得到一条近似的曲线。
尽管显示器产生的只是一些短直线的线段,但当直线段很短时,连成的曲线看起来还是光滑的。
②描点法:把显示屏幕分成有限个可发亮的离散点,每个离散点叫做一个像素,屏幕上由像素点组成的阵列称为光栅,曲线的绘制过程就是将该曲线在光栅上经过的那些像素点串接起来,使它们发亮,所显示的每一曲线都是由一定大小的像素点组成的。
计算机图形学课后答案第二章

第二章答案2.1 计算机图形系统主要具有哪些功能?答案:1. 计算功能 2. 存储功能 3. 输入功能 4. 输出功能 5. 交互功能2.2 阴极射线管由哪些部分组成?它们的功能分别是什么?答案:阴极射线管主要由阴极、电平控制器(即控制极)、聚焦系统、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层组成。
阴极被灯丝加热后,会发出电子(带负电荷)并形成发散的电子云。
如果不加控制,电子受到带正电荷的阳极的吸引轰击荧光粉涂层时,将漫射整个荧光屏,形成明亮的白光。
但是在聚焦系统的作用下,电子云会聚焦成很细的电子束,在荧光屏的中心形成一个单一的亮点。
电平控制器用来控制电子束的强弱,通过改变阴极和控制电平之间的电位差,可调节电子束的电流密度,改变所形成亮点的明暗程度。
聚焦后的电子束通过加速系统达到轰击荧光屏应有的速度后,利用偏转系统(包括水平方向和垂直方向的偏转板)可将电子束精确定位在屏幕的任意位置上。
2.3 什么叫刷新?为什么要进行刷新?答案:要保持屏幕上有稳定的图像就必须不断地发射电子束。
刷新一次指电子束从上到下将荧光屏扫描一次。
CRT内侧的荧光粉在接受电子束的轰击时,只能维持短暂的发光,根据人眼视觉暂留的特性,需要不断地进行刷新才能有稳定的视觉效果。
2.4 简述荫罩式显示器与荫栅式显示器的不同之处。
答案:从原理来说荫罩式显示器和荫栅式显示器只是射线的选择方式和荧光点的排列不同而已。
荫罩式显示器在电子枪和荧光屏之间放置一个有孔的金属控制网格(即荫罩)。
控制网格一般成三角形排列。
通过调整彩色电子枪的排布方式可以让三个电子束都会聚于荫罩上。
这样,代表一种颜色的电子束通过荫罩后,就可以避免和另外两种颜色的荧光点相交,而只能与自己对应颜色的荧光点相交。
荫栅式显象管的红、绿、蓝三色荧光点在屏幕上呈垂直条形排列,并将荫罩网改为条状荫栅,这种条状荫栅由固定在一个拉力极大的铁框中的互相平行的垂直铁线阵列组成,且整个栅栏从屏幕顶一直通到屏幕底。
计算机图形学及答案

作业:1、显示分辨率,物理分辨率,缓冲分辨率的区别2、显示分辨率800×600,24位真彩色,所需的帧缓冲存储器最小为多少?3、显示分辨率800×600,8位,像素点(200,300)在帧缓存中的地址为多少?4、以数值微分法(DDA)画直线(2,3)(8,5)时所得到的点的序列是?5、数值微分法(DDA)画直线的算法和程序6、Bresenham扫描直线的算法和程序一个显示器分辨率为800×600,采用24位真彩色,最少需要多少的显存?如题800×600×24÷8 = 1.44 MB 800×600为屏幕总象素数,24位色就是说一个象素要占24位,所以800×600×24就是总的位数,再按8位为一个字节(Byte,简写为B)换算,得到144000 0B = 1440 KB =1.44 MB某光栅系统中,显示器的分辨率为1280×768,其中每个像素点的颜色深度为24bit,则该系统的帧缓存为多少KB?256种里面的一种(256就是一个字节) 也就是说一个像素占1个字节。
那么1024*768就是说占用1024*768个字节。
折合768KB。
注: 如果是24位真彩色的话,就是说一个像素三个字节。
简述计算机的几种主要技术指标,他们的含义是什么简述计算机的几种主要技术指标,他们的含义是什么电脑硬件性能指标CPU主要性能指标—————————————————————————性能指标介绍CPU的性能指标CPU是整个微机系统的核心,它往往是各种档次微机的代名词,CPU的性能大致上反映出微机的性能,因此它的性能指标十分重要。
CPU主要的性能指标有:(1)主频即CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)。
一般说来,主频越高,CPU的速度越快。
由于内部结构不同,并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。
(2)内存总线速度(Memory-Bus Speed) 指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度。
《计算机图形学》答案,第四章

第四章:P2151、将中点画线算法推广以便能画出任意斜率的直线算法设计:(1)输入直线的起点坐标P0(x0,y0)和终点坐标P1(x1,y1).(2)定义直线当前点坐标x和y,定义中点偏差判别式d、直线斜率k、像素点颜色rgb(3)x= x0,y= y0计算d=0.5-k,k=( y1-y0)/(x1-x0), rgb=RGB=(0,0,255).(4)绘制点(x,y),判断d的符号,若d<0,则(x, y)更新为(x+1,y+1),d更新为d+1-k,否则(x, y)更新为(x+1,y),d更新为d-k.(5)如果当前点x小于(x1,重复步骤(4),否则结束。
程序主要代码:MidPointLine(x0,y0,x1,y1,color){int a,b,delta1,delta2,d,x,y;a = y0 – y1;b = x1 – x0;d = 2*a – b;delta1 = 2 * a;delta2 = 2 * (a+b);x = x0;y = y0;if (a<b)drawpixel(x, y, color);elsedrawpixel(y,x,color);while (x > x1){If (d<0){x++;y++;d+ = delta2;}Else{X++;D+=delta1;}Putpixel(x,y,color);}ElseWhile (x<x1){If (d<0){x--;y++;d-=delta3;}Else{x--;d-=delta1;}Putpixel(x,y,color);}}2、采用整数Bresenham算法,为一台计算机编制直线扫描转换程序。
从键盘敲入两端点坐标,就能在显示器屏幕上画出对应的直线。
Void DrawLine(int color){int x0,y0,x1,y1,color, I;scanf( “%d, %d, %d, %d”, &x0, &y0, &x1, &y1);dx=x1 – x0;dy=y1 – y0;e = -dx;x = x0;y = y0;for ( i=0; i<=dx; i++){putpixel(x, y, color);x=x+1;e=e+2*dy;if (e>=0){y = y + 1;e = e – 2 * dy;}}}4、试编写按逆时针方向生成第二个8分圆的中点算法算法设计:(1)输入圆的半径(2)定义圆当前点坐标x和y、中点偏差判别式d、像素点颜色rgb(3)计算d=1.25-R,x=0,y=R, rgb=RGB=(0,0,255).(4)绘制点(x, y),及其在八分圆中的另外7个对称点‘(5)判断d的符号,若d<0,则(x, y)更新为(x+1,y),d更新为d+2x+3,否则(x, y)更新为(x+1,y-1),d更新为d+2(x-y)+5.(6)当x小于等于y,重复步骤(4)和(5),否则结束。
计算机图形学OpenGL版实验5-8

实验5 OpenGL模型视图变换一、实验目的:理解掌握OpenGL程序的模型视图变换。
二、实验内容:(1)阅读实验原理,运行示范实验代码,理解掌握OpenGL程序的模型视图变换;(2)根据示范代码,尝试完成实验作业;三、实验原理:在代码中,视图变换必须出现在模型变换之前,但可以在绘图之前的任何时候执行投影变换和视口变换。
1.display()程序中绘图函数潜在的重复性强调了:在指定的视图变换之前,应该使用glLoadIdentity()函数把当前矩阵设置为单位矩阵。
2.在载入单位矩阵之后,使用gluLookAt()函数指定视图变换。
如果程序没有调用gluLookAt(),那么照相机会设定为一个默认的位置和方向。
在默认的情况下,照相机位于原点,指向Z轴负方向,朝上向量为(0,1,0)。
3.一般而言,display()函数包括:视图变换 + 模型变换 + 绘制图形的函数(如glutWireCube())。
display()会在窗口被移动或者原来先遮住这个窗口的东西被一开时,被重复调用,并经过适当变换,保证绘制的图形是按照希望的方式进行绘制。
4.在调用glFrustum()设置投影变换之前,在reshape()函数中有一些准备工作:视口变换 + 投影变换 + 模型视图变换。
由于投影变换,视口变换共同决定了场景是如何映射到计算机的屏幕上的,而且它们都与屏幕的宽度,高度密切相关,因此应该放在reshape()中。
reshape()会在窗口初次创建,移动或改变时被调用。
OpenGL中矩阵坐标之间的关系:物理坐标*模型视图矩阵*投影矩阵*透视除法*规范化设备坐标——〉窗口坐标(1)视图变换函数gluLookAt(0.0,0.0,5.0,0.0,0.0,0.0,0.0,1.0,0.0,)设置照相机的位置。
把照相机放在(0,0,5),镜头瞄准(0,0,0),朝上向量定为(0,1,0)朝上向量为照相机指定了一个唯一的方向。
计算机图形学教程课后习题参考答案解析

第一章1、试述计算机图形学研究的基本内容?答:见课本P5-6页的1.1.4节。
2、计算机图形学、图形处理与模式识别本质区别是什么?请各举一例说明。
答:计算机图形学是研究根据给定的描述,用计算机生成相应的图形、图像,且所生成的图形、图像可以显示屏幕上、硬拷贝输出或作为数据集存在计算机中的学科。
计算机图形学研究的是从数据描述到图形生成的过程。
例如计算机动画制作。
图形处理是利用计算机对原来存在物体的映像进行分析处理,然后再现图像。
例如工业中的射线探伤。
模式识别是指计算机对图形信息进行识别和分析描述,是从图形(图像)到描述的表达过程。
例如邮件分捡设备扫描信件上手写的邮政编码,并将编码用图像复原成数字。
3、计算机图形学与CAD、CAM技术关系如何?答:见课本P4-5页的1.1.3节。
4、举3个例子说明计算机图形学的应用。
答:①事务管理中的交互绘图应用图形学最多的领域之一是绘制事务管理中的各种图形。
通过从简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解,并促使决策的制定。
②地理信息系统地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统。
利用计算机图形生成技术可以绘制地理的、地质的以及其它自然现象的高精度勘探、测量图形。
③计算机动画用图形学的方法产生动画片,其形象逼真、生动,轻而易举地解决了人工绘图时难以解决的问题,大大提高了工作效率。
5、计算机绘图有哪些特点?答:见课本P8页的1.3.1节。
6、计算机生成图形的方法有哪些?答:计算机生成图形的方法有两种:矢量法和描点法。
①矢量法:在显示屏上先给定一系列坐标点,然后控制电子束在屏幕上按一定的顺序扫描,逐个“点亮”临近两点间的短矢量,从而得到一条近似的曲线。
尽管显示器产生的只是一些短直线的线段,但当直线段很短时,连成的曲线看起来还是光滑的。
②描点法:把显示屏幕分成有限个可发亮的离散点,每个离散点叫做一个像素,屏幕上由像素点组成的阵列称为光栅,曲线的绘制过程就是将该曲线在光栅上经过的那些像素点串接起来,使它们发亮,所显示的每一曲线都是由一定大小的像素点组成的。
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计算机图形学作业I
一.判断题
1.齐次坐标提供了坐标系变换的有效方法,但仍然无法表示无穷远的点;(×)
2.若要对某点进行比例、旋转变换,首先需要将坐标原点平移至该点,在新的坐标系下做比例或旋转变换,然后在将原点平移回去;(√)
3. 相似变换是刚体变换加上等比缩放变换;(√)
4. 保距变换是刚体变换加上镜面反射;(√)
5. 射影变换保持直线性,但不保持平行性。
(√)
二、填空题
1.透视投影的视见体为截头四棱锥形状;平行投影的视见体为长方体形状。
2.字符的图形表示可以分为矢量表示和点阵表示两种形式。
3.仿射变换保持直线的平行性
4.刚体变换保持长度
5.保角变换保持向量的角度
三、单项选择题
1. 分辨率为1024×1024的显示器各需要多少字节位平面数为24的帧缓存?( D)
A. 512KB;
B. 1MB;
C. 2MB;
D. 3MB ;
2. 在透视投影中,主灭点的最多个数是( C )
A 1;
B 2;
C 3;
D 4
3. 以下关于图形变换的论述不正确的是( B )
A. 平移变换不改变图形大小和形状,只改变图形位置;
B. 拓扑关系不变的几何变换不改变图形的连接关系和平行关系;
C.旋转变换后各图形部分间的线性关系和角度关系不变,变换后直线的长度不变
D.错切变换虽然可引起图形角度的改变,但不会发生图形畸变;
4.
使用下列二维图形变换矩阵:将产生变换的结果为( D )
A. 图形放大2倍;
B. 图形放大2倍,同时沿X、Y1个绘图单位;
C.沿X坐标轴方向各移动2个绘图单位;
D.沿X坐标轴方向放大2倍,同时沿X、Y坐标轴方向各平移1个绘图单位。
5. 下列有关投影的叙述语句中,正确的论述为(B )
A. 透视投影具有近小远大的特点;
B. 平行投影的投影中心到投影面距离是无限的;
C. 透视投影变换中,一组平行于投影面的线的投影产生一个灭点;
T =
D. 灭点可以看作是无限远处的一个点在投影面上的投影。
6. 下列有关三维物体线框模型表示法的叙述语句中,错误的论述为(A)
A. 物体线框模型由定义物体边界的直线和曲线组成,并存在面的信息;
B. 三维物体线框模型可能出现二义性;
C. 三维物体线框模型所构造出的形体不一定总是简单且有效的;
D. 线框模型不能正确表示曲面信息。
7.下列有关边界表示法的叙述语句中,错误的论述为( C )
A. 定义了物体的边界也就唯一的定义了物体的几何形状边界;
B. 物体的边界上的面是有界的,而且,面的边界应是闭合的;
C. 物体的边界上的面是有向的,面的法向总是指向物体的内部;
D. 物体的边界上的边可以是曲线,但在两端之间不允许曲线自相交。
8.下述绕坐标原点旋转a角的坐标变换矩阵中(B )是错误。
| A B |
| C D |
A. cos a
B.sin a
C.sin a
D.cos a
9.在多边形的逐边裁剪法中,对于某条多边形的边(方向为从端点S到端点P)与某条裁剪线(窗口的某一边)的比较结果共有以下四种情况,分别需输出一些顶点.请问哪种情况下输出的顶点是错误的( A )
A. S和P均在可见的一侧,则输出S和P.
B. S和P均在不可见的一侧,则输出0个顶点.
C. S在可见一侧,P在不可见一侧,则输出线段SP与裁剪线的交点.
D. S在不可见的一侧,P在可见的一侧,则输出线段SP与裁剪线的交点和P.
10.关于Bresenham画圆算法说法正确的是:(A )
A. 该算法可以不使用浮点运算,而只使用整数运算;
B. 该算法必须使用乘法运算;
C. 该算法不易于用硬件实现;
D. 该算法虽然效率比较高,但是不如角度DDA画圆弧方法快;
四、简答
1.正则集的概念
对一个点集做正则运算(即先对物体取内点再取闭包的运算)后得到的点集就是正则点集。
2.请简述二维观察的观察流程。
将定义在世界坐标系的物体,关于窗口裁剪,裁剪后由窗口至视区的变换将物体变换到设备坐标系中扫描转换后显示。
3.视区:
当只需要显示图形的一部分时,可以定义了一个裁剪窗口用于指定要显示的图形,一个简单的办法是指定一个二维矩形窗口,窗口内的图形被显示出来,窗口外的图形不显示。
在屏幕或绘图纸上也可以定一个矩形,这就称为视区,它被用来指定窗口内的图形在屏幕上显示的大小和位置。
4.扫描转换
计算图元上或充分靠近它的一串像素,并依此像素集近似替代图元的连续表示形式在屏幕上显示的过程,称为扫描转换。
5.裁剪
用来指定图形显示内容的矩形区域称为裁剪窗口。
针对裁剪窗口,让窗口内的图形被显示出来,让窗口之外的图形被裁剪掉,这一过程称为裁剪。
6.请简述三维图形的处理流程
如果物体最初不是被定义在世界坐标系中,而是被定义在自己的局部坐标系(模型坐标系)中,应先经过适当的几何变换——模型变换,使它存在于世界坐标系的某个位置;再经过观察变换,获得物体在观察坐标系中的表示;再将物体关于视见体做裁剪;裁剪后将物体投影到投影平面的窗口之内,最后由窗口至视区的变换将物体变换到设备坐标系中由于显示。
7.齐次坐标
二维空间的点(x,y)的齐次坐标定义为(X,Y,h),其中:X=hx,Y=hy,h≠0.
三维空间的点(x,y,z)的齐次坐标定义为(X,Y,,Z,h),其中:X=hx,Y=hy,Z=hz,h≠0.
上面的h通常取1,当h=0时,而X,Y,Z不都为零时,上面的齐次坐标分别对应二维空间和三维空间的无穷远点。
8.反走样
在光栅图形显示器上绘制非水平且非垂直的直线或多边形边界时,或多或少会呈现锯齿状或台阶状外观。
这是因为直线、多边形、色彩边界等是连续的,而光栅则是由离散的点组成,在光栅显示设备上表现直线、多边形等,必须在离散位置采样。
这种用离散的量(像素)表示连续的量(图形)而引起的失真,叫走样。
而用于减少或消除这种效果的技术,就称为反走样。
9.图像分辨率
一个阴极射线管或LCD在水平和竖直方向单位长度上能识别的最大光点数陈为分辨率。
光点也称为像素。
通常对于相同尺寸的屏幕,也可以用其水平和竖直方向上能识别出的像素数作
为分辨率。
图形分辨率就是指用于显示该图像的屏幕的分辨率。
10.仿射变换
仿射变换是保持点的共线性(或共面性)以及保持直线的平行性的平面(三维空间)到平面(三维空间)的线性变换,它也保持三点之间距离的比例关系,但它不保持两点之间的距离和两条直线之间的夹角。
五、计算题
1. 如图4-1所示三角形ABC,将其关于A点逆时针旋转900,写出其变换矩阵和变换后图形各点的规范化齐次坐标。
(10分)
(1)平移使A点落于坐标原点,这时变换矩阵为T(-2,-5)
(2)将三角形绕原点旋转900,变换矩阵为R(900)
(3)平移使落于原点的A回到原来的位置,变换矩阵为T(2,5)
终上:将三角形ABC关于A点逆时针旋转900的变换矩阵为:
A= T(2,5)·R(900)·T(-2,-5)
= 1 0 2 0 -1 0 1 0 -2
0 1 5 · 1 0 0 ·0 1 -5
0 0 1 0 0 1 0 0 1
0 -1 7
= 1 0 3
0 0 1
变换后A的齐次坐标为:(2,5,1)
变换后B的齐次坐标为:(6,4,1)
变换后C的齐次坐标为:(4,9,1)
2.求将图4-3中的空间四面体关于E点整体放大两倍,写出变换矩阵以及变换后图形各点的规范化齐次坐标。
(10分)
x
图4-3
(1)平移使E点落于坐标原点,这时变换矩阵为T(-2,-2,-2)
(2)将空间四面体关于原点整体放大两倍,变换矩阵为S(2,2,2)
(3)平移使落于原点的E回到原来的位置,变换矩阵为T(2,2,2)
终上,变换矩阵为:
A= T(2,2,2)·S(2,2,2)·T(-2,-2,-2)
1 0 0
2 2 0 0 0 1 0 0 -2
= 0 1 0 2 ·0 2 0 0 ·0 1 0 -2
00 1 2 0 0 2 0 0 0 1 -2
0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1
2 0 0 -2
= 0 2 0 -2
00 2 -2
0 0 0 1
变换后A的齐次坐标为:(-2,-2,-2,1)
变换后B的齐次坐标为:(2,-2,-2,1)
变换后C的齐次坐标为:(2,2,-2,1)
变换后D的齐次坐标为:(-2,2,-2,1)
变换后E的齐次坐标为:(2,2,2,1)
3. 如右图所示的多边形,若采用改进的有
闭上升”的原则(即删除y=y max的边之后
再填充)试画出该多边形的ET表和当扫
描线Y=3和Y=8时的AET表。
多边形P0P1P2P3P4P5P6P0
答案:
解:ET表如下:
当扫描线Y=8时的AET表:
当扫描线Y=3时的AET表:。