计算机游戏设计考试重点

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计算机游戏设计考试重点

计算机游戏设计考试重点

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第一章

1、游戏四要素:

①玩(和游戏交互);

②假想(魔法圈,游戏世界:建立→生效→消失);

③任务目标(目的和追求,目标的实现构成对玩家的挑战);

④游戏规则(符号语言、可玩性、操作序列、任务目标、终止条件、超规则、结构)。

2、表征式/表象式娱乐:看书、电影、戏剧、听音乐;

参与式/交互式娱乐:游戏。

3、游戏:虚拟环境,参与者按照规则行动,实现至少一个既定重要目标的娱乐性活动。

4、游戏可玩性:达到游戏目标所必须面临的挑战+允许玩家采用以应对挑战的动作。(精髓在于挑战和动作的关联)

挑战:事先为玩家设定的不易完成的任务;

动作:游戏规则确定大的用来克服挑战的动作。

5、对称游戏:相同规则和初始条件;

非对称游戏:不同规则获得不同的胜利条件。

6、竞争:相互冲突的任务;

合作:相同或相关的任务。

7、视频游戏与传统游戏的区别:隐藏规则(玩家从规则中解脱出来、反复探索了解规则)、计算机控制步调(事件发生的速率)、虚拟现实和逼真、AI(策略、路径查找、自然语言理解、模式识别、摸你生物)、网络让交往更容易。

8、沉浸其中(怀疑暂停):

①战术沉浸:Tetris迷幻;短时间、小的、相似的挑战;机械重复;忌讳急剧变化;

②策略沉浸:思考策略和制定计划;忌讳突出不可预测和无规律;

③叙述沉浸:沉浸在故事中;忌讳不好的故事叙述。

9、社会交往方式:本地多玩家、分布式多玩家(网络游戏)、局域网游戏、集体游戏、社交游戏。

10、玩和假想是体验游戏所必须具备的两个基本元素。

11、游戏具有交互性和挑战性,魔法圈是现实世界和假想世界的分界线。

12、冲突是指玩家们都试图各自完成游戏给定的相互冲突的任务。

13、可玩性是娱乐的主要来源。

第二章

1、设计:艺术+工程+手工艺(想象力、严整性、优雅判断力)。

2、以玩家为中心的游戏设计:娱乐和迎合代表性玩家(娱乐、移情)。

3、游戏三大关键部件:①核心机制(决定了游戏的可玩性)、

②用户界面(视角和交互模型)

③故事叙述引擎。

4、用户界面是玩家和游戏交互的界面,是玩家和核心机制间的媒介。

5、视角:用户界面显示游戏世界的角度(摄像机的角度);

(第一人称、第三人称自上而下、横向滚轴、平视图)

交互模型:规定玩家的按键或操作和作为结果的行动之间的关系(多处存在模式、基于化身的交互模型和基于团队的交互模型)。

6、游戏结构:可玩性模式和shell菜单。

7、游戏可玩性模式:可玩性子集(挑战和动作)和表示该子集的用户界面(视角和交互模型);

Shell菜单和屏幕:不影响核心机制的动作发生在shell菜单中。

Shell菜单处于魔法圈之外。

8、游戏设计过程:概念设计、详细设计和调整(游戏平衡)。

9、概念设计:获得游戏概念、定义目标人群、确定玩家角色、明确玩家实现梦想途径;

详细设计:定义主要可玩性模式、设计主人公、定义游戏世界、设计核心机制、创建附加模式、关卡设计、编写故事、原型测试。

10、设故事和关卡进度与游戏结构区别:一个故事可能只发生在一个可玩性模式中,一个游戏可能有很多可玩性模式却无故事,可玩性模式和故事之间无必然联系。

11、游戏设计的常见方法:市场驱动型、技术驱动型、艺术驱动型。

12、流程板= 流程图+ 故事板。

第三章

1、常见游戏平台(运行游戏的设备):家庭游戏机(视频控制台)、PC、掌机、街机、手机和无线设备、电视等。

2、游戏概念:打算怎样通过游戏可玩性娱乐某些人的一般想法。

3、游戏类别:类别由挑战决定,与背景或游戏世界基本无关。

(动作游戏、策略游戏、角色扮演RPG、体育游戏和交通工具模拟、建设和管理游戏、冒险游戏、谜题游戏)。

4、游戏可玩性是概念设计阶段的第一要务,概念阶段只确定是否需要故事。

第四章

1、游戏世界:虚拟、想象出来的游戏时间发生的地方。

目的:是提供探索和互动的环境。游戏世界对于核心机制了解不深的玩家很重要。

2、游戏世界的六个维度:

物理维度:空间维度、大小规模、界限;

时间维度:可变的时间、反常的时间、玩家调整;

环境维度:文化背景、物理环境、细节、风格、过度使用背景、灵感来源;

感情维度:影响游戏者的感情、娱乐的局限性、不能用数字描述感情

道德维度:道德决策,暴力表现;

现实维度

第五章

1、自定义玩法:玩家可以改进代表自己的化身

a、化身选择:选择不同化身;

b、化身定制:修改化身的外貌或能力;

c、化身构造

2、可修改属性分类:

A、功能属性:玩家可以更改、并影响游戏过程的属性

a)特征属性:决定角色的基本方面,变化很慢或根本不变;

b)状态属性:角色当前的状态,可以频繁变化。

B、装饰性属性:不影响游戏过程的属性

3、受限制的创造性玩法:玩家可以发挥创造力,但是受到一定限制(规则范围内)

a、受经济限制玩法:创造需要经济资源限制;

b、按物理标准创造:创造的物体要符合物理要求;

c、美学标准创造:设定规则(服装颜色、面料等搭配),供玩家研究的趋势系统(趋势信息),在线投票

4、自由创造型玩法:可使用所有提供的设施,没有时间资源上的限制。游戏变成试验工具。

5、编故事型的玩法:玩家自己发明故事(关卡编辑器,机器人,游戏修改风险)。

第六章

1、角色设计目标:吸引人、令人信服、能了解、有个性。

2、玩家与模型关系:

a、指定化身:指定化身的外表和替他品质;

b、非指定化身:没有指定化身的任何东西;

c、控制效果:间接控制、直接控制;

d、设计化身:完全非指定化身,部分指定化身、完全指定化身;

控制方式:直接-木偶、间接-独立

3、艺术驱动角色设计:首先考虑角色的视觉外表;

故事驱动角色设计:以角色的作用、个性和行为开始角色设计

4、视觉外表:

a、角色身体类型;

b、衣着、武器、标志性物品和名字;

c、调色板;

d、同伴:玩家额外的事情做,展示另一种性格,给玩家提建议的方式。

5、角色深度:

a、展示角色个性:外表、语言和行为;

b、角色属性:核心机制的一部分、状态属性和特征属性,健康属性和等级属性,角色社会关系和感情状态属性;

c、人物维度:

①零维:离散的情绪状态,不是连续统一的;

②一维:一种简单感情变化。憎恨—中立—喜爱、厌恶—中立—同情;

③二维:多变量感情,感情间正交。诚实维与勇敢维;

④三维:多种情感,可能会冲突,内心矛盾。相互交织。道德上的难题;

d、角色成长;

e、人物原型。

6、音频设计:

a、音效;

b、声音和语言:词汇、语法和句子结构、口音、说话风格、说话习惯。

第七章

1、游戏包含故事的原因:增加娱乐性、吸引更多观众、增加对较长游戏的兴趣、有助于销售;

2、故事设计影响因素:

a、长度:游戏越长、从故事获益越多;

b、角色:关注单独一个角色;

c、真实度:抽象游戏故事较少;

d、情感丰富程度:故事有助于激发更多的情感。

3、故事:一系列事故的叙述;

好故事:可信、连贯、戏剧上有意义;

交互式故事:玩家通过执行动作与之交互的故事(故事发生在现在,和玩家一起处于一系列事件之中,通过那些事件前进)。

①玩家事件、②游戏内事件、③叙事性事件。

4、叙事:叙述出来的故事事件,由游戏告诉或展示给玩家,叙事性游戏非交互式的、表现型的部分组成。把玩家不能控制的事件呈现给玩家。

5、阅读故事时的戏剧性紧张;玩游戏时的可玩性紧张。随机性和可重复性会损害戏剧性紧张。

6、故事讲述引擎:

核心机制:管理玩家事件和游戏内事件,玩家通过游戏挑战的进度;

故事讲述引擎:管理叙事事件,玩家通过游戏故事的进度

7、线性故事:玩家不能改变的故事

a、要求的内容少;

b、故事讲述引擎更简单;

c、更不容易出现bug和矛盾;

d、不允许玩家拥有戏剧性自由;

e、能驾驭更加巨大的情感力量。

8、非线性故事:允许玩家影响未来的事故,改变故事的方向。

a、分支故事

实现昂贵:组合爆炸;

没一个关键事件(影响情节剩余部分的事件)必须分支到它自己在树中的为一部分:关键角色死了;

玩家如果希望看到所有内容,必须重复玩游戏。

b、返送故事:家戏剧性自由较少,不能避免某些事件的发生,结局可以有多个;

c、自发叙事。

9、游戏中故事引擎推动:挑战成功、旅行(移动触发引擎)、时间流逝。

10、非线性故事的情感限制:不能保证感情上最强大体验;

基于化身游戏的情感限制:叙述角色不能过早死亡。

11、有底稿交谈和对话树:产生看似真实的谈论和回答序列,能以不同的态度投入游戏,故事的一部分。

12、故事推进的几种方式:

①故事作为一系列的挑战或者选择;

②故事作为旅行;

③游戏作为戏剧。

第八章

1、UI是用来向玩家呈现娱乐体验的。

2、游戏可玩性模式有摄像机视角、交互模型和可用的游戏可玩性组成。

3、界面设计一般原理:

一致:界面外观和功能;

提供良好反馈:视觉和听觉;

记住玩家是发号施令的人:不要剥夺玩家操作自由;

限制一个动作所要求的步骤数目:个数和层数;

允许简单动作撤销(不是所有都可撤销):撤销有限;

最小化身体压力:常用和频繁使用的操作容易操作;

不要考玩家的记忆力;

元素分组;

为有经验玩家提供快捷键。

4、玩家需要知道什么:在哪?干嘛?挑战?危险?前进?接下来?怎样?

玩家希望做什么:移动、观察、交互、暂停、保存、结束;

5、界面设计过程:

定义游戏可玩性模式;

选择一个屏幕布局;

告诉玩家需要知道的东西(视觉元素);

让玩家做想做的事情(控制机制:操作和动作之间的对应关系);

Shell菜单。

6、管理复杂度

简化游戏:抽象、自动化;

深度与宽度:宽阔界面、深长界面;

上下文敏感界面;

避免模糊:不能辨别界面作用,国语美工,熟悉材料;

7、一个同时提供很多数目选项的用户界面成为一个宽阔的界面;

一次只提供几个选项,并且要求玩家一次做出多次选择的用户界面是深长的界面。

8、上下文敏感的界面:灰色菜单选项。

9、避免模糊:a、美工过于积极;b、减少UI屏幕使用的压力;c、开发者对材料的熟悉。

10、交互模型

基于化身、多处存在、基于团队、竞赛、桌面

11、视角的相关操作名称:横向移动、吊起、转动、倾斜、滚动。

12、视角

a、2D和3D:2D不能使用第一人称和第三人称视角;

b、第一人称视角:只在基于化身模型中使用;

优点:不用显示化身、

不需要移动摄像机和环境交互容易;

缺点:不能看到化身、

不能看到化身表情、

不能使用摄像机效果、

某些体育移动困难、

快速移动让玩家感觉不适。

c、第三人称视角(基于化身模型);

(1)化身转动时的摄像机行为:

①摄像机不停地保持自己处于化身后面的方向;

②摄像机调整自己的方向到玩家的后面会稍微有点慢,在化身转动后有几秒中的时间,可以看到周围的环境;

③摄像机只在化身停止运动之后才把自己的方向调整到化身的后方。

(2)插入的场景物体:

①把摄像机放置在正常的位置,而把中间物体设为半透明;

②直接把摄像机放在化身之后,然后吊起向下倾斜;

③立即把摄像机的方向调整为化身头部的后面,并把头部设为半透明。

d、空中视角:基于团队和多处存在、一般游戏世界比一个特定角色有限、移动视野(基于团队有限)。分为:

①上下视角(从上向下看、地图);

②等距视角;

③自由徘徊摄像机(3D视角);

④上下文敏感视角(3D图形、动作较慢);

e、2D显示:单屏幕、横向滚轴、上下滚轴、绘制好的背景。

13、视觉元素

a、主视野:

①窗口视野:主视野占据屏幕一部分,其他部分显示反馈和控制机制;

②不透明覆盖:主视野充满屏幕,上面覆盖其他元素。覆盖临时、无边界覆盖。

③半透明覆盖:主视野充满屏幕,覆盖元素半透明。容易混淆。

b、反馈元素:

①指示器(数字、针规、能量条、有色灯、小倍数、图标、文本指示器);

②微型地图;

③颜色的使用;

c、化身肖像:在一个小窗口显示;

d、屏幕按钮和菜单:反馈元素、叙事、对话等。

14、输入设备:

a、一维:按钮和按键、压敏按钮、滑动开关、旋钮;

b、二维:方向控制器、操纵杆、鼠标。

15、导航技术:

①以屏幕为主导的引导;

②基于化身的引导;

③飞行;

④即点即到型导航。

16、自由度指的是一个输入设备可移动的可能方向的数目;

原则上自由度相同的设备可以互换。

第九章

1、游戏有趣规则:

a、可玩性第一;

b、不能正确完成一项功能就不完成;

c、玩家为中心;

d、忽略无趣的东西,或使之自动化;

e、忠于设计、专注;

f、和谐、优雅。

2、与游戏乐趣相关的方面:①避免错误;②调整和完善;③游戏体验的变化;④游戏创新;⑤运气。

3、挑战的层次结构:原子挑战→子任务→任务→完成游戏。

4、①显示挑战:直接告诉玩家关于挑战的信息;

②隐式挑战:玩家自己发现。

③中间级挑战

④并发原子挑战

a、最高级别的挑战和最低级别的挑战都是显示的;

b、中间级挑战是隐式的。

5、固有技能:没有时间压力克服挑战需要的技能水平;

压力:感觉到时间对其能力的影响;

绝对难度:克服挑战要求的固有技能以及时间压力组成。

6、常见挑战:

身体协调性挑战:速度和反应时间、精确度和准确度、对物理的直观理解、时机和节奏、组合移动;

逻辑和数学挑战:形式逻辑谜题、数学挑战;

竞争和时间压力;

事实性知识挑战;

记忆挑战;

模式识别挑战;

探索挑战:空间感知挑战、上锁的门、陷阱、迷宫和不合逻辑的空间、传送点;

冲突:策略、战术、后勤、生存和消减敌方力量、潜行;

经济挑战:积累资源、达到平衡、照顾生物;

概念性推理和横向思考谜题。

7、动作:直接由用户界面解释的玩家输入造成的游戏世界中的事件;

可玩性模式→定义和重新定义动作克服原子挑战的方式上→中高级挑战动作→角色动作

8、保存游戏的理由:

①允许玩家离开游戏并在以后返回;

②让玩家从灾难性的错误中恢复;

③鼓励玩家探索可以替换的策略。

保存方式优点缺点

密码①适合运行在无存储器的

设备上的游戏;

②玩家可以从前面完成的

任何一关重新开始。

①关卡中间无法保存。

保存到文件或者存档数①允许玩家有不同的拷贝;

②在不同的点进行保存,是

最常用的保存方式。

①对游戏的沉浸伤害最大。

快速保存①屏幕显示快速保存的字样

一小段时间,除此之外,玩

家对游戏世界的沉浸没有任

何影响。①大部分只提供一个存档

数;

②玩家在快速载入的时候要记住对应的存档数;

③牺牲了灵活性。

自动保存和检测点①最少地伤害了玩家的沉

浸;

①玩家不能选择在他希望

的地方保存游戏或者选择

在某些更早的点重新开始。

第十章

1、核心机制:由精确定义了游戏规则的数据和算法组成;

规则→核心机制→程序;

①程序使用核心机制文档编写代码;

②核心机制通过游戏引擎发挥作用;

2、核心机制功能:

a、控制游戏内部经济;

b、通过用户界面向玩家呈现主动的挑战;

c、接收玩家动作并实现其效果;

d、控制非玩家角色和人工对手的人工智能;

e、改变游戏模式;

f、向故事讲述引擎发送触发信号。

3、资源:实体(简单、符合)、属性、机制;

事件:条件触发一次它就发生一次的变化;

过程:动作序列,一旦开始就一直持续,知道被终止;

条件:导致一个事件发生和过程的开始或停止。

4、经济:资源和实体量化产生、消费和交互的系统

来源、消耗、转换、交易、生产机制、有形与无形资源、反馈循环、相互依赖和死锁。

相互依赖:若两个生产机制彼此需要另外一个的输出作为输入来正常运转,会导致死锁;租金-财产。

5、挑战和核心机制:

①被动挑战:纯静态的障碍;

②主动挑战:核心机制提供实体和机制;

6、动作和核心机制:玩家动作触发机制,数据伴随的动作。

7、设计核心机制:

①识别关键实体和机制;

②编写记录实体的属性和机制的功能的详细说明;

8、核心机制设计目标:

①尽量简单和优雅,寻找模式,然后一般化;

②不要试着让理论的一切都完美,关于细节程度的说明。

7、机制:关系、事件、过程和条件组成。

第十一章

1、难度4要素:技能、压力、游戏提供的能力、游戏内经验。

2、感知难度= 绝度难度- (提供的能力+ 游戏内经验)。

3、相对难度:和玩家克服挑战的能力相关联的挑战的难度。

4、平衡游戏

①定义:对玩家公平、难度适中、玩家技能是决定因素的游戏;

②没有统治性策略:所有选择都是有意义的;

③偶然性因素作用不超过玩家技能;

④玩家对玩家:

a、感觉是公平的;

b、早期落后的玩家都有合理地机会在游戏结束前再次赶超;

c、很少或没有平局。

⑤玩家对环境:

a、玩家感觉公平;

b、主观难度一致:处于一个合理地范围,避免突然变化。

第十二章

1、关卡设计:

①游戏发生的空间:将设计师的大体计划变得明确和具体;

②关卡的初始条件:可变特性的状态、人工对手个数、玩家控制资源

数;

什么地方可以找到资源:

①关卡内挑战的集合:构建合适空间,并将挑战纺织在里面;

②关卡的终止条件;

③可玩性和故事的之间的相互作用:可玩性和叙事事件;

④关卡的美学和意境。

2、关卡设计一般原理:

a、把一个游戏的早期关卡制作为新手关卡;

b、使关卡的步调多样化;

c、当玩家克服一个消耗了他的资源的关卡时,提供更多资源;

d、避免概念上的不合逻辑;

e、明确地通知顽疾他的短期目标;

f、冒险、奖励和决定的后果很清晰;

g、大奖励小惩罚;

h、奖励玩家的技能、想象力、智力和共享:奖励优秀玩家;

k、一个人工对手的作用就是呈现出游戏的打斗然后失败;

n、实现对多种难度的设置。

3、特定类别的关卡设计原理:

a、动作游戏:步调多样化;

b、策略游戏:奖励计划(策略性思考)--预测对手的移动并为防守做准备;

c、角色扮演游戏:提供角色自我成长和玩家自我表现的机会;

d、体育游戏:逼真最重要(场地、人员);

e、交通工具模拟游戏:奖励熟练的操作;

f、建设和管理模拟游戏:为初始条件和目标提供一个有趣的变化;

g、冒险游戏:构建和玩家位置和目标和谐的挑战(多章节);

h、人工生命游戏:为生物创造交互机会;

n、益智游戏:给玩家思考的时间。

4、关卡布局:

①开放式布局、②线性布局、③平行布局、④环形布局、⑤网络布局、

⑥星形布局、⑦组合布局。

5、气氛手段:灯光、调色板、天气和大气效果、特殊的视觉效果、音乐、环境声音、特殊音效。

6、关卡设计过程:关卡设计掌握3D建模和脚本系统

a、明确设计基础:背景、意境、关键可玩性活动和事件;

b、计划:游戏可玩性,艺术,性能,编码;

c、原型化:场景模型及出现物体;

d、关卡评审:规模、步调、物体和触发装置的放置、性能问题、代码问题、美学;

e、关卡改进和锁定;

f、移交给艺术家的关卡设计;

h、第一次艺术调整;

k、艺术品移交给关卡设计和评审;

n、内容整合;

o、调试;

p、用户测试和调整。

7、关卡设计缺陷:

①范围不正确;

②概念上不合逻辑;

③非典型关卡不可选;

④一次展示所有东西;

⑤忽略观众。

计算机图形学复习题及答案

中南大学现代远程教育课程考试模拟复习试题.及参考答案 计算机图形学 一、名词解释 1.图形 2.像素图 3.参数图 4.扫描线 5.构造实体几何表示法 6.投影 7.参数向量方程 8.自由曲线 9.曲线拟合 10.曲线插值 11.区域填充 12.扫描转换 二、判断正误(正确写T,错误写F) 1.存储颜色和亮度信息的相应存储器称为帧缓冲存储器,所存储的信息被称为位图。() 2.光栅扫描显示器的屏幕分为m行扫描线,每行n个点,整个屏幕分为m╳n个点,其中每个点称为一个像素。―――――――――――――――――――――()3.点阵字符用一个位图来表示,位图中的0对应点亮的像素,用前景色绘制;位图中的1对应未点亮的像素,用背景色绘制。――――――――――――――――-()4.矢量字符表示法用(曲)线段记录字形的边缘轮廓线。―――――――――――()5.将矢量字符旋转或放大时,显示的结果通常会变得粗糙难看,同样的变换不会改变点阵字符的显示效果。―――――――――――――――――――――――――()6.在光栅图形中,区域是由相连的像素组成的集合,这些像素具有相同的属性值或者它们位于某边界线的内部。―――――――――――――――――――――――()7.多边形的扫描变换算法不需要预先定义区域内部或边界的像素值。――――――()8.齐次坐标表示法用n维向量表示一个n+1维向量。―――――――――――――()9.实体的边界由平面多边形或空间曲面片组成。―――――――――――――――()

10.平面多面体表面的平面多边形的边最多属于两个多边形,即它的表面具有二维流形的性质。―――――――――――――――――――――――――――――――()11.实体几何性质包括位置、长度和大小等。―――――――――――――――――()12.实体的拓扑关系表示实体之间的相邻、相离、方位、相交和包含等关系。―――()13.实体的扫描表示法也称为推移表示法,该表示法用一个物体和该物体的一条移动轨迹来描述一个新的物体。――――――――――――――――――――――――()14.如果投影空间为平面,投影线为直线,则称该投影为平面几何投影。――――-() 15.平面几何投影分为两大类:透视投影和平行投影。――――――――――――-() 16.当投影中心到投影面的距离为有限值时,相应的投影为平行投影。――――――()17.当投影中心到投影面的距离为无穷大时,相应的投影即为透视投影。―――――()18.在透视投影中,不平行于投影平面的平行线,经过透视投影后交汇到一个点,该点称为灭点。――――――――――――――――――――――――――――――()19.用DDA算法生成圆周或椭圆不需要用到三角运算,所以运算效率高。――――()20.主灭点的个数正好等于与投影面相交的坐标轴的个数,显然最多有四个主灭点。()21.透视投影按主灭点个数分为一点透视、二点透视和三点透视。―――――――()22.平行投影分为正(射)投影和斜(射)投影。―――――――――――――-()23.在正投影中,投影方向与投影面垂直。――――――――――――――――――()24.在斜投影中,投影线不垂直于投影面。―――――――――――――――――()25.当投影面与x,y和z垂直时所得到的投影分别称为正(主)视图、侧视图和俯视图,统称为三视图。―――――――――――――――――――――――――――()26.在斜投影中,当投影面与三个坐标轴都不垂直时,所形成的投影称为正轴测。-()27.投影面也称为观察平面。―――――――――――――――――――――――()28.观察空间位于前后裁剪面之间的部分称为裁剪空间或视见体。―――――――()29.找出并消除物体中的不可见部分,称为消隐。――――――――――――――()30.经过消隐得到的图形称为消隐图。―――――――――――――――――――() 三、填空 1.图形软件的建立方法包括提供图形程序包、和采用专用高级语言。 2.直线的属性包括线型、和颜色。

计算机图形学试题附答案完整版

名词解释 将图形描述转换成用像素矩阵表示的过程称为扫描转换。 1.图形 2.像素图 3.参数图 4.扫描线 5.构造实体几何表示法 6.投影 7.参数向量方程 8.自由曲线 9.曲线拟合 10.曲线插值 11.区域填充 12.扫描转换 三、填空 1.图形软件的建立方法包括提供图形程序包、和采用专用高级语言。 2.直线的属性包括线型、和颜色。 3.颜色通常用红、绿和蓝三原色的含量来表示。对于不具有彩色功能的显示系统,颜色显示为。 4.平面图形在内存中有两种表示方法,即和矢量表示法。 5.字符作为图形有和矢量字符之分。 6.区域的表示有和边界表示两种形式。 7.区域的内点表示法枚举区域内的所有像素,通过来实现内点表示。 8.区域的边界表示法枚举区域边界上的所有像素,通过给赋予同一属性值来实现边界表示。 9.区域填充有和扫描转换填充。 10.区域填充属性包括填充式样、和填充图案。 11.对于图形,通常是以点变换为基础,把图形的一系列顶点作几何变换后,

连接新的顶点序列即可产生新的变换后的图形。 12.裁剪的基本目的是判断图形元素是否部分或全部落在之内。 13.字符裁剪方法包括、单个字符裁剪和字符串裁剪。 14.图形变换是指将图形的几何信息经过产生新的图形。 15.从平面上点的齐次坐标,经齐次坐标变换,最后转换为平面上点的坐标,这一变换过程称为。 16.实体的表面具有、有界性、非自交性和闭合性。 17.集合的内点是集合中的点,在该点的内的所有点都是集合中的元素。 18.空间一点的任意邻域内既有集合中的点,又有集合外的点,则称该点为集合的。 19.内点组成的集合称为集合的。 20.边界点组成的集合称为集合的。 21.任意一个实体可以表示为的并集。 22.集合与它的边界的并集称集合的。 23.取集合的内部,再取内部的闭包,所得的集合称为原集合的。 24.如果曲面上任意一点都存在一个充分小的邻域,该邻域与平面上的(开)圆盘同构,即邻域与圆盘之间存在连续的1-1映射,则称该曲面为。 25.对于一个占据有限空间的正则(点)集,如果其表面是,则该正则集为一个实体(有效物体)。 26.通过实体的边界来表示一个实体的方法称为。 27.表面由平面多边形构成的空间三维体称为。 28.扫描表示法的两个关键要素是和扫描轨迹。 29.标量:一个标量表示。 30.向量:一个向量是由若干个标量组成的,其中每个标量称为向量的一个分量。 四、简答题 1. 什么是图像的分辨率?

《计算机图形学》复习试题

计算机图形学模拟试卷 计算机图形学课程试卷(卷) 注意:1、本课程为必修(表明必修或选修),学时为 51 ,学分为 3 2、本试卷共 3 页;考试时间 120 分钟;出卷时间:年 12 月 3、姓名、学号等必须写在指定地方;考试时间:年 1 月 11 日 4、本考卷适用专业年级:任课教师: (以上内容为教师填写) 专业年级班级 学号姓名 一、名词解释(15分) 1.国际标准化组织(ISO)对计算机图形学的定义

2. 象素图 3. 正投影 4. 纹理 5. 位图 二.单项选择题(1.5×10=15分) ( )1、在TC 环境下编译绘图程序进行图形初始化时,要寻找文件的格式是?______。 A ).DOC B ).CPP C ).C D ).BGI ( )2、图形系统是由四部分组成,分别为 A).应用系统结构;图形应用软件;图形支撑软件;图形设备。 B).计算机;显示器;打印机;图形应用软件。 C).计算机;图形设备;图形支撑软件;图形应用软件。 D).计算机;图形软件;图形设备;应用数据结构。 ( )3、使用下列二维图形变换矩阵: T=???? ??????111020002 将产生变换的结果为______ 。 A )图形放大2倍; B )图形放大2倍,同时沿X 、Y 坐标轴方向各移动1个绘图单位; C )沿X 坐标轴方向各移动2个绘图单位; D )上述答案都不对。 ( )4、图形显示器的工作方式为 A ).文本方式 B ).图形方式 C ).点阵方式 D ).文本与图形方式 ( )5、透视投影中主灭点最多可以有几个? A) 3 B)2 C)1 D)0 ( )6、在用射线法进行点与多边形之间的包含性检测时,下述哪一个操作不正确? A) 当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的一侧时,计数0次 B) 当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的一侧时,计数2次 C) 当射线与多边形交于某顶点时且该点的两个邻边在射线的两侧时,计数1次 D) 当射线与多边形的某边重合时,计数1次 ( )7、下列有关平面几何投影的叙述语句中,正确的论述为

计算机图形学复习重点

1:简述计算机图像学与数字图像处理和计算几何以及模式识别等学科之间的区别:计算机图形学研究计算机显示图像,即现实世界在计算机中的表示,其逆过程就是计算机视觉;图像处理:对图像进行处理包括图像变换,图像分析,边缘检测,图像分割等。模式识别:对数据的模式分析,涉及数据分析统计学,模式分类等。 2:第一台图像显示器是起源于:1950年麻省理工的旋风一号。 3:I.E萨瑟兰德被誉为计算机图像学之父,1963年他的SKETCHPAD被作为计算机图像学作为一个新学科的出现的标志。 4:列举计算机图像学的应用领域:计算机辅助绘图设计;事务管理中的交互式绘图;科学技术可视化;过程控制;计算机动画及广告;计算机艺术;地形地貌和自然资源的图形显示。5:计算机图形系统包括哪些组成:硬件设备和相应的程序系统(即软件)两部分组成。6:图像系统的基本功能:计算功能;存储功能;输入功能;输出功能;对话功能。 7:图像系统的分类:用于图形工作站的图形系统;以PC为基础的图形系统;小型智能设备上的图形系统 8:显示器的分类:阴极射线管(CRT);液晶显示器(LCD);LED(发光二极管)显示器;等离子显示器。 9:什么是CRT?其组成部分:即阴极射线管。组成有电子枪,加速结构,聚焦系统,偏转系统,荧光屏。 10:彩色阴极射线管生成彩色的方法:射线穿透法。应用:主要用于画线显示器。优点:成本低。缺点:只能产生有限几种颜色;影孔板法。 11:显示器的刷新方式经历了哪几个阶段:随机扫描显示;直视存储管式显示;光栅扫描显示。 12:什么是显示处理器,它与CPU是一回事吗?:显示处理器又称视觉处理器,是一种专门在PC,游戏机和一些移动设备上图像运算工作的微处理器,是显卡中重要组成部分。它的作用是代替CPU完成部分图形处理功能,扫描转换,几何变换,裁剪,光栅操作,纹理映射等。 13:什么是显存,它与内存的区别:显存全称显示内存,即显示卡专用内存。它负责存储显示芯片需要处理的各种数据。电脑的内存是指CPU在进行运算时的一个数据交换的中转站,数据由硬盘调出经过内存条再到CPU。区别:显存是显卡缓冲内存。内存是电脑的内部存储器。是不同的概念。 14:黑白显示器需要1个位平面;256级灰度显示器需要8个,真彩色需要24个位平面。15:OpenGL是什么?它在计算机图形学中的作用?OpenGL是一个工业标准的三维计算机图形软件接口,可以方便的用它开发出高质量的静止或动画三维彩色图形,并有多种特殊视觉效果,如光照,文理,透明度,阴影等。 16:图元:图形元素,可以编辑的最小图形单位。是图形软件用于操作和组织画面的最基本素材,是一组最简单,最通用的几何图形或字符。基本二维图元包括:点,直线,圆弧,多边形,字体符号和位图等。 17:直线的生产算法有:逐点比较法;数值微分法(DDA);中点画线法;Bresenham算法。18:采用哪种平移方法可以使任意二维直线变为第一和第二象限中的直线:逐点比较法。19:交互式图形系统的基本交换任务包括:定位,选择,文字输入,数值输出。定位任务是向应用程序指定一个点的坐标,定位中考虑的基本问题:坐标系统;分辨率;网格;反馈。选择任务是指从一个被选集中挑选出一个元素来。在作图系统中,操作命令、属性值、物种种类、物体等都可能是被选集。被选集可根据其元素的变化程度分为可变集和固定集。可变集的选择技术:指名和拾取。固定集的选择技术:指名技术、功能键、菜单技术、模式识

计算机图形学复习题及答案

计算机图形学复习题及答 案 This manuscript was revised on November 28, 2020

中南大学现代远程教育课程考试模拟复习试题.及参考答案 计算机图形学 一、名词解释 1.图形 2.像素图 3.参数图 4.扫描线 5.构造实体几何表示法 6.投影 7.参数向量方程 8.自由曲线 9.曲线拟合 10.曲线插值 11.区域填充 12.扫描转换 二、判断正误(正确写T,错误写F) 1.存储颜色和亮度信息的相应存储器称为帧缓冲存储器,所存储的信息被称为位 图。() 2.光栅扫描显示器的屏幕分为m行扫描线,每行n个点,整个屏幕分为m╳n个点,其中每个点称为一个像 素。―――――――――――――――――――――() 3.点阵字符用一个位图来表示,位图中的0对应点亮的像素,用前景色绘制;位图中的1对应未点亮的像素,用背景色绘 制。――――――――――――――――-() 4.矢量字符表示法用(曲)线段记录字形的边缘轮廓线。―――――――――――() 5.将矢量字符旋转或放大时,显示的结果通常会变得粗糙难看,同样的变换不会改变点阵字符的显示效 果。―――――――――――――――――――――――――()

6.在光栅图形中,区域是由相连的像素组成的集合,这些像素具有相同的属性值或者它们位于某边界线的内 部。―――――――――――――――――――――――() 7.多边形的扫描变换算法不需要预先定义区域内部或边界的像素值。――――――() 8.齐次坐标表示法用n维向量表示一个n+1维向 量。―――――――――――――() 9.实体的边界由平面多边形或空间曲面片组成。―――――――――――――――() 10.平面多面体表面的平面多边形的边最多属于两个多边形,即它的表面具有二维流形的性 质。―――――――――――――――――――――――――――――――() 11.实体几何性质包括位置、长度和大小 等。―――――――――――――――――() 12.实体的拓扑关系表示实体之间的相邻、相离、方位、相交和包含等关系。―――() 13.实体的扫描表示法也称为推移表示法,该表示法用一个物体和该物体的一条移动轨迹来描述一个新的物 体。――――――――――――――――――――――――() 14.如果投影空间为平面,投影线为直线,则称该投影为平面几何投影。――――-() 15.平面几何投影分为两大类:透视投影和平行投影。――――――――――――- () 16.当投影中心到投影面的距离为有限值时,相应的投影为平行投 影。――――――() 17.当投影中心到投影面的距离为无穷大时,相应的投影即为透视投影。―――――()

计算机图形学必考知识点

Phong Lighting 该模型计算效率高、与物理事实足够接近。Phong模型利用4个向量计算表面任一点的颜色值,考虑了光线和材质之间的三种相互作用:环境光反射、漫反射和镜面反射。Phong模型使用公式:I s=K s L s cosαΦα:高光系数。计算方面的优势:把r和v归一化为单位向量,利用点积计算镜面反射分量:I s=K s L s max((r,v)α,0),还可增加距离衰减因子。 在Gouraud着色这种明暗绘制方法中,对公用一个顶点的多边形的法向量取平均值,把归一化的平均值定义为该顶点的法向量,Gouraud着色对顶点的明暗值进行插值。Phong着色是在多边形内对法向量进行插值。Phong着色要求把光照模型应用到每个片元上,也被称为片元的着色。 颜色模型RGB XYZ HSV RGB:RGB颜色模式已经成为现代图形系统的标准,使用RGB加色模型的RGB三原色系统中,红绿蓝图像在概念上有各自的缓存,每个像素都分别有三个分量。任意色光F都可表示为F=r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]。RGB颜色立方体中沿着一个坐标轴方向的距离代表了颜色中相应原色的分量,原点(黑)到体对角线顶点(白)为不同亮度的灰色 XYZ:在RGB 系统基础上,改用三个假想的原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统, 将它匹配等能光谱的三刺激值,该系统称为视场XYZ色度系统,在XYZ空间中不能直观地评价颜色。 HSV是一种将RGB中的点在圆柱坐标系中的表示法,H色相S饱和度V明度,中心轴为灰色底黑顶白,绕轴角度为H,到该轴距离为S,沿轴高度为S。 RGB优点:笛卡尔坐标系,线性,基于硬件(易转换),基于三刺激值,缺点:难以指定命名颜色,不能覆盖所有颜色范围,不一致。 HSV优点:易于转换成RGB,直观指定颜色,’缺点:非线性,不能覆盖所有颜色范围,不一致 XYZ:覆盖所有颜色范围,基于人眼的三刺激值,线性,包含所有空间,缺点:不一致 交互式计算机程序员模型 (应用模型<->应用程序<->图形库)->(图形系统<->显示屏).应用程序和图形系统之间的接口可以通过图形库的一组函数来指定,这和接口的规范称为应用程序编程人员接口(API),软件驱动程序负责解释API的输出并把这些数据转换为能被特定硬件识别的形式。API提供的功能应该同程序员用来确定图像的概念模型相匹配。建立复杂的交互式模型,首先要从基本对象开始。良好的交互式程序需包含下述特性:平滑的显示效果。使用交互设备控制屏幕上图像的显示。能使用各种方法输入信息和显示信息。界面友好易于使用和学习。对用户的操作具有反馈功能。对用户的误操作具有容忍性。Opengl并不直接支持交互,窗口和输入函数并没有包含在API中。 简单光线跟踪、迭代光线跟踪 光线跟踪是一种真实感地显示物体的方法,该方法由Appel在1968年提出。光线跟踪方法沿着到达视点的光线的相反方向跟踪,经过屏幕上每一象素,找出与视线所交的物体表面点P0,并继续跟踪,找出影响P0点光强的所有的光源,从而算出P0点上精确的光照强度。光线跟踪器最适合于绘制具有高反射属性表面的场景。优缺点:原理简单,便于实现,能生成各种逼真的视觉效果,但计算量开销大,终止条件:光线与光源相交光线超出视线范围,达到最大递归层次。一般有三种:1)相交表面为理想漫射面,跟踪结束。2)相交表面为理想镜面,光线沿镜面反射方向继续跟踪。3)相交表面为规则透射面,光线沿规则透射方向继续跟踪。 描述光线跟踪简单方法是递归,即通过一个递归函数跟踪一条光线,其反射光想和折射光线再调用此函数本身,递归函数用来跟踪一条光线,该光线由一个点和一个方向确定,函数返回与光线相交的第一个对象表面的明暗值。递归函数会调用函数计算指定的光线与最近对象表面的交点位置。 图形学算法加速技术BVH, GRID, BSP, OCTree 加速技术:判定光线与场景中景物表面的相对位置关系,避免光线与实际不相交的景物表面的求交运算。加速器技术分为以下两种:Bounding Volume Hierarchy 简写BVH,即包围盒层次技术,是一种基于“物体”的场景管理技术,广泛应用于碰撞检测、射线相交测试之类的场合。BVH的数据结构其实就是一棵二叉树(Binary Tree)。它有两种节点(Node)类型:Interior Node 和Leaf Node。前者也是非叶子节点,即如果一个Node不是Leaf Node,它必定是Interior Node。Leaf Node 是最终存放物体/们的地方,而Interior Node存放着代表该划分(Partition)的包围盒信息,下面还有两个子树有待遍历。使用BVH需要考虑两个阶段的工作:构建(Build)和遍历(Traversal)。另一种是景物空间分割技术,包括BSP tree,KD tree Octree Grid BSP:二叉空间区分树 OCTree:划分二维平面空间无限四等分 Z-buffer算法 算法描述:1、帧缓冲器中的颜色设置为背景颜色2、z缓冲器中的z值设置成最小值(离视点最远)3、以任意顺序扫描各多边形a) 对于多边形中的每一个采样点,计算其深度值z(x,y) b) 比较z(x, y)与z缓冲器中已有的值zbuffer(x,y)如果z(x, y) >zbuffer(x, y),那么计算该像素(x, y)的光亮值属性并写入帧缓冲器更新z缓冲器zbuffer(x, y)=z(x, y) Z-buffer算法是使用广泛的隐藏面消除算法思想为保留每条投影线从COP到已绘制最近点距离,在投影后绘制多边形时更新这个信息。存储必要的深度信息放在Z缓存中,深度大于Z缓存中已有的深度值,对应投影线上已绘制的多边形距离观察者更近,故忽略该当前多边形颜色,深度小于Z缓存中的已有深度值,用这个多边形的颜色替换缓存中的颜色,并更新Z缓存的深度值。 void zBuffer() {int x, y; for (y = 0; y < YMAX; y++) for (x = 0; x < XMAX; x++) { WritePixel (x, y, BACKGROUND_VALUE); WriteZ (x, y, 1);} for each polygon { for each pixel in polygon’s projection { //plane equation doubl pz = Z-value at pixel (x, y); if (pz < ReadZ (x, y)) { // New point is closer to front of view WritePixel (x, y, color at pixel (x, y)) WriteZ (x, y, pz);}}}} 优点:算法复杂度只会随着场景的复杂度线性增加、无须排序、适合于并行实现 缺点:z缓冲器需要占用大量存储单元、深度采样与量化带来走样现象、难以处理透明物体 着色器编程方法vert. frag 着色器初始化:1、将着色器读入内存2、创建一个程序对象3、创建着色器对象4、把着色器对象绑定到程序对象5、编译着色器6、将所有的程序连接起来7、选择当前的程序对象8、把应用程序和着色器之间的uniform变量及attribute变量关联起来。 Vertex Shader:实现了一种通用的可编程方法操作顶点,输入主要有:1、属性、2、使用的常量数据3、被Uniforms使用的特殊类型4、顶点着色器编程源码。输入叫做varying变量。被使用在传统的基于顶点的操作,例如位移矩阵、计算光照方程、产生贴图坐标等。Fragment shader:计算每个像素的颜色和其他属性,实现了一种作用于片段的通用可编程方法,对光栅化阶段产生的每个片段进行操作。输入:Varying 变量、Uniforms-用于片元着色器的常量,Samples-用于呈现纹理、编程代码。输出:内建变量。 观察变换 建模变换是把对象从对象标架变换到世界标架 观察变换把世界坐标变换成照相机坐标。VC是与物理设备无关的,用于设置观察窗口观察和描述用户感兴趣的区域内部分对象,观察坐标系采用左手直角坐标系,可在用户坐标系中的任何位置、任何方向定义。其中有一坐标轴与观察方向重合同向并与观察平面垂直。观察变换是指将对象描述从世界坐标系变换到观察坐标系的过程。(1):平移观察坐标系的坐标原点,与世界坐标系的原点重合,(2):将x e,y e轴分别旋转(-θ)角与x w、y w轴重合。 规范化设备坐标系 规范化设备坐标系是与具体的物理设备无关的一种坐标系,用于定义视区,描述来自世界坐标系窗口内对象的图形。 光线与隐式表面求交 将一个对象表面定义为f(x,y,z)=f(p)=0,来自P0,方向为d的光线用参数的形式表示为P(t)=P0+td. 交点位置处参数t的值满足:f(P0+td)=0,若f是一个代数曲面,则f是形式为X i Y j Z k的多项式之和,求交就转化为寻求多项式所有根的问题,满足的情况一:二次曲面,情况二:品面求交,将光线方程带入平面方程:p*n+c=0可得到一个只需做一次除法的标量方程p=p0+td。可通过计算得到交点的参数t的值:t=(p0*n+c)/(n*d). 几何变换T R S矩阵表示 三维平移T 三维缩放S旋转绕z轴Rz( ) 100dx 010dy 001dz 0001 Sx000 0Sy00 00Sz0 0001 cos-sin00 sin cos00 0010 0001 θθ θθ 旋转绕x轴Rx(θ) 旋转绕y轴Ry(θ) 1000 0cos-sin0 0sin cos0 0001 θθ θθ cos0sin0 0100 -sin0cos0 0001 θθ θθ 曲线曲面 Bezier曲线性质:Bezier曲线的起点和终点分别是特征多边形的第一个顶点和最后一个顶点。曲线在起点和终点处的切线分别是特征多边形的第一条边和最后一条边,且切矢的模长分别为相应边长的n倍;(2)凸包性;(3)几何不变性(4)变差缩减性。端点插值。 均匀B样条曲线的性质包括:凸包性、局部性、B样条混合函数的权性、连续性、B样条多项式的次数不取决于控制函数。 G连续C连续 C0连续满足:C1连续满足: (1)(0) p(1)=(1)(0)(0) (1)(0) px qx py q qy pz qz == ???? ???? ???? ???? (1)(0) p'(1)=(1)'(0)(0) (1)(0) p x q x p y q q y p z q z == ???? ???? ???? ???? C0(G0)连续:曲线的三个分量在连接点必须对应相等 C1连续:参数方程和一阶导数都对应相等 G1连续:两曲线的切线向量成比例 三维空间中,曲线上某点的导数即是该点的切线,只要求两个曲线段连接点的导数成比例,不需要导 数相等,即p’(1)=aq’(0) 称为G1几何连续性。将该思想推广到高阶导数,就可得到C n和G n连续性。

计算机图形学复习题带答案

一.判断题(请在后面括号中打T或F)1.阴极射线管的技术指标主要是分辨率和显示速度 ; ( Y ) 2.光栅扫描式图形显示器可看作是点阵单元发生器,可直接从单元阵列中的一个可编地址的象素画一条直线到另一个可编地址的象素 ; ( N )3.计算机图形学标准通常是指数据文件格式标准和子程序界面标准; ( Y )4.在种子填充算法中所提到的八向连通区域算法同时可填充四向连通区 ; ( Y )5.边填充算法中是将扫描线与多边形交点左方的所有象素取补; ( N )6.插值得到的函数严格经过所给定的数据点;逼近是在某种意义上的最佳近似;( Y )7.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;( N )8.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;( Y )9.显式方程和参数曲线均可以表示封闭曲线或多值曲线;( N ) 10. 凡满足G'连续的曲线同时满足C'连续条件,反之则不成立;( N ) 11.计算机图形生成的基本单位是线段。( F ) 12.一个逻辑输入设备可以对应多个物理输入设备。( T ) 13.DDA(微分方程法)是Bresenham算法的改进。( F ) 14.光的强度计算公式通常表示为: I = 0.59I + 0.30I + 0.11I ( T ) 15.Bezier曲线具有对称性质。( T ) 16.Gourand光照模型能够即使出高光部位的亮度。( F ) 17. NURBS曲线方法不能够提供标准解析曲线和自由曲线的统一数学 表达。( F ) 18.Phong算法的计算量要比Gourand算法小得多。( F ) 19.齐次坐标系不能表达图形中的无穷远点。( F ) 20.欧拉公式 v – e + f = 2 也适用于三维形体中的相关信息描述。( T ) 二.单选题 1.下面关于反走样的论述哪个是错误的?( D ) A.提高分辨率; B.把象素当作平面区域进行采样; C.采用锥形滤波器进行加权区域采样; D.增强图象的显示亮度; 2.多边形填充时,下述哪个论述是错误的?( C ) A.多边形被两条扫描线分割成许多梯形,梯形的底边在扫描线上,腰在多边形的边 上,并且相间排列;

计算机图形学考试大纲

计算机科学与技术学科综合水平全国统一考试大纲及指南 计算机图形学 一、考试大纲 要求掌握设计和使用计算机图形学系统所必须的基本原理,其主要内容包括: 1.基本图形生成算法 2.二维图形显示 3.曲线和曲面的表示 4.三维物体的几何表示和几何变换 5.真实感图形的实现原理和算法 二、复习指南 (-)概述 1.计算机图形学和图形系统基本知识 计算机图形学研究对象及应用领域;图形系统的硬件和软件;图形标准接口。 2.基本图形的属性及生成算法 直线,曲线,填充区域,文字等。 (二)二维图形变换和显示 1.二维几何变换 平移、旋转、缩放及其组合,坐标系变换。 2.二维图形显示 点、线、多边形、曲线及文字的裁剪。 (三)曲线、曲面和三维图形 1.曲线和曲面的参数表示 Bezier曲线和曲面,双三次曲面的表示,B样条,插值,曲面拟合。 2.三维物体的几何表示方法 物体的定义及性质,特征参数法,边界表示法,曲面离散近似表示,实体构造表示法,八叉树表示法。 3.三维形体的输出过程 平面几何投影变换,观察空间,空间转换,三维裁剪。 (四)光学模型及其算法实现 l.简单光反射模型 基本光学原理,简单光反射模型(Phong模型)的导出和实现。 2.增量式光反射模型 双线性光强插值法(Crourand Shading),双线性法向插值法(Phong Shading),加速算法。 3.局部光反射模型 局部光反射模型及其实现。 4.光源模型 光源模型及其光强分布。 5.简单光透射模型 透明效果的模拟方法,Witted光透射模型,Hall光透射模型。 6.光线跟踪显示技术

基本光线跟踪算法,光线与物体求交,光线跟踪中的简单阴影。 (五)消隐显示和阴影生成技术 1.消隐显示技术 深度缓存算法(Z-Buffer),扫描线算法,多边形区域排序算法,列表优先算法。 2.阴影生成技术 阴影扫描线算法,阴影多边形算法,阴影空间算法,阴影深度缓存算法,反走样软影生成算法。 三、思考题 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? 2.简述侦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? 3.画直线的算法有哪几种?圆圆弧的算法有哪几种?写一个画带线宽的虚线的程序。 4.写一个画饼分图的程序,用不同的颜色填充各个区域。 5.写一个显示一串字符的程序。 6.分别写出平移、旋转、缩放及其组合的变换矩阵。 7.如何用几何变换实现坐标系的变换? 8.写出几种线裁剪算法;写出几种多边形裁剪算法。 9.写出Bezier曲线和面片的几种表达形式。 10.写出B样条的矩阵形式和调和函数。为什么使用非均匀有理B样条? 11.简述边界表示法(BREP)实体构造表示法(CSG) 12.写出透视变换矩阵和各种投影(三视图、正轴测和斜投影)变换矩阵。 13.观察空间有哪些参数?其作用是什么?写出从物体空间坐标系到观察空间坐标系转换矩阵。 14.分别写出对于透视投影和平行投影的从裁剪空间到规范化投影空间的转换矩阵。 15.写出从规范化投影空间到图象空间的转换矩阵。 16.写出简单光反射模型近似公式,并说明其适用范围及能产生的光照效果。 17.写出线光源的光强公式及其积分算法。 18.试描述Witted光透射反射模型和Hall光透射模型。 19.写出光线跟踪算法。 20.写出光线与几种常见物体面的求交界法。 21.简述消隐算法的分类。 22.简述深度缓存算法及其特点。 23.简述点与多边形之间的包合性检测算法。 24.描述扫描线算法。 25.简述阴影生成算法的分类及各种算法。 四、考试样卷 请从以下每小题的所给A~D答案中选出一个正确答案: 1.计算机绘图设备一般使用什么颜色模型? A)RGB;B)CMY:C)HSV;D)HLS 2.计算机图形显示器一般使用什么颜色模型? A)RGB;B)CMY;C)HSV;D)HLS 3.分辨率为1024*1024的显示器各需要多少字节位平面数为24的侦级存? A)512KB;B)1MB;C)2MB;D)3MB

计算机图形学完整复习资料

计算机图形学 第一章 1.计算机图形学(Computer Graphics) 计算机图形学是研究怎样利用计算机来生成、处理和显示图形的原理、方法和技术的一门学科。 2.计算机图形学的研究对象——图形 通常意义下的图形: 能够在人的视觉系统中形成视觉印象的客观对象都称为图形。 计算机图形学中所研究的图形 从客观世界物体中抽象出来的带有颜色及形状信息的图和形。 3. 图形的表示 点阵法是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法,它强调图形由哪些点组成,并具有什么灰度或色彩。 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形的一种方法。 通常把参数法描述的图形叫做图形(Graphics) 把点阵法描述的图形叫做图象(Image) 4.与计算机图形学相关的学科 计算机图形学试图从非图象形式的数据描述来生成(逼真的)图象。数字图象处理旨在对图象进行各种加工以改善图象的视觉效果。 计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术。

图1-1 图形图象处理相关学科间的关系5. 酝酿期(50年代)阴极射线管(CRT) 萌芽期(60年代)首次使用了“Computer Graphics”发展期(70年代) 普及期(80年代)光栅图形显示器 提高增强期(90年代至今) 图形显示设备 60年代中期,随机扫描的显示器 60年代后期,存储管式显示器 70年代中期,光栅扫描的图形显示器。 图形硬拷贝设备 打印机 绘图仪 图形输入设备 二维图形输入设备 三维图形输入设备

6.图形软件标准 与设备无关、与应用无关、具有较高性能 7.计算机图形学的应用 1、计算机辅助设计与制造(CAD/CAM ) 2、计算机辅助绘图 3、计算机辅助教学(CAI ) 4、办公自动化和电子出版技术(Electronic Publication) 5、计算机艺术 6、在工业控制及交通方面的应用 7、在医疗卫生方面的应用 8、图形用户界面 8.计算机图形系统的功能 9.图1-2 图形系统基本功能框图 10.计算机图形系统的结构 图形硬件图形软件 图形应用数据结构 图形应用软件图形支撑软件图形计算机平台 图形设备 图 形 系 统图1-3 计算机图形系统的结构 11.人机交互

计算机图形学期末考试试卷(d卷)

计算机图形学期末考试试卷(D 卷) 一、 填空题(每空1分,共10分) 1. 图形的表示方法有两种: 点阵法 和 参数法 。 2. 目前常用的两个事实图形软件标准是OpenGL 和 DirectX 。 3. 多边形有两种表示方法: 顶点表示法 和点阵表示法。 4. 二维图形基本几何变换包括平移、 比例 、 旋转 等变换。 5. 投影可以分为 平移 投影和 透视 投影。 6. 描述一个物体需要描述其几何信息和 拓扑信息 。 7. 在Z 缓冲器消隐算法中Z 缓冲器每个单元存储的信息是每一个像素点的 深度值 。 二、 判断题(每小题1分,共10分,对的画√,错的画×) 1. 由三个顶点可以决定一段二次B 样条曲线,若三顶点共线时则所得到的曲线褪化为一条直线段。 (v ) 2. DDA (微分方程法)是Bresenham 算法的改进。( x ) 3. 插值得到的函数严格经过所给定的数据点,逼近是在某种意义上的最佳近似。( v ) 4. 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。( x ) 5. 若相对于某点进行比例、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 者旋转变换,然后将原点平移回去。( v ) 6. Phong 算法的计算量要比Gouraud 算法小得多。 ( x ) 7. 将某二维图形整体放大2倍,其变换矩阵可写为???? ??????200010001。( x ) 8. 在种子填充算法中所提到的八连通区域算法同时可填充四连通区域。( v ) 9. 边缘填充算法中是将扫描线与多边形交点左方的所有像素取补。( x ) 10. 计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的。( v ) 三、 选择题(每小题1分,共10分) 1.在图形变换中引入齐次坐标的目的是 B 。 A )便于实现缩放变换 B) 统一表示几种基本变换,便于计算 C )便于实现错切变换 D )无特殊目的,一直沿用而已 2. 透视投影中主灭点最多可以有几个? D A ) 0 B )1 C )2 D )3 3. 在简单光照模型中,由物体表面上的点反射到视点的光强是下述哪几项之和? C

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第一章:1.什么是计算机图形学,它主要研究内容? 答:是一门研究用计算机将数据转换成图形,并在专用设备上显示和处理的学科,它着重研究图形生成和处理的原理、方法和技术,是一门多学科综合应用的新技术。 研究内容分为九个方向:1)基于设备的基本图形生成算法,如直线、圆弧等;2)图形元素的裁剪和几何变换技术;3)曲线和曲面的处理技术:插值、拟合、拼接和分解4)三维几何造型技术;5)三维形体的实时显示和图形的并行处理技术6)真实感图形生成技术和仿真模拟系统;7)随机形体或模糊景物的模拟生成技术;8)虚拟现实环境的生成和控制技术9)三维或高维数据场的可视化技术。 2.图形的构成要素和表示方法? 答:图形的构成要素:几何要素:刻画对象的轮廓、形状等;非几何要素:刻画对象的颜色、材质等。图形的表示方法:点阵表示:是用具有颜色信息的点阵来表示图形的一种方法,它强调图形由哪些点组成,并具有什么灰度或色彩把点阵法描述的图形叫做图象;参数表示: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形的一种方法。通常把参数法描述的图形叫做图形 第二章 1.计算机图形系统由哪几部分组成,各自实现什么功能? 答:作为一个图形系统,至少应具有计算、存储、输入、输出、对话等五个方面的基本功能。计算机硬件+图形输入输出设备+计算机系统软件+图形软件。图像硬件设备通常由图形处理器、图形输入设备和输出设备构成 图形硬件包括高性能的图形计算机系统和图形设备。图形设备由图形输入设备、图形显示设备和图形硬拷贝输出设备组成。图形软件由图形应用数据结构、图形应用软件和图形支撑软件组成。图形输入设备是指可以完成定位、描画、定值、选择、拾取、字符逻辑输入功能的一类物理设备。键盘、鼠标、数字化仪、触摸屏、图像扫描仪、光笔图形显示设备:光栅扫描显示器(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器 2.常用的图形输入、输出设备有哪些?各有何特点? 图形输入设备 1 键盘和鼠标2 跟踪球和空间球3 光笔4 数字化仪5 触摸板6 扫描仪图形输出设备显示器 1 阴极射线管显示器2 液晶显示器(LCD)3 发光二极管显示器4 等离子显示器5 等离子显示器6发光聚合物技术 3.图形软件分为几层?各个层有什么特点? 计算机图形软件的分类:通用编程软件包和专业应用图形软件包几何造型平台:ACIS和Parasolid ; 4.熟悉光栅扫描显示系统的结构。 光栅扫描的图形显示器图形显示子系统主要由三个部件组成:帧缓冲存储器(帧缓存);显示控制器; ROM BIOS。 5.了解分辨率、帧缓存、像素、像距等常用词语的含义。 像素是用来计算数码影像的一种单位,一个像素通常被视为图像的最小的完整采样。 帧缓冲存储器(Frame Buffer):简称帧缓存或显存,它是屏幕所显示画面的一个直接映象,又称为位映射图(Bit Map)或光栅。帧缓存的每一存储单元对应屏幕上的一个像素,整个帧缓存对应一帧图像。 分辨率: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 第三章:1.直线的常用生成算法有几种? 2.写出DDA画线算法的原理。 最基本思想:从x的左端点x0开始,向x右端点步进,步长=1(个像素)。X步进后,用y=kx+b计算相应的y坐标。最后取像素点(x, 取整round(y))作为当前点的坐标。即当x每递增1,y递增k。PS:实际代码时用Y+0.5替代取整。PS2:当|k|>1时,必须把x,y

计算机游戏设计考试重点

计算机游戏设计考试重点

计算机游戏设计考试重点 第一章 1、游戏四要素: ①玩(和游戏交互); ②假想(魔法圈,游戏世界:建立→生效→消失); ③任务目标(目的和追求,目标的实现构成对玩家的挑战); ④游戏规则(符号语言、可玩性、操作序列、任务目标、终止条件、超规则、结构)。 2、表征式/表象式娱乐:看书、电影、戏剧、听音乐; 参与式/交互式娱乐:游戏。 3、游戏:虚拟环境,参与者按照规则行动,实现至少一个既定重要目标的娱乐性活动。 4、游戏可玩性:达到游戏目标所必须面临的挑战+允许玩家采用以应对挑战的动作。(精髓在于挑战和动作的关联) 挑战:事先为玩家设定的不易完成的任务; 动作:游戏规则确定大的用来克服挑战的动作。 5、对称游戏:相同规则和初始条件; 非对称游戏:不同规则获得不同的胜利条件。 6、竞争:相互冲突的任务; 合作:相同或相关的任务。 7、视频游戏与传统游戏的区别:隐藏规则(玩家从规则中解脱出来、反复探索了解规则)、计算机控制步调(事件发生的速率)、虚拟现实和逼真、AI(策略、路径查找、自然语言理解、模式识别、摸你生物)、网络让交往更容易。 8、沉浸其中(怀疑暂停): ①战术沉浸:Tetris迷幻;短时间、小的、相似的挑战;机械重复;忌讳急剧变化; ②策略沉浸:思考策略和制定计划;忌讳突出不可预测和无规律; ③叙述沉浸:沉浸在故事中;忌讳不好的故事叙述。 9、社会交往方式:本地多玩家、分布式多玩家(网络游戏)、局域网游戏、集体游戏、社交游戏。 10、玩和假想是体验游戏所必须具备的两个基本元素。 11、游戏具有交互性和挑战性,魔法圈是现实世界和假想世界的分界线。 12、冲突是指玩家们都试图各自完成游戏给定的相互冲突的任务。 13、可玩性是娱乐的主要来源。 第二章 1、设计:艺术+工程+手工艺(想象力、严整性、优雅判断力)。 2、以玩家为中心的游戏设计:娱乐和迎合代表性玩家(娱乐、移情)。 3、游戏三大关键部件:①核心机制(决定了游戏的可玩性)、 ②用户界面(视角和交互模型) ③故事叙述引擎。

计算机图形学考试题目答案

1.用于减少或克服在“光栅图形显示器上绘制直线、多边形等连续图形时,由离散量表示连续量引起的失真”技术叫(反走样),常用方法有(提高分辨率方法),(非加权区域采样),(加权区域采样)。 2.三维对象建模类型分为(线框模型),(表面模型),(实体模型) 3.阴极管(CRT)的(聚焦系统)通过电场和磁场控制“交细….”保证…..提高分辨率。 5.圆的中点生成算法中,通常把圆分为(八)个部分。假定当前取点为(Xi,Yi),那么下一点只能是正右方的A(Xi+1,Yi)或右下方B (Xi+1,Yi‐1)设M为中点,F(M)<0.取(正右)方。 7.在光栅显示器上显示任何一种图形,实际上都是一些具有一种或多种颜色的像素集合,确立最佳逼近的像素集合,并用指定属性写像素的过程称为(光栅化)。 8.消隐算法根据算法实现时所在的坐标系或空间进行分类,可分为(物体空间的消隐算法)(图像空间的消隐算法)(物体空间和图像空间的消隐算法)三类。 9.增量算法的目的是:(加快扫描转换)。11.纹理是物体表面的细小结构,根据纹理的表现形式可分为(图像纹理)(几何纹理)(过程纹理)三类。 12.凹凸纹理是通过对(物体的表面几何性质)进行扰动来产生凹凸不平的视觉效果。13.penGL的工作方式是一种(状态机制),可以进行各种状态或技术设置。 14.画家算法原理是先把屏幕置成背景色,再把物体的各个面按其离视点远近进行排序,远者在表头近者在表尾,构成一张(深度优先)表。 1.光栅显示系统的优点是刷新率一定与图形的复杂度无关,但会产生走样。(对) 2.若要对某点进行比例、旋转交换、首先需要把坐标原点平移至该点,在新的坐标下作比例或旋转变换,然后将原点平移回去。(错) 3.光线跟踪算法与光传播方向是相同的,是视线跟踪。(错) 4.将线段两端的分区编码的逐位取逻辑“与”,若结果为零,则该线相对于裁剪窗口必为完全不见。(错) 5.Phong 明暗处理算法先计算出曲面在各多边形顶点 处的光强,然后再采用双曲线插值法确定在扫描线上每个像素处的光强值,得到多边形的光 滑颜色分布。(错)6.阴影由两部分组成,本影 和半影,位于中间全黑的轮廓分明的部分称为 半影。(错)7.非理想镜面反射中,镜面反 射指数n模拟镜面反射光在空间的汇聚程度, n越大,表面越粗糙。(错)8.用光线跟踪法渲 染,自然完成物体消隐,不用事先消隐。(对) 9.环境映射的效果比光线跟踪好,计算量也小 很多。(错)10.利用连贯性和包围盒等技术可 以提高消隐算法的效率。(对)11.(不掌 握)OpenGL是一个与硬件无关的软件接口, 可在不同操作平台之间移植。(对)12.利用不 在同一直线上的多边形3个顶点求得两个矢 量,这两个矢量的点积垂直于多边行。(错)(叉 积垂直于多边形)13.(不掌握)OpenGL中的 视图交换是将视见体内投影的物体显示在二 维的视口平面上。(对)14.在Z缓冲器消隐算 法中,第一次消隐后,阴影缓冲器保存的是距 光源最近的物体表面上的深度值。(对) 1.灰度等级为16级,分辨率为1024×1024的 显示器,至少需要的帧缓存(A.512) 2.使用下面二维图形交换矩阵,产生交换结果 为(C.以Y=X作对称轴图形) 0 1 0 A.绕原点顺时针转90° T= 1 0 0 B.绕原点逆时针转90° 0 0 1 C.以Y=X作对称轴图形 D.以Y=‐X作对称轴图形 3.下述绕坐标原点逆时针转a角的坐标交换阵 阵错的是(A.‐cosa)|A B| A.‐cosa B.‐sina C.sina D.cosa |C D| 4.在多边形逐边裁剪法中,对于某多边形的边 (其方向是S‐>P)与某条裁剪线(即窗口的 一条边),比较有四种情况,分别输出一些顶 点,错误的是(C) A. s和p均在可视一侧,输出p B. s和p均 在不可见一侧,输出0个顶点 C. s在 可见,p在不可见,则输出s和sp的交点 D. s 在不可见,p可见,则输出sp和裁剪线的交点 和p 5.透视投影中,灭点最多(D.3) 8.关于平面几何投影,正确的论述为(B.平行 几何投影中能真实反应精确的尺寸和形状。) 9.关于深度缓存消隐算法(Z-Buffer)哪一条不 正确(C) A.需要开辟两个与图像大小相等的缓存数组 B.不能用于处理对透明物体的消隐 C.不能处理空间多边形的相贯与交叉重叠 D.不需要对多边形排序 10.在扫描转换多边形中,扫描线与多边形交点 计数(C) A.扫描线与多边形交于某顶点时,且为局部最 高点,计数2次。 B.扫描线与多边形交于某 顶点时,且为局部最高点,该点两个相邻边在 扫描线一侧,计0次C.扫描线与多边形交 于某顶点时,且为局部最高点,该点两个相邻 边在扫描线两侧,计1. D.扫描线与多边形 交于某顶点时,且为局部最低点,计2 11.关于光照模型,错误的论述为(B) A.光线跟踪算法是简单的光照模型 B.全光照 模型不仅考虑了直接光源且间接光源 C.简单 光照模型,不考虑直接和间接光源,忽略了光 在环境中传递 D.简单光照模型中,对于物体间 的光反射作用,只用一个环境光变量做近似 12.种子填充算中,正确的是(C) A.按扫描线的顺序进行像素点的填充 B.四连接算法可填八连接区域 C.最简单的……由于多重递归,费时,….效 率不高。 D.八连接算法不能填四连接区域 13.齐次坐标和坐标系,错误的是(A) A.齐次坐标的引入使交换具有统一模式,便于 交换合成。 B.齐次坐标的引入,增加实现难 度,不适合便件实现 C.使用局部齐次坐标, 简化了图形对象的描述 14.光线跟踪,下列哪一种情况不再跟踪(C) A.光线的光强度对于视点光强贡献很小 B.深度小于一定值。 C.遇到某一物体 D.未遇到背景。 15.画家算法,错误的是(C) A.原理最简单B.能处理相互序适面 C.属于物体空间和图像空间的消隐算法 D.关键是对物体按深度排序,建立优先级表 1. 叙述cohen‐sutherland裁剪算法的基本 思想。Cohen_Sutherland裁剪算法的基本思 想是:对于线段P1P2分为三种情况处理。(1) 若P1P2完全在窗口内,显示线段P1P2即“取” 该线段;(2)若P1P2明显在窗口外,丢弃该 线段P1P2;(3)若线段P1P2不满足上述两条 件,则把线段P1P2分为两部分,其中一段完

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