计算机图形学作业

1. 什么是图形？在计算机中，图形是如何表示的？计算机图形学的主要研究内容是什么？

答：从广义上说，能够在人的视觉系统中形成的视觉印象的客观对象都称为图形。在计算机图形学中，图形是对客观对象的一种抽象表示，它带有形状和颜色信息。在计算机中，图形通过用点陈法和参数法来表示图形。计算机图形学的主要研究内容是图形的输入，图形的处理，图形的生成和输出。

2. 试举例说明计算机图形学的应用。

答：图形用户界面，计算机辅助设计，科学计算可视化，科技、教育、商业领域中的交互式绘图，计算机艺术，地理信息系统，计算机动画、广告及娱乐，多媒体系统，虚拟现实系统。

3. 试列举出你所知道的图形输入与输出设备。

答：图形输入设备：鼠标，图形输入板，跟踪球，光笔，触摸屏，操纵杆，空间球，数据手套。

图形输出设备：阴极射线管显示器，液晶显示器，等离子显示器，绘图仪。

4. 你用过哪些图形软件包？把它们列举出来。

答：OpenGL，DirectX。

5. 阴极射线管有哪几个部分组成？它们的功能分别是什么？

答：阴极射线管有五部分组成：电子枪，聚焦系统，加速电极，偏转系统，荧光屏。

电子枪的功能：电流通过灯丝产生热量，对阴极加热使其发出电子束，控制电子束的强弱和数量。

聚焦系统的功能：聚焦系统通过电场或磁场控制电子束，使电子束“变细”，保证轰击荧光屏时产生的亮点足够小，提高显示系统的分辨率。

加速电极的功能:加速电极加有正的高电压，使经过聚焦的电子束高速运动。

偏转系统的功能：控制电子束的水平方向上和竖直方向上的偏转。

荧光屏的功能：显示图形。

6. 什么叫刷新？刷新频率与荧光物质的持续发光时间的关系如何？

答：在画线显示器中，电子束在荧光屏上产生的亮点只能持续极短的时间，为了产生静态的不闪烁的图形，电子束必须周期性地反复扫描所要绘制的图形，这种

扫描过程称为刷新。刷新频率一般要达到30Hz，图形才不闪烁。持续发光时间是决定产生稳定画面所需刷新频率的主要因素，它的值越大，所需的刷新频率越低。

7. 什么是像素？什么是CRT的分辨率？

答：一个CRT在水平和竖直方向单位长度上能识别的最大光点数称为CRT的分辨率。光点就是像素。

8. 简述射线穿透法和影孔板法产生彩色的工作原理。

答：射线穿透法产生彩色的工作原理：在荧光屏的内侧涂有两层荧光物质，通常是发红色光的荧光物质的发绿色光的荧光物质。电子束轰击荧光屏所产生的颜色依赖于该电子束穿透荧光层的深浅。低速电子束只能激励外层的发红色光的荧光物质而发出红色光，高速电子束则可以穿透外层而激励内层发绿光的荧光物质而发出绿色光，中速电子束则可以同时激励两层荧光物质发出红色光与绿色光的组合光，即橙色光和黄色光。因此，电子束的速度决定了荧幕评上的颜色，而电子束的速度可由加速电极的电压控制。

影孔板法产生彩色的工作原理：影孔板被安置在紧靠荧光涂层的地方，其上有许多小孔，每一个小孔与一个像素对应。三个电子束经聚焦偏转后，穿过影孔板上的小孔，激活该小孔对应的三个荧光点。由于三个荧光点很小并充分靠近，我们观察到的是具有它们混合颜色的一个光点，即像素。荧光屏上的荧光点，影孔板上的小孔和电子枪被精确的安排处于一条直线上，使得由某一电子枪只能轰击打它对应的荧光点。这样，只要调节个电子枪发出的电子束中所含电子数目，即可控制像素中三个荧光点所发出的红，绿，蓝三色光的亮度。于是，我们可以根据彩色中所含红，绿，蓝三色的量，以不同的强度激励三个荧光点，从而产生范围很广的彩色。

9. 随机扫描显示系统由哪几个逻辑部件构成？它们的功能分别是什么？

答:随机扫描显示系统由三个逻辑部件构成：刷新存储器，显示存储器，CRT。刷新存储器存放被解释成现实处理器可接受的命令格式的绘图命令。

显示存储器解释执行显示文件。

CRT驱动电子枪在屏幕上绘图。

10. 光栅扫描显示系统由哪几个逻辑部件构成？它们的功能分别是什么？

答：光栅扫描显示系统由四个逻辑部件构成：帧缓冲存储器，显示处理器，视频控制器，CRT。

帧缓冲存储器用来存储像素颜色值，视频控制器负责刷新，建立了帧缓冲器单元和屏幕像素之间的一一对应，显示处理器扫描转换待显示的图形，CRT显示图形。

11. 某些光栅扫描显示系统为什么要采用查色表？采用查色表的系统的工作原理是什么？

答：工作于高分辨率和真彩模式下的光栅系统显示的图形精度高，质量好，但也带来了两个问题：一是需要大容量的帧缓冲器，二是要求视频控制器对帧缓冲器有较快的存取速率，通信线路有较大的传输带宽。为了解决这两个问题，所以采用查色表。采用查色表的系统的工作原理：

12. 假定一个光栅扫描显示系统的显存（帧缓冲器）的大小一定，那么该系统的屏幕分辨率与同时可显示的颜色数目之间的关系如何？

答：若存储器容量固定，则屏幕分辩率与同时可显示的颜色数目成反比关系。13. 与随机扫描显示系统相比，光栅扫描显示系统有哪些优点和缺点？

优点：1，成本低

2，易于绘制填充图形

3，色彩丰富

4，刷新频率一定，与图形的复杂程度无关

5，易于修改图形

缺点：1，图形显示时需要扫描转换，这个过程相当费时

2，会出现直线段不直，图形边界呈阶梯状等混淆现象

14.参照本章的内容，找出你所熟悉的图形软件包中所对应的绘制二维图元的函数，并利用它们编写一段程序绘制具有不同属性的图元。