计算机图形学考试资料

计算机图形学
第一章：绪论
1、什么是计算机图形学与图像处理？答：计算机图形学的基本含义是使计算机通过算法和程序在显示设备上构造出图形来，是真实物体和虚构物体的图形综合技术；图像处理是指景物或图像的分析技术，它所研究的是计算机图形学的逆过程；二者都是使用计算机来处理图形和图像，图形是人们通过计算机设计和构造出来的，而图像是通过摄像机或扫描仪等设备输入的。

2、计算机图形学与图像处理的主要研究内容？答：多媒体技术、计算机动画、三维空间数据场显示及纹理映射等。

3、计算机图形学应用领域？答：计算机辅助绘图及设计、事物管理中的交互式绘图、科学计算可视化、过程控制、及设计动画及广告、计算机艺术、地形地貌和自然资源的图形显示、办公自动化及电子出版系统。

4．计算机图形学与图像处理的过程？
第二章：计算机图形系统
1、计算机图形系统的组成？答：计算机图形系统由硬件设备及相应的程序系统（即软件）两部分组成。

2、计算机图形系统的基本功能？答：计算功能、存储功能、输入输出功能、对话功能。

3、CRT的关键组成部分及其各部件的主要作用？答：CRT由三部分组成，电子枪、偏转系统和荧光屏。

电流通过灯丝产生热量，即对阴极加热而发射出电子束；偏转系统是CRT中最关键的部分，有了它才能在屏幕上描绘出图形；荧光屏上涂有荧光粉，电子束打在荧光屏上，荧光粉就会发光而形成光点。

4、CRT生成图形的基本工作原理？答：磁偏转系统被大多数CRT所采用，能产生高亮度的图像，使电子束聚集成更小的光点。

5、二值图像和位图的概念？答：显示屏上每个像素对应帧缓冲存储器中的若干位，最简单的黑白图像每个像素只需要一位。

若该位为0，表示该像素为黯；若该位为1表示该像素为亮。

这样的图像我们称为MASK图像或二值图像。

光栅扫描显示器的帧缓存中存放的不是显示指令而是对应各个像素的亮度或色彩信息，这种信息常常被称为位图。

6、光栅扫描显示器产生图形的简单原理？答：计算机将要显示的图形图像转化为位图，经过接口电路送入帧缓存，而图形控制器控制电子束依照固定的扫描线和规定的扫描顺序，自上而下从左到右扫描整个屏幕。

与此同时，把一桢画面中每个像素的值从帧缓存中读出。

读出的值可控制电子束的能量大小，并决定像素的亮度。

每当扫描完一桢图像时显示控制器向计算机申请中断，使计算机能利用帧回扫的时间去修改帧缓存中的内容，以实现显示画面的修改。

7、彩色表技术的重要作用与构成原理？答：使帧缓存的每个单元的位数不增加，却能具有在很大范围内挑选颜色的能力。

此时由帧缓存中读出来的值并不是相应像素的色彩值，而是色彩表中的一个编号，按这个编号在色彩表中取出的数才是该像素的色彩值。

8、笔式绘图机、静电绘图机、喷墨式绘图机的基本工作原理？答：笔式绘图仪是矢量型设备，绘图笔相对纸作随机移动，在笔式绘图仪上一个电脉冲通过驱动电机与传动机使画笔移动的距离称为步距，或称脉冲当量，步距越小，画出的图像越精细。

静电原理事先使白纸或黑纸上带有负电荷，而吸有调色剂的针尖带有正电荷，当由程序控制的电压按阵列式输出并选中某针尖时就将调色剂附着到纸上，产生极小的静电点。

喷墨绘图仪的喷墨装置多数情况下是安装在类似打印机的机头上，纸则绕在滚筒上并使之快速旋转，喷墨头则在滚筒上缓慢移动，并且把青色、品红、黄色，有时是黑色墨喷到纸上
9、坐标数字化仪的主要原理？答：它利用电磁感应原理在台板的x，y方向上有许多平行的
印刷线，每隔200微米一条。

10、图形软件系统主要层次结构及其各层次的作用？答：零级图形软件，只要解决图型设备与主机的通讯接口等问题。

一级图形软件，其既面向系统又面向用户。

二级图形软件，建立图形数据结构，定义修改和输出图形。

三级图形软件，解决某种应用问题。

第三章：二维图形生成技术
一、直线和二次曲线的生成常用算法：
1、逐点比较法生成直线的算法原理？答：所谓逐点比较法就是在绘图过程中，绘图笔每画一笔就与规定图形进行比较，然后决定下一步的走向，用步步逼近的方法画出规定的图形。

2、数值微分法直线生成的算法实现原理？答：基本原理是在当前位置（x，y）上，反别加
上两个小增量x
inc ，y
inc
，从而求出下一点坐标（x
1+i
，y
1+i
）。

3、简单DDA法和对称DDA法的区别？答：简单DDA法用一套寄存器和加法器来实现，
而用硬件来实现对称DDA法应用两套寄存器和加法器，将x
inc 和y
inc
分别加到x和y的小
数部分，哪个方向有溢出，就驱动该方向走步。

4、Bresenham 直线生成的算法实现原理？答：在某一计长方向上，每次必变化一个单位步长或一个像素单位，另一方向上的变化量可通过计算得到。

5、Bresenham 直线生成的算法实现程序设计流程？答：P60///150
6、逐点比较法生成圆的算法实现原理？答：P63
7、Bresenham生成圆或圆弧算法实现原理？答：P71
8．简单DDA法的硬件实现直线的生成原理
二、二次曲线的参数拟合法：
8、二次曲线的参数拟合的边界条件？答：当t=0时，曲线过P
0点，且切于
1
P
P；当t=1
时，曲线过P
2点，且切于
2
1
P
P。

9、抛物线参数拟合的重要性质的含义？答：P74
10、型值点与控制点的区别？答：
三、自由曲线：
11、自由曲线、曲线拟合、曲线插值与曲线逼近的定义与区别？答：形状比较复杂，不能用二次方程描述的曲线或曲面一般称为自由曲线或自由曲面；完全通过给定点列（称型值点）来构造曲线的方法叫做曲线的拟合；求给定型值点之间曲线上的点称为曲线的插值；求出几何形状上与给定型值点列的连接线相近似的曲线称为曲线的逼近。

12、抛物线参数样条曲线的构成原理及其它的端点性质和连续性？答：P79
13、Hermite曲线的拟合边界条件和调和函数重要性质？答：P80
14、一组离散的点构成连续的三次参数样条曲线的构成原理？答：P85
15、Bezier曲线、B样条曲线的基本性质及其与图形的关系？答：P87，Bezier曲线基本性质：端点及端点切线、对称性、凸包性、几何不变性。

B样条曲线性质：端点性质及连续性、局部性、扩展性。

16、Bezier曲线和B样条曲线绘图程序设计？答：P93
四、区域填充：
1、区域定义的两种形式和四连通与八连通的定义与区别？答：一是内定义区域，用这种方式定义的区域内部所有像素具有同一种颜色或亮度值，而区域外的所有像素具有另一种颜色和亮度值；另一种是边界定义区域，这种方式定义的区域，其边界上所有像素均具有特定的
颜色或亮度值而在区域外的像素则具有不是新值的某种颜色或亮度值。

四联通：各像素在水平和垂直四个方向上是联通的；八联通：各像素在水平、垂直及四个对角线方向都是联通的。

一个八联通区域的边界是四联通的，而一个四联通区域的边界则为八联通的。

2、区域填充算法分类及其他们的应用？答：种子填充算法是假设在多边形或区域的内部，至少有一个像素是已知的，然后设法找到区域内所有其他像素，并对他们进行填充；扫描转换填充算法适用于规则边界的封闭区域，通常是将由顶点定义的多边形的边及其内部用预期的像素值予以填充，因此常称为多边形的扫描变换。

3、扫描线算法的相关性及其ET、AET的数结构建立方法与构建？答：P107
4、种子区域填充算法的基本思想和三种种子填充方法的比较？答：P101，基本思想：种子填充算法首先假定封闭轮廓线内某点是已知的，然后算法开始搜索与种子点相邻且位于轮廓线内的点。

如果相邻点不在轮廓线内，那么就到达轮廓线的边界；如果相邻点位于轮廓线之内，那么这一点就成为新的种子点，然后继续地跪地搜索下去。

5、平面曲线绘图程序设计的数学模型的分析？答：
6、图形程序设计的算法分析?答：
7、简单图形程序的编写？答：
第四章：图形的剪裁及几何变换
1、二维、三维图形变换的基本图形变换、变换矩阵和变换条件？答：
2、图形变换两种变换模式及其具体定义？答：
3、齐次坐标表示的定义与作用？答：齐次坐标技术就是用n+1维向量表示一个n维向量，而且在n+1维空间中讨论n维向量的变换。

正因为采用了齐次坐标技术，图形的变换才可以转化为表示图形的点集矩阵与某一变换矩阵进行矩阵相乘这一单一问题，因而可以借助计算机的高速计算功能，很快得到变换后的图形，从而为高度动态的计算机图形显示提供了可能性。

4、组合变换的定义？答：所谓二维图形的组合变换，就是在XY平面内，对一个已经定义的图形，按一定顺序进行多次变换而得到新的图形。

5、组合变换含义理解与应用？答：
6、二维、三维图形组合变换矩阵和图形分析？答：
7、组合变换矩阵的顺序对图形影响分析？答：
8、二维图形变换的图形程序设计？答：
9、矢量裁剪算法？答：
10、编码裁剪算法？答：
11、中点分割裁剪算法？答：
12、多边形逐边与双边裁剪算法步骤与优缺点？答：
第六章：三维形体的表示
1、双三次曲面片的构成基本原理？答：P187
2、Coons曲面中扭矢量对曲面片的影响范围？答：P188
3、Bezier曲面方程式次数的确定及其与控制点的关系？答：P193
4、双三次Bezier曲面的性质？答：P194
5、B样条曲面方程式次数与控制点的关系与曲面片之间的连续性？答：P196
第七章：三维形体输出流水线
一、基本概念：
1、平面几何投影变换的定义？答：将三维空间中的物体变换到二维平面上的过程称为投影变换。

2、平面几何投影的分类与他们的定义？答：平面几何投影可分为两大类，即透视投影和平
行投影。

透视投影的投影中心到投影面之间的距离是有限的，而平行投影的投影中心到投影面之间的距离是无限的。

3、透视投影的特性与平行投影的特性？答：P217①②③和P223①②
4、一、二、三点透视投影的定义？答：一点透视有一个主灭点，即投影面与一个坐标轴正交，与另外两个坐标轴平行；亮点透视有两个主灭点，即投影面与两个坐标轴相交，与另一个坐标轴平行；三点透视有三个主灭点，即投影面与三个坐标轴都相交。

5、平行投影的分类与分类准则？答：根据投影方向与投影面的夹角分成两类：正投影和斜投影。

6、等轴测、正二测和正三测投影变换的定义？答：当投影面与三个坐标轴之间的夹角相等时为等轴测；当投影面与两个坐标轴之间的夹角相等时为正二测；当投影面与三个坐标轴之间的夹角都不相等时为正三测。

7、斜等测和斜二测投影变换的定义？答：当投影方向与投影面成45度角时，得到的是斜等测；当投影方向与投影面成arctg（2）的角度时，得到的是斜二测。

二、平面几何投影变换矩阵：
1、写出一、二、三点透视投影的变换矩阵？答：P222
2、写出已知单位立方体，设OA投影方向为A（1，1，1）且与投影面垂直的变换矩阵？答：
3、观察空间的定义？答：P225
4、什么是空间转换？答：P232
三、三维图形的绘制：
1、三维图形数据结构（三表结构）定义及其应用？答：
2、三维图形绘制程序设计？答：
第八章：消隐及真实感图形生成技术
一、基本概念：
1、消隐的概念与消隐有关的因素？答：找出并消除物体中不可见的部分称为消隐。

消隐对象和观察物体的方式和消隐有关。

2、消隐算法的分类及其分类原则？答：根据消隐空间的不同，消隐算法可分为两类：物体空间的消隐算法和图像空间的消音算法。

3、什么是物体空间消隐技术和图像像空间消隐技术
二、深度缓存算法：
3、Z_buffer算法实现三维图形消隐的算法思想及其优缺点？答：P244
4、Z_buffer算法实现步骤？答：P245
三、扫描线算法：
1、扫描线算法是Z_buffer算法的改进，其改进的关键点是什么？答：P246
2、利用相关关系提高计算多边形pk在点(i,j)的深度值的速度实现步骤？答：P246①②③④
3、利用相关关系提高判断点(i,j)是否在多边形内的速度实现算法？答：P246
4、扫描线算法的数据结构（多边形Y桶，APT表，边Y桶和AET表）的描述，建立与应用？答：P247
5、理解扫描线算法的程序设计流程与设计思想？答：P250
6、何为简单光反射模型和组成模型的反射光的特点及其模拟光的特征。

7、用双线性插值与双法向量插值插值光的亮度的目的什么？
8、双线性插值与双法向量插值各自优缺点什么？
四、多边形区域排序算法：
1、多边形区域排序算法的基本思想？答：P252
2、多边形区域消隐算法的实现步骤？答：P253
五、列表优先算法：
1、列表优先算法的消隐空间及其算法步骤？答：P254
2、面优先级的计算法？答：P256
3、影响面优先级的因素与影响面集优先级的因素？答：P255 P257
4、理解列表优先消隐算法的程序设计基本实现过程？答：P253
六、真实感图形生成技术：
1、真实感图形的光照特征？答：P259
2、影响真实感图形生成的主要因素？答：P259
3、简单光照模型的组成？答：P260
4、漫反射光、环境光、镜面反射光的特点？答：P260
5、漫反射光、环境光、镜面反射光对物体的光照的影响？答：P260
6、马赫带效应产生的原因和消除的方法？答：
7、双线性亮度插值法的实现算法描述？答：
8、双线性法向量插值法的实现算法描述？答：。