计算机图形学试题

一、写出下列述语的全称及中文含义。

1、GKS? (Graphics Kernel System)：图形核心系统

2、PHIGS（Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System）:程序员级分层结构交互图形系统

???? （Programmer's Hierarchical Interactive Graphics Stander）：面向程序员的层次交互图形标准

3、CAD ?(Computer Assistant Design)：计算机辅助设计

4、CAM ?(computer Aided Manufacturing）：计算机辅助制造

5、CAGD? (Computer Aided Geometric Design)：计算机辅助几何设计

6、CIMS? (Computer Integrated Manufacturing Systems）：计算机集成制造系统

7、API? (Application Programming Interface)：应用程序编程接口

8、DPI （Dot Per Inch）：指在每英寸长度内的点数。

9、CPU? (Central Processing Unit）：中央处理器

10、DPU? (Distributed Processor Unit)：数据保护单元

11、MBR ?(Minimum Bounding Rectangle) ：最小外包矩形

12、CRT? (Cathode Ray Tube)：阴极射线管

13、LED? (Light Emitting Diode)：发光二极管

14、LCD? (Liquid Crystal Display)：液晶显示器

15、GDI? (Graphics Device Interface)：图形设备接口

16、GDT? (Global Descriptor Table)：共用描述符表

17、GUI? (Graphical User Interface)：图形用户接口

18、WYSIWYG? ( What You See Is What You Get)：所见即所得在线编辑器.可视化操作

19、VISC ?(Visualization in Scientific Computing,)：科学计算可视化

二、填空题

1, 计算机图形系统由硬件系统和软件系统组成。

2，扫描仪最重要的参数是光学精度和扫描精度。

3，常用的直线生成算法：Bresenham 和 DDA。

4，在计算机图形学中，被裁剪的对象可以是线段、多边形和字符。

5，曲线、曲面的表示有显式、隐式和参数三种形式。

6，深度缓冲器算法是一种最简单的消除隐藏的算法。

7，深度缓冲器算法最简单常用的面向应用的用户接口形式：子程序库、专用语言、交互命令。

8，把三维物体变为二维图形表示的过程叫做投影变换。

9，直线段与规则矩形的关系:（1）线段两端点均位于裁剪窗口内（2）线段两端点均在窗口之外，且位于裁剪窗口的同一侧（3）线段两端点在窗口之外，而不位于裁剪窗口的同一侧（4）线段的两端点一个位于窗口之内，一个位于窗口之外

10，图形数据按照目的不同一般可以分为图形的表示数据和图形的显示数据。

11，计算机图形的生成过程一般可分为图形的表示、表示图形的数据准备、图形的显示。

12，通过增加帧缓冲存储器的位面和帧缓存数量，就可以让光栅显示器显示彩色或不同级别的灰度。

13，颜色的三原色为：红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)。-------[备注：绘画中的三原色是指红、黄、蓝；电脑、电视等的三原色是红、绿、蓝（RGB）。]

14，物理交互设备包括输入板,光笔,游戏杆,鼠标,控制旋钮,功能开关和按钮,数据手套,触摸屏以及最常用的字母数字键盘等等

15，图形用户界面的基本元素有窗口、图标、菜单、指点装置。

三：简答题

1，简述三种交互任务？

?? 1）定位：用来给应用程序指定位置坐标，定位任务通常要受到维数、屏幕分辨率、开环或闭环反馈的影响。 2）选择任务：选择任务是要从一个选择集中挑选一个元素，常用的足命令选择、操作数选择、同性选择和对象选择等。 3）文本：文本任务即输入一个字符串，字符串不应具有任何意义、这里输入一个命令(字串)不是一个文本任务,而输一个字符串到处理器个就是一个文本任务。4)定向。 5)定路径。 6)定量。

2，裁剪的实质：确定图形中哪些点、线段、文字、多边形在窗口之内。

3，什么是拾取图形？

拾取图形是从屏幕上拾取一个图形，其直观现象是该图形变颜色、或闪烁、或增亮。

　其实际意义是要在存储用户图形的数据结构中找到存放该图形的几何参数及其属性的地址。以便对该图形作进一步的操作，如修改共几何参数、连接关系或某些属性。

4，图形扫描转换的步骤：一、先确定有关像素；二、再用图形颜色或其它属性对像素进行写操作。

5，阴极射线管的技术指标主要有两条，一是分辨率，二是显示速度。一个阴极射线管在水平和垂直方向单位长度亡能识别出的最大光点数称之为分辨率。光点亦称之为象素。CRT显示速度的指标一般用每秒显示矢量线段的条数来表示。显示速度取决于：偏转系统的速度、CRT矢量发生器的速度、计算机发送显示命令的速度。

四：名词解释

1，图形：图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图。即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等。

2，窗口：计算机图形学中的窗口是用户坐标系中需要进行观察和处理的一个坐标区域。

3，视口/区：视口是在设备坐标系中定义的窗口中矩形绘图区。　　

4，裁剪：识别图形在指定区域内和区域外的部分的过程称为裁剪算法，简称裁剪。

5，连贯性: 指区域的连贯性、扫描线的连贯性、边的连贯性。

五：简答题

1，计算机图形学的应用领域有哪些，举例说明。

(1)用户接口。(2)计算机辅助设计与制造。　(3)科学、技术及事务管理中的交互绘图。 (4)绘制勘探、测量图形。(5)过程控制及系统环境模拟。(6)电子印刷及办公室自动化。(7)艺术模拟。???? (8)科学计算的可视化。

?2，简述光栅扫描式图形显示器的基本原理。

光栅扫描式图形显示器(简称光栅显示器)是画点设备，可看作是一个点阵单元发生器，并可控制每个点阵单元的亮度，它不能直接从单元阵列中的—个可编地址的象素画一条直线到另一个可编地址的象素，只可能用尽可能靠近这条直线路径的象素点集来近似地表示这条直线。光栅扫描式图形显示器中采用了帧缓存，帧缓存中的信息经过数字／模拟转换。能在光栅显示器上产生图形。

3，什么是图形扫描转换？

确定最佳逼近图形的象素集合，并用指定的颜色和灰度设置象素的过程称为图形的扫描转换或光栅化。对于一维图形，在不考虑线宽时，用一个象素宽的直线或曲线来显示图形。二维图形的光栅化必须确定区域对应的象素集，将各个象素设置成指定的颜色和灰度，也称之为区域填充

4，什么是用户域？

用户域是指程序员用来定义草图的整个自然空间。人们所要描述的图形均在用户域中进行定义。理论上说用户域是连续无限的。

5，什么是窗口区？

窗口区是把用户指定的任意的用户域的一个部分叫做窗口区。

6，绘制一位帧缓存显示器的黑白光栅显示图？

六：论述

1，直线生成算法中数字微分分析法的原理和步骤

答：（仅供参考）DDA算法是基于数字微分思想的直线声成算法，

基本思想：已知过端点P0 (x0, y0), P1(x1, y1)的直线段L

y=kx+b???????? ?|k| ≤1? (Dx≥Dy)

直线斜率为

令xi+1 = xi +Dx?????

则? yi+1= kxi+1+b?????????????????????????????????

?????? ??? = kxi+kDx +b= (kxi+b)+kDx???????????????

?????? ??? = yi+kDx????????????????????????????

当Dx =1时?????? yi+1 = yi+k??

即：当x每递增1，y递增k(即直线斜率)；

注意上述分析的算法仅适用于|k| ≤1的情形。在这种情况下，x每增加1,y最多增加1。

当 |k| >1时，必须把x，y地位互换

这种方法直观，但效率太低，因为每一步需要一次浮点乘法和一次舍入运算。

2，论述圆的Bresenham算法的原理，方法和步骤

答： Bresenham画圆算法是在每一步考察两个可能的像素点中哪一个更靠近理论圆周，从而推出沿圆周的整数位置。

基本思想：通过比较像素与圆的距离平方来避免开方运算。

基本方法：每一步都选择一个离开实际圆周最近的点Pi(xi,yi)使其误差项最小。

设圆之半径为r。先考虑圆心在（0,0），并从x=0, y=r开始的顺时针方向的1/8圆周的生成过程。在这种情况下，x每步增加1，从x=0开始，到x=y结束。即有：

xi+1=xi+1

相应的yi+1则在两种可能中选择：

yi+1=yi，或者yi+1=yi-1

选择的原则是考察精确值y靠近yi还是靠近yi-1，计算式为：

Y2=r2-(xi+1)2

d1=yi2-y2

?=yi2-r2+(xi+1)2

d2=y2-(yi-1)2

?=r2-(xi+1)2-(yi-1)2

令pi=d1-d2，并代入d1, d2，则有

pi=2(xi+1)2+yi2+(yi-1)2-2r2? ?(1)

pi称为误差。如果pi<0则yi+1=yi，否则yi+1=yi-1。pi的递归式为：

pi+1=pi+4xi+6+2(yi2+1-yi2)-2(yi+1-yi) ???(2)

pi的初值由式（2.6）代入xi=0, yi=r而得

?p1=3-2r?? ?(3)

根据上面的推导，圆周生成算法步骤为：

1、求误差初值，p1=3-2r; i=1；画点(0, r)；

2、求下一个光栅位置：

xi+1=xi+1；

if pi<0 则yi+1=yi；

否则yi+1=yi-1；

3、画点（xi+1, yi+1）

4、计算下一个误差：

if pi<0 则pi+1=pi+4xi+6；

否则 pi+1=pi+4(xi-yi)+10；

5、i=i+1; if x=y则end；否则返2。

虽然式（2）式表示pi+1的算法似乎很复杂，但因为yi+1只能取值yi或yi-1，因此在算法中，第4步的算式变得很简单，只须作加法和4的乘法。因此圆的Bresenham算法运行速度也是很快的，并适宜于硬件实现。??