广东工业大学《计算机图形学》期末复习资料(含答案).pdf

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1、计算机图形学：用计算机建立、存储、处理某个对象的模型，并根据模型产生该对象图形输出的有

关理论、方法与技术，称为计算机图形学。

2、计算机图形标准：计算机图形标准是指图形系统及其相关应用程序中各界面之间进行数据传送和通

信的接口标准。

3、图形消隐：计算机为了反映真实的图形，把隐藏的部分从图中消除。

4、几何变换：几何变换的基本方法是把变换矩阵作为一个算子，作用到图形一系列顶点的位置矢量，

从而得到这些顶点在几何变换后的新的顶点序列，连接新的顶点序列即可得到变换后的图形。

5、计算几何：计算几何研究几何模型和数据处理的学科，讨论几何形体的计算机表示、分析和综合，

研究如何方便灵活、有效地建立几何形体的数学模型以及在计算机中更好地存贮和管理这些模型数据。

6、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。

7、透视投影：空间任意一点的透视投影是投影中心与空间点构成的投影线与投影平面的交点。

8、投影变换：把三维物体变为二维图形表示的变换称为投影变换。

9、走样：在光栅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。这是

由于直线或多边形边界在光栅显示器的对应图形都是由一系列相同亮度的离散像素构成的。这种用离散量

表示连续量引起的失真，称为走样（aliasing）。

10、反走样：用于减少和消除用离散量表示连续量引起的失真效果的技术，称为反走样。

11、窗口：世界坐标的范围是无限大的。为了使规格化设备坐标上所显示的世界坐标系中的物体有一

个合适的范围与大小，必须首先对世界坐标系指定显示范围，它通常是一个矩形，这个矩形被称为窗口。

12、视区：在规格化设备坐标系上也要指定一个矩形区域与窗口对应，显示窗口里的内容，这个矩形

被称为视区。

13、坐标系统：为了描述、分析、度量几何物体的大小、形状、位置、方向以及相互之间的各种关系

使用的参考框架叫做坐标系统。

14、刷新：荧光的亮度随着时间按指数衰减，整个画面必须在每一秒内重复显示许多次，人们才能看

到一个稳定而不闪烁的图形，这叫屏幕的刷新。

15、用户坐标系：用户坐标系用户为处理自已的图形时所采用的坐标系，单位由用户自己决定。

16、规范化设备坐标系：将各个设备坐标系中的数据化为统一的数据范围从而得到的设备坐标系。

17、规格化变换：图形软件根据窗口与视区的一一对应关系，自动实现从世界坐标到规格化设备坐标

的转换，这种从窗口到视区的变换，称为规格化变换。

18、屏幕坐标系统：屏幕坐标系统也称设备坐标系统，它主要用于某一特殊的计算机图形显示设备(如

光栅显示器)的表面的点的定义，在多数情况下，对于每一个具体的显示设备，都有一个单独的坐标系统，

在定义了成像窗口的情况下，可进一步在屏幕坐标系统中定义称为视图区的有界区域，视图区中的成像即

为实际所观察到的图形对象。

19、观察坐标系：观察坐标系通常是以视点的位置为原点，通过用户指定的一个向上的观察向量来定

义整个坐标系统，缺省为左手坐标系，观察坐标系主要用于从观察者的角度对整个世界坐标系内的对象进

行重新定位和描述，从而简化几何物体在投影面的成像的数学推导和计算。

20、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。

21、为什么需要隐藏面消影法？

解答：需要用隐藏面消影法来判断哪些物体和表面遮挡了放在它们后面的物体和表面，从而产生更逼

真的图像。

22、局部光照模型和全局光照模型的不同之处是什么？

解答：局部光照模型主要是考虑光源发出的光对物体的直接影响。另外，全局光照模型除了处理光源

发出的光之外，还考虑其他辅助光的影响，如光线穿过透明或半透明物体，以及光线从一个物体表面反射

到另一个表面等。

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23、说出表面明暗处理的三个部分和用于计算每个部分的辅助光线。

解答：局部贡献（阴影光线），反射光贡献（镜面反射光线）和透射光贡献（镜面透射光线）。

24、实体采用八叉树表示法有哪些优点？

解答：实体采用八叉树表示法有以下优点：

（1）可以用统一而且简单的形体来表示空间任意形状的实体。

（2）易于实现实体之间的集合运算，如交、并和差等运算。

（3）易于检查实体之间是否接触。

（4）易于计算实体的统计量，如体积、质量和重量等。

（5）在对实体进行显示时，易于实现消隐。

25、实体采用八叉树表示法有哪些缺点？

解答：实体采用八叉树表示法有以下缺点：

（1）在分辨率较高时，所需的存储容量较大。

（2）难于实现某些几何变换，如旋转和任意比例系数的比例变换等。

（3）只能近似地表示空间实体，难于转换为表达更精确的边界表示。

26、什么是中点分割裁剪法？

解答：中点分割裁剪法又称对分裁剪法，该方法用于代替求交运算。如图 11 所示，AB 为线段 P1P2 的

可见部分。记 P1 和 P2 的中点为 Pm。从 P1 出发求 A，如果 P1Pm 部分可见部分不可见，则 A 点在该线段上，

用该线段代替 P1P2 继续求解；否则，用 PmP2 代替 P1P2 继续求解。求解过程直到 P1P2 的长度小于预先给

定的一个常数时结束，这时，P2 为离 A 最近的可见点。类似地可以求解 B。

27、二维编码裁剪法如何对线段的端点进行编码？

解答：将用户域用为 9 个区域，每个区域都有相应的编码，当线段的端点落在某个区域内时，对该端

点进行相应的编码。从高位开始，每位编码如下：

第 1 位，端点在 y=ymax 上方则取 1，否则取 0；第 2 位，端点在 y=ymin 下方则取 1，否则取 0；

第 3 位，端点在 x=xmax 右方则取 1，否则取 0；第 4 位，端点在 x=xmin 左方则取 1，否则取 0。

如果线段两端点的 4 位编码全为零，则线段全部在窗口内；如果两端点的 4 位编码按位进行与运算，

结果为非零，则此线段全部在窗口之外；其他情况下，线段部分在窗口内，部分在窗口外。编码裁剪法的

编码用于判断线段与窗口的关系。

28、多边形填充扫描线算法包括哪些计算步骤？

解答：对于一个给定的多边形，用一组水平（垂直）的扫描线进行扫描，求出每条扫描线与多边形边

的交点，这些交点将扫描线分割为相间排列的落在多边形内和外的线段，将落在多边形内的线段上的所有

象素点赋以给定的多边形的颜色值。计算过程如下：1）求交：计算扫描线与多边形各边的交点；2）排序：

把所有交点按递增顺序进行排序；3）交点配对：每对交点表示扫描线与多边形的一个相交区间；4）区间

填色：相交区间内的象素置成多边形颜色，相交区间外的象素置成背景色。

29、消隐算法有哪些类型，它们各有什么特点？

解答：消隐算法可以分为两大类：对象空间方法和图象空间方法。对象空间方法是通过分析对象的三

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维特性之间的关系来确定其是否可见。例如，将三维平面作为分析对象，通过比较各平面的参数来确定它

们的可见性。图象空间是对象投影后所在的二维空间。图象空间方法是将对象投影后分解为象素，按照一

定的规律，比较象素之间的 z 值，从而确定其是否可见。

30、深度缓存消隐算法包括哪些步骤？

解答：深度缓存算法是一种典型的、简单的图象空间面消隐算法。该算法需要一个深度缓存数组 ZB，

此外还需要一个颜色属性数组 CB ，它们的大小与屏幕上像素点的个数相同。

Z-buffer 算法的步骤如下：

（1）初始化 ZB 和 CB，使得 ZB(i,j)=Zmax,CB(i,j)=背景色，i=1,…， m; j=1,…，n;

（2）对多边形P，计算它在点（i,j）处的深度值z

i,j

（3）若z

i,j

< ZB(i,j),则ZB（i,j）=z

i,j

,CB(i,j)=多边形P的颜色；

（4）对每个多边形重复（2）、（3）两步，最终在 CB 中存放的就是消隐后的图形。

这个算法的关键在第（２）步，要尽快判断出哪些点落在一个多边形内，并尽快求出一个点的深度值。

这里需要应用多边形点与点之间的相关性，包括水平相关性和垂直相关性。

31、什么叫观察空间？

解答：在透视投影中，从投影中心出发，过观察窗口边线的射线所围成的四棱锥称为透视投影的观察

空间；在平行投影中，从投影参考点到观察窗口中心的方向为投影方向，过观察窗口边线且平行于投影方

向的直线包围的四棱柱称为平行投影的观察空间。

32、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。

33、请简述扫描线种子填充算法的思想。

简单种子填充算法原理和程序都很简单，但由于多次递归，费时、费内存，效率不高。为了减少递归

次数，提高效率可以采用扫描线种子填充算法。算法的基本过程如下：当给定种子点(x,y)时，首先填充种

子点所在扫描线上的位于给定区域的一个区段，然后确定与这一区段相连通的上、下两条扫描线上位于给

定区域内的区段，并依次保存下来。反复这个过程，直到填充结束。

34、图形变换有什么特点？最基本的几何变换有哪些？

答：图形变换的特点：大多数几何变换（如平移、旋转和变比）是保持拓扑不变的，不改变图形的连

接关系和平行关系。对于线框图形，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。对于用参数方程描述的图形，可以通过参数方程几何变换，实现

对图形的变换（基于效率的考虑）。最基本的几何变换有：平移、旋转、比例、错切、投影等。

35、请简述齐次坐标的概念，为什么图形变换要引入齐次坐标。

答：齐次坐标就是用n+1维向量表示 n维向量，即三维空间中点P(x,y,z)的齐次坐标表示为

P(wx,wy,wz,w)，其中w是任一不为0的比例系数。齐次坐标的表示不是唯一的。图形变换中引入齐次坐标，

使得所有几何变换都可以用矩阵相乘来表示，获得了平移、旋转和缩放变换的一致性表示，便于计算最终

的组合变换矩阵。

36、常用的线段裁剪方法有几种？简述它们的优缺点。

答：常用的线段裁剪方法有三种，它们是：（1）Cohen-SutherLand 裁剪算法；（2）中点分割算法；（3）

参数化裁剪算法（Cyrus-Beck算法）；

Cohen-SutherLand 裁剪算法与中点分割算法在区码测试阶段能以位运算方式高效率地进行，因而当大

多数线段能够简单地取舍时，效率较好。参数化裁剪算法（Cyrus-Beck算法）在多数线段需要进行裁剪时，

效率更高。这是因为运算只涉及到参数，仅到必要时才进行坐标计算。

37、在三维图形的显示流程中，分析并说明如何选择裁剪时机。

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xlololo

2022-05-12

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xiajierqi

2022-11-15

实在是宝藏资源、宝藏分享者！感谢大佬~
weixin_58330854

2021-11-14

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小米li

2022-01-04

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林闹

2022-03-13

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