PDF《《计算机图形学基础》模拟试题答案（一） 答案》

《计算机图形学基础》模拟试题答案

(一) 答案

一、问答题 (25 分,每题

5 分)

1、 简述 Cohen-Sutherland 裁剪方法的思想,并指出与之相比,中点裁剪方法的改进之处, 及这种改进的理由.

答: Cohen-Sutherland 裁剪算法的思想是: 对于每条线段 P1P2 分为三种情况处理. (1) 若P1P2 完全在窗口内,则显示该线段 P1P2 简称"取"之. (2)若P1P2 明显在窗口外,则丢弃该线 段,简称"弃"之. (3)若线段既不满足"取"的条件,也不满足"弃"的条件,则求线段 与窗口交点,在交点处把线段分为两段.其中一段完全在窗口外,可弃之.然后对另一段重 复上述处理. 中点分割算法的大意是,与Cohen-Sutherland 算法一样首先对线段端点进行编码,并把 线段与窗口的关系分为三种情况: 全在、完全不在和线段和窗口有交.对前两种情况,进行 同样的处理.对于第三种情况,用中点分割的方法求出线段与窗口的交点.即从 P0 点出发 找出距 P0 最近的可见点 A 和从 P1 点出发找出距 P1 最近的可见点 B,两个可见点之间的连 线即为线段 P0P1 的可见部分.从P0 出发找最近可见点采用中点分割方法:先求出 P0P1 的中 点Pm,若P0Pm 不是显然不可见的,并且 P0P1 在窗口中有可见部分,则距 P0 最近的可见点一 定落在 P0Pm 上,所以用 P0Pm 代替 P0P1;

否则取 PmP1 代替 P0P1.再对新的 P0P1 求中点 Pm. 重复上述过程,直到 PmP1 长度小于给定的控制常数为止,此时 Pm 收敛于交点. 改进之处在于,对第三种情况,不直接解方程组求交,而是采用二分法收搜索交点. 这种改进的理由是:计算机屏幕的象素通常为 1024*1024,最多十次二分搜索即可倒 象素级,必然找到交点.而且中点法的主要计算过程只用到加法和除

2 运算,效率高,也适 合硬件实现.

2、 在Phong 模型 中, 三项分别表示何含义?公式 中的各个符号的含义指什么? 答:三项分别代表环境光、漫反射光和镜面反射光. 为环境光的反射光强, 为理想漫 反射光强, 为物体对环境光的反射系数, 为漫反射系数, 为镜面反射系数,n 为 高光指数,L 为光线方向,N 为法线方向,V 为视线方向,R 为光线的反射方向.

3、 针对多面体模型, 直接用Phong模型绘制会有什么问题?简述两种增量式光照明模型 (明 暗处理)的基本思想,并指出两个算法的主要区别. 答:针对多面体模型,使用 Phong 模型绘制会在多边形与多边形之交界处产生明暗的不连 续变化,影响了曲面的显示效果,即马赫带效应.如果增加多边形个数,减小每个多边形的 面积,当然也能改善显示效果.但是这样一来,数据结构将迅速膨胀,导致操作的空间与时 间上升. 增量式光照模型的基本思想是在每一个多边形的顶点处计算合适的光照明强度或法 向量,然后在各个多边形内部进行均匀插值,得到多边形光滑的颜色分布.它包含两个主要 的算法:双线性光强插值和双线性法向插值,又被分别称为 Gouraud 明暗处理和 Phong 明 暗处理.两种算法的主要区别为:Gouraud 明暗处理采用光强插值,而Phong 明暗处理采用 法向插值.

4、 解释走样和反走样的概念,并给出三种以上反走样方法(只写名称) . 答:在光栅显示器上显示图形时,直线段或图形边界或多或少会呈锯齿状.原因是图形 信号是连续的,而在光栅显示系统中,用来表示图形的却是一个个离散的象素.这种用离散 量表示连续量引起的失真现象称之为走样;

用于减少或消除这种效果的技术称为反走样. 反 走样的方法有:提高分辨率、区域采样和加权区域采样.

5、 依次写出用中点画线法进行直线扫描转换,从点(5,5)到(15,11)经过的象素点. 解:

5 5

6 6

7 6

8 7

9 7

10 8

11 9

12 9

13 10

14 10

15 11

二、选择题 (25 分,每题

5 分)

6、 提出"计算机图形学"的一些基本概念和技术,确定了计算机图形学作为一个崭新科学 分支的独立地位,从而被称为图形学之父的是: a . a. Ivan E. Sutherland b. Pierre Bézie c. Steven A. Coons d. Bui-Tuong Phong

7、 函数 的图形为 在 处的连续性为 abcd a. b. c. d. e.

8、 在Warnack 消隐算法中,窗口与多边形的关系包括哪些 abcd ? a. 内含 b. 相交 c. 包围 d. 分离

9、 一条以为控制顶点的4阶(三次)B 样条曲线,其节点向量为,则其定义域为: c a. (0,4) b. (1,2) c. (1,3) d. (1,4)

10、光线跟踪算法的主要计算量在于: d a. 基于 Phong 模型的明暗度计算 b. 反射方向计算 c. 折射方向计算 d. 求交计算 三(10 分) 、设一条二次 Bezier 曲线的控制顶点为 P0,P1 ,P2,另一条二次 Bezier 曲线的 控制顶点为 Q0,Q1 ,Q2, P2 = Q0, 写出两条曲线可以精确合并(表示)为一条二次 Bezier 曲 线的条件. 解: 如下图所示, 由于可以精确合并, 说明两曲线是由一条曲线在参数 0