福大计算机图形学考试模拟试题解析

"这是一份福大计算机图形学考试的模拟题，主要涵盖了计算机图形学的基础知识，包括图形裁剪算法和光照模型等核心概念。" 计算机图形学是一门研究如何在计算机系统中生成、处理和显示图形的学科。这份模拟试题主要关注了两个关键知识点：一是图形的裁剪算法，二是光照模型。 1. **图形裁剪算法**： - Cohen-Sutherland裁剪算法是一种用于处理线段与窗口边界关系的经典算法。它将线段分为在窗口内、完全在窗口外和部分在窗口内三种情况，通过编码端点的坐标来判断线段与窗口的关系，并据此进行裁剪。当线段部分在窗口内外时，算法会寻找交点并分段处理。 - 中点裁剪算法是对Cohen-Sutherland算法的一种优化。在处理线段与窗口交点时，它不直接解方程组，而是采用二分法搜索交点，这种方法减少了计算量，特别是在计算机屏幕上像素级别的精度需求下，效率更高，更适合硬件实现。 2. **Phong光照模型**： Phong模型是计算机图形学中广泛使用的表面光照模型，用于模拟物体在不同光照条件下的外观。模拟题中的公式描述了物体表面反射光的计算方式，包含环境光、漫反射光和镜面反射光三部分。 - 环境光(`a * I`)代表无论光源位置如何，物体表面接收到的均匀光照强度。 - 漫反射光(`d * Kd * max(dot(N, L), 0) * I`)代表光线与物体表面法线之间的角度影响，`Kd`是物体的漫反射系数，`N`是法线方向，`L`是光线方向，`dot()`是向量点乘，表示两者之间的夹角余弦。 - 镜面反射光(`s * Ks * pow(max(dot(R, V), 0), n) * I`)则考虑了镜面反射效果，`Ks`是镜面反射系数，`n`是高光指数，`R`是反射光线方向，`V`是视线方向，`pow()`函数用于计算余弦值的n次方，模拟镜面的亮度和光泽度。 这份模拟试题的解答有助于考生深入理解计算机图形学的基本原理和常见算法，包括图形的裁剪处理以及物体表面光照的数学描述，这些都是计算机图形学中不可或缺的部分。通过学习和练习这些内容，可以提升在实际图形应用开发中的技能。