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计算机图形学基础教程习题答案.docx
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更新于2023-03-03
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内容为第二版课后习题解析(孙家广,胡事民)。 非官方标答,为本人整理,仅供参考! 在网上怎么也找不到比较全的课后题答案,只好自己整理了一份……由于我们第四章很多内容并不是考试范围,所以第四章就整理的就不多,但前三章还是比较全的。部分地方可能会有所纰漏,还望多多包涵!
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第一章
计算机图形学的主要研究内容是什么?
计算机中图形的表示方法,以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理
与算法,构成了计算机图形学的主要研究内容。图形硬件、图形标准、图形交互技术、光
栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法,以及科学计算
可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。
列举三个以上图形学的应用领域。
计算机辅助设计与制造()、可视化、真实感图形实时绘制与自然景物仿
真、计算机动画、用户接口、计算机艺术等。
一个图形系统通常由哪些图形设备组成?
一个图形系统通常由图形处理器、图形输入设备和图形输出设备构成。
图形和图像的区别是什么?
图像是指计算机内以位图形式存在的灰度信息;是指由输入设备捕捉的实际
场景画面或以数字化形式存储的任意画面。
图形含有几何属性,更强调物体的几何表示,是由场景的几何模型和景物的物理属性
共同组成的;一般指用计算机绘制的画面,如直线、圆、圆弧、任意曲线和图表等。
显示器的原理是什么?
电子枪将阴极发射出的大量电子经电平控制器控制强度后,通过聚焦和加速使其形成
电子流,再经过磁偏转系统的控制,高速轰击荧光屏,从而使荧光屏上的荧光粉发亮、显
示画面。
有哪些技术指标
()可视角度:屏幕左右两边的最大可视角度之和。
()点距:两个液晶颗粒之间的距离。
()分辨率:真实分辨率。
有哪些常用的图形输入设备?
键盘、鼠标、跟踪球、空间球、光笔、数字化仪、扫描仪等。
第二章
描述直线扫描的 算法、中点画线算法和 算法,并用程序实现
算法。
直线扫描的 算法:当直线的斜率小于 时,从 的左端点开始,向 右端点步
进,步长(像素);依次计算出 的坐标,并取像素点(,)作为当前点的
坐标。当直线斜率绝对值大于 时,步长则以 为准。
中点画线算法:假定直线斜率 在 之间,当前像素点为(),则下一个像
素点为 ()或 ()。设 与 的中点( )
为 ,! 为理想直线与 直线的交点。当 在 ! 的上方时,取 为下一个像素
点;当 在 ! 的下方时,则取 为下一个像素点。
"#"$ 算法:过各行、各列像素中心构造一组虚拟网格线,按直线从起点到终
点的顺序计算直线与各垂直网格线的交点,然后确定该列像素中与此交点最近的像素。
用中点画线法扫描转换从点 ()到 (,)经过的直线段,并给出每一步的判
别值。
描述多边形扫描转换的扫描线算法,并写出伪代码。
按扫描线顺序,计算扫描线与多边形的相交区间,再用要求的颜色显示这些区间的像
素,即完成填充工作。分为求交、排序、配对、填色这四个步骤。
伪代码如书 % 所示。
字符串裁剪可按哪三个精度进行?
串精度:将包围字串的外接矩形对窗口做裁剪。
字符精度:将包围字的外接矩形对窗口做裁剪。
笔画像素精度:将笔画分解成直线段对窗口做裁剪。
为了在显示器等输出设备上输出字符系统中必须装备有相应的字库。字库中存储了每个
字符的形状信息,字库分为哪两种类型各有什么特点?
点阵字符:存储量大,易于显示。
矢量字符:存储量小,美观,变换方便;但需要光栅化后才能显示。
简述裁剪方法和中点裁剪方法的思想,并指出中点裁剪方法的改进之处及这种改进的理
由。
()裁剪就是确定图形中哪些部分落在显示区之内,哪些落在显示区之外,最后只需显
示落在显示区内的那部分图形,以便提高显示效率的过程。一般的裁剪方法是先裁剪再扫
描转换。
()中点裁剪方法的思想: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,即全在窗口内、完全不在窗口内和线段与窗口有交。对第一种情况,显示该线段;
对第二种情况,丢弃该线段;对第三种情况,用中点分割法求出线段与窗口的交点,即从
线段的一端的端点出发找出距该端点最近的可见点,并从线段的另一端点出发找出距该端
点最近的可见点,两个可见点之间的连线即为线段的可见部分。
()中点裁剪方法改进之处:对第三种情况,不直接解方程组求交,而是采用二分法搜
索交点。 这样改进的理由是:计算机屏幕的像素通常不超过 &'(&',最多十一次二
分搜索即可到像素级,必然能找到交点,而且主要计算过程只用到加法和除 运算,效率
高,也适合硬件实现。
试 描 述 裁 剪 算 法 , 并 说 明 在 什 么 情 况 下 它比 中 点 法 和
!"#$ 快及原因。
()用参数化形式表示裁剪条件,把被裁剪的直线段看成是一条有方向的线段,把窗口
的四条边分成两类:入边和出边。裁剪结果的线段起点是直线和两条入边的交点以及始端
点三个点中参数 最大的那个点;裁剪线段的终点是和两条出边的交点以及末端点三个点
中参数 最小的那个点。(若线段起点的 大于线段终点的 ,则线段完全落在裁剪窗
口外,被舍弃)
()当裁剪窗口为矩形、且大多数线段不能被简单取舍时,梁友栋 )# 算法比其余
两种算法效率更高。这是因为梁友栋)# 算法只能用于矩形窗口的情形,而运算只涉
及到参数,仅在必要时才进行坐标计算。
%解释走样及反走样的概念,并描述反走样的主要方法。
用离散量表示连续量引起的失真现象称为走样,用于减少或消除这种效果的技术称为
反走样。
反走样的主要方法有三种:
()提高分辨率。把显示器分辨率提高一倍,直线经过两倍的像素,锯齿也增加一
倍,但同时每个阶梯的宽度也减小了一倍,所以显示出的直线看起来就平直光滑了一些。
增加分辨率虽然简单,但不是经济的方法,而且它也只能减轻而不能消除锯齿问题。
()区域采样。假定每个像素是一个具有一定面积的小区域,将直线段看做具有一
定宽度的狭长矩形。当直线段与像素有交时,求出两者相交区域的面积,然后根据相交区
域面积的大小确定该像素的亮度值。(简言之,根据物体的覆盖率计算像素的颜色。)
()加权区域采样。在区域采样的基础上,使相交区域对像素亮度的贡献依赖于该
区域与像素中心的距离。
&描述消隐的扫描线 '!( 算法,并与其他两种 '!( 算法进行比较。
()算法描述:在处理当前扫描线时,开一个一维数组作为当前扫描线的 *)+"。首
先找出与当前扫描线相关的多边形,以及每个多边形中相关的边对;然后计算每个边对之
间的小区间上各像素的深度,并与 *)+" 中的值比较,找出各像素处对应的可见平面;
计算颜色,写帧缓存。(采用增量算法计算深度)
()与其他两种 *)+" 算法相比,扫描线 *)+" 算法将整个绘图窗口内的消隐问题
分解到一条条扫描线上解决,使所需的 * 缓冲器大大减少;并利用了面的连续性,在计算
深度时只用一个加法。
比较书中举例的几种消隐算法的优缺点。
画家算法是最简单、也最易理解的算法,但只能处理互不相交的面的消影。
*)+" 算法是一种经典的、最简单的图象空间的消隐算法。算法灵活简单,便于硬
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