一、名词解释
1．图形：能够在人们视觉系统中形成视觉印象的对象称为图形，包括自然景物和人工绘图。
2．像素图：点阵法列举图形中的所有点。用点阵法描述的图形称为像素图。
3．参数图：参数法描述图形的形状参数和属性参数。用参数法描述的图形称为参数图。
4．扫描线：在光栅扫描显示器中，电子枪扫过的一行称为一条扫描线。
5．构造实体几何表示法：用简单的实体(也称为体素)通过集合运算组合成所需的物体的方法称为构造实体几何表示法。
6．投影：投影是从高维（物体）空间到低维（投影）空间的一种映射。
7．参数向量方程：参数向量方程是包含参数和向量的方程。
8．自由曲线：形状比较复杂、不能用二次方程来表示的曲线称为自由曲线，通常以三次参数方程来表示
9．曲线拟合：给定一个点列，用该点列来构造曲线的方法称为曲线拟合。
10．曲线插值：已知曲线上的一个点列，求曲线上的其他点的方法称为曲线插值。
11．区域填充：根据像素的属性值、边或顶点的简单描述，生成区域的过程称为区域填充。
12．扫描转换：在矢量图形中，多边形用顶点序列来表示，为了在光栅显示器或打印机等设备上显示多边形，必须把它转换为点阵表示。这种转换称为扫描转换。
二、判断正误（正确写T，错误写F）
1.存储颜色和亮度信息的相应存储器称为帧缓冲存储器，所存储的信息被称为位图。（T）
2．光栅扫描显示器的屏幕分为m行扫描线，每行n个小点，整个屏幕分为m╳n个中点，其中每个小点称为一个像素。―――――――――――――――――――――（T）
3．点阵字符用一个位图来表示，位图中的0对应点亮的像素，用前景色绘制；位图中的1对应未点亮的像素，用背景色绘制。――――――――――――――――－（F）4．矢量字符表示法用（曲）线段记录字形的边缘轮廓线。―――――――――――（T）5．将矢量字符旋转或放大时，显示的结果通常会变得粗糙难看，同样的变换不会改变点阵字符的显示效果。―――――――――――――――――――――――――（F）6．在光栅图形中，区域是由相连的像素组成的集合，这些像素具有相同的属性值或者它们位于某边界线的内部。―――――――――――――――――――――――（T）7．多边形的扫描变换算法不需要预先定义区域内部或边界的像素值。――――――（T）8．齐次坐标表示法用n维向量表示一个n＋１维向量。―――――――――――――（F）9．实体的边界由平面多边形或空间曲面片组成。―――――――――――――――（T）10．平面多面体表面的平面多边形的边最多属于两个多边形，即它的表面具有二维流形的性质。―――――――――――――――――――――――――――――――（T）11．实体几何性质包括位置、长度和大小等。―――――――――――――――――（T）12．实体的拓扑关系表示实体之间的相邻、相离、方位、相交和包含等关系。―――（F）13．实体的扫描表示法也称为推移表示法，该表示法用一个物体和该物体的一条移动轨迹来描述一个新的物体。――――――――――――――――――――――――（T）14．如果投影空间为平面，投影线为直线，则称该投影为平面几何投影。――――－（T）
15.平面几何投影分为两大类：透视投影和平行投影。――――――――――――－（T）
16．当投影中心到投影面的距离为有限值时，相应的投影为平行投影。――――――（F）17．当投影中心到投影面的距离为无穷大时，相应的投影即为透视投影。―――――（F）18．在透视投影中，不平行于投影平面的平行线，经过透视投影后交汇到一个点，该点称为灭点。――――――――――――――――――――――――――――――（T）19．用DDA算法生成圆周或椭圆不需要用到三角运算，所以运算效率高。――――（F）20．主灭点的个数正好等于与投影面相交的坐标轴的个数，显然最多有四个主灭点。（F）21．透视投影按主灭点个数分为一点透视、二点透视和三点透视。―――――――（T）22．平行投影分为正（射）投影和斜（射）投影。―――――――――――――－（T）
23．在正投影中，投影方向与投影面垂直。――――――――――――――――――（T）24．在斜投影中，投影线不垂直于投影面。―――――――――――――――――（T）25．当投影面与x,y和z垂直时所得到的投影分别称为正（主）视图、侧视图和俯视图，统称为三视图。―――――――――――――――――――――――――――（T）26．在斜投影中，当投影面与三个坐标轴都不垂直时，所形成的投影称为正轴测。－（F）27．投影面也称为观察平面。―――――――――――――――――――――――（T）28．观察空间位于前后裁剪面之间的部分称为裁剪空间或视见体。―――――――（T）29．找出并消除物体中的不可见部分，称为消隐。――――――――――――――（T）30．经过消隐得到的图形称为消隐图。―――――――――――――――――――（T）
三、填空
1．图形软件的建立方法包括提供图形程序包、修改高级语言和采用专用高级语言。
2．直线的属性包括线型、线宽和颜色。
3．颜色通常用红、绿和蓝三原色的含量来表示。对于不具有彩色功能的显示系统，颜色显示为灰度级（或亮度级）。
4．平面图形在内存中有两种表示方法，即栅格表示法和矢量表示法。
5．字符作为图形有点阵字符和矢量字符之分。
6．区域的表示有内点表示和边界表示两种形式。
7．区域的内点表示法枚举区域内的所有像素，通过给区域内的像素赋予同一属性值来实现内点表示。
8．区域的边界表示法枚举区域边界上的所有像素，通过给区域边界的像素点赋予同一属性值来实现边界表示。
9．区域填充有种子填充和扫描转换填充。
10．区域填充属性包括填充式样、填充颜色和填充图案。
11．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。
12．裁剪的基本目的是判断图形元素是否部分或全部落在窗口区域之内。
13．字符裁剪方法包括矢量裁剪、单个字符裁剪和字符串裁剪。
14．图形变换是指将图形的几何信息经过几何变换后产生新的图形。
15．从平面上点的齐次坐标，经齐次坐标变换，最后转换为平面上点的坐标，这一变换过程称为规范化过程。
16．实体的表面具有连通性、有界性、非自交性和闭合性。
17．集合的内点是集合中的点，在该点的一个充分小邻域内的所有点都是集合中的元素。
18．空间一点的任意邻域内既有集合中的点，又有集合外的点，则称该点为集合的边界点。
19．内点组成的集合称为集合的内部。
20．边界点组成的集合称为集合的边界。
21．任意一个实体可以表示为内部和边界的并集。
22．集合与它的边界的并集称集合的闭包。
23．取集合的内部，再取内部的闭包，所得的集合称为原集合的正则（点）集。24．如果曲面上任意一点都存在一个充分小的邻域，该邻域与平面上的（开）圆盘同构，即邻域与圆盘之间存在连续的1-1映射，则称该曲面为二维流形。
25．对于一个占据有限空间的正则（点）集，如果其表面是二维流形，则该正则集为一个实体（有效物体）。
26．通过实体的边界来表示一个实体的方法称为实体的边界表示法。
27．表面由平面多边形构成的空间三维体称为平面多面体。
28．扫描表示法的两个关键要素是扫描体和扫描轨迹。
29．标量：一个标量表示一个数值。
30．向量：一个向量是由若干个标量组成的一个元组，其中每个标量称为向量的一个分量。
四、简答题
1. 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。
2.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。
3. 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。
4. 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）。
5.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。
6.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。
7. 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P m。从P1出发求A，如果P1P m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P m P2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。
P2
A B
P1
8. 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：
（1） 第1位，端点在y=ymax 上方则取1，否则取0；
（2） 第2位，端点在y=ymin 下方则取1，否则取0；
（3） 第3位，端点在x=xmax 右方则取1，否则取0；
（4） 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。
9．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。
10．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（Object Space Methods ）和图象空间方
法（image Space Methods ）。对象空间方法是通过分析对象的三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。
1.隐面消除算法，按实现方式的不同可分为：景物空间和图像空间消隐算法。
（1）景物空间消隐算法是直接在景物空间中确定视点不可见的表面区域，并将它们表达 成同原表面一致的数据结构。
（2）图像空间消隐算法是处理物体的投影图像，即在投影屏幕上，一屏幕像素为采样单位， 确定投影于每一像素的可见景物表面区域，并将其颜色作为该像素的显示光亮度。
0000 区域编码 0010 1010 0110 0100 1000 0101 0001 1001
11．深度缓存（Z-buffer）消隐算法包括哪些步骤？
解答：深度缓存（Z-buffer）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。
12．什么叫观察空间？
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。
2. 纹理根据定义域的不同，纹理可分为二位纹理和三维纹理。
根据纹理表现形式不同，纹理可分为颜色、几何和过程纹理。
（1）颜色纹理是指呈现在物体表面上的各种花纹、图案和文字等。
(2) 几何纹理指基于景物表面微观几何形状的表面纹理。
（3）过程纹理是指表现各种规则货不规则的动态变化的自然景物。
3.颜色是一种波动的光能形式，从光学角度看，光在本质上是电磁波。
（1）从心里生物学角度看，颜色由色相（hue）、饱和度（saturation）和亮度（luminance）或明度（lightness）决定。
（2）从心里物理学角度看，可以用主波长、纯度和亮度来定量地说明颜色的概念。
4、色彩的情感主要表现在以下几个方面：
色彩的冷暖感、重量感、尺寸感、距离感、软硬感和情绪感。
5、计算机动画：是计算机图形学和艺术相结合的产物，它是在传统动画的基础上，伴随着
计算机硬件和图形算法的发展高速发展起来的一门高新技术。
6、计算机动画的应用领域如下：
广告设计、建筑装潢设计、影视特技制作、电脑游戏制作和其他方面。
7、动画：就是动态地产生一系列静物画面的技术，其中当前画面是对前一幅画面某些部分
所做的修改。
8、卡通动画片的一般制作过程可简述如下:
创意、设计、音轨、动画制作、插补帧制作、静电复制和墨水加描、着色、检查与拍摄、剪辑、配音及复制
9、运动序列中的画面切换与过渡方式主要有一下几种：直接切换、推拉（或称变焦）、摇移、俯仰、淡入、淡出、软切（也称溶镜）、交叉淡化、滑入（也称抹擦）。
五、计算题
１．一条直线的两个端点是（0，0）和（6，18），计算x 从0变到6时y 所对应的值。 解答：由于直线的方程没有给出，所以必须找到直线的方程。下面是寻找直线方程（y
＝mx ＋b ）的过程。首先寻找斜率：
m ＝ ⊿y/⊿x ＝ （y 2－y 1）/（x 2－x 1） ＝ （18－0）/(6－0) ＝ 3
接着b 在y 轴的截距可以代入方程y ＝3x ＋b 求出 0＝3╳0＋b 。因此b ＝0，所以直线方程为y ＝3x 。当x 从0变到6时y 所对应的值如下表： x
0 1 2 3 4 5 6 y 0 3 6 9 12 15 18
2．写出关于xy 平面对称面的镜面反射变换。
解答：由图得知P （x ，y ，z ）得对称点是P '（x ，y ，－z ）。其反射变换是：
????? ??-=100010
001M
3．写出直线方程b mx y +=''对应的xy 坐标方程，假设''y x 坐标系是由xy 坐标系旋转
90°得到。
解答：旋转坐标变换方程可以写成：
'90sin 90cos 'y y x x =?+?=, x y x y -=?+?-=90cos 90sin '
代入原方程式得到b my x +=-，写成y 的方程式，得m b x m y //)/1(--=
4．使用斜截式方程画斜率介于0°和45°之间的直线的步骤是什么？
解答：用斜截式方程画直线的过程如下：
（1） 计算dx ：dx ＝x 2－x 1。
（2） 计算dy ：dy ＝y 2－y 1。
（3） 计算m ：m ＝dy/dx 。
（4） 计算b: b ＝y 1－m ×x 1
（5） 设置左下方的端点坐标为（x ，y ），同时将x end 设为x 的最大值。如果dx < 0，
则x ＝x 2、y ＝y 2和x end ＝x 1。如果dx > 0,那么x ＝x 1、y ＝y 1和x end ＝x 2。
（6） 测试整条线是否已经画完，如果x > x end 就停止。
（7） 在当前的（x ，y ）坐标画一个点。
（8） 增加x ：x ＝x ＋1。
（9） 根据方程y ＝mx ＋b 计算下一个y 值。
转到步骤（6）。
P ’(x,y,z P(x,y,z)
y
x
z
5．写出从),(111y x P 到),(222y x P 的段与（a ）垂直线x ＝a ，
（b ）水平线y ＝b 的交点。 解答：线段的参数方程为：
???-+=-+=)()(121121y y t y y x x t x x 10≤≤t
（a ） 因为a x =，将它代入方程)()(121x x x a t --=得到。然后把此值再代入方程，
则交点是a x I =和
()121211y y x x x a y y I -???
? ??--+=
（b ） 因为b y =，将它代入方程)()(121y y y b t --=得到。然后把此值再代入方
程，则交点是b y I =和
()1212
11x x y y y a x x I -???? ??--+=
6．使用Bresenham 算法画斜率介于0°和45°之间的直线所需的步骤。
解答：用Bresenham 算法画直线的过程如下：
（1）计算初始值
dx ＝ x 2－x 1 In c 2 ＝ 2（dy －dx ）
dy ＝ y 2－y 1 d ＝ In c 1 － dx
In c 1 ＝ 2dy
（2）设置左下方的端点坐标为（x ，y ），同时将x end 设为x 的最大值。如果dx < 0，则
x ＝x 2，y ＝y 2和x end ＝x 1。如果dx > 0, 那么x ＝x 1、y ＝y 1和x end ＝x 2。
（3） 在当前的（x ，y ）坐标画一个点。
（4） 判断整条线段是否已经画完，如果x ＝x end 就停止。
（5） 计算下一像素的位置。如果d<0，那么d ＝d ＋In c 1。如果d ≥0，那么d ＝d + In c 2，
并且y ＝y ＋1。
（6） 增加x ：x ＝x ＋1。
（7） 在当前的（x ，y ）坐标画一个点。
（8） 转到步骤（4）。
《计算机英语》教学大纲 (待定) 课程代码：09111306 课程名称：计算机英语 总学时：56 一、课程任务与目的 随着计算机技术的迅速发展和广泛应用，计算机在经济和社会发展中的地位日益重要。而 国内计算机技术的应用与研究普遍滞后于西方尤其是美、英等发达的资本主义国家。如何才能跟上计算机技术发展与应用的最新水平，并迅速地掌握与利用各种新技术成果为我国的现代 化建设服务呢?一个必要的条件就是要能熟练地阅读外文的计算机技术文献、资料和书籍。由于大量的最新研究成果和新产品都是以英文公布于世的。因此，每个从事计算机科学与技术的教学、科研、工程技术及经营管理的人员都必须具有一定的计算机英语水平。(本课程在大学一、二年级基础英语课程结柬后开设，作为专业阅读课)通过本课程的教学，使学生掌握必要的计算机英语基础词汇和基本术语，养成良好的专业阅读习惯，以便融会贯通地运用英语这个工具去帮助解决理论上和实践中所遇到的问题，这就是计算机专业开设计算机英语课程目的和 任务之所在。 学习本课程的主要目的： (一)介绍计算机技术系最新进展，为专业理论的深入学习提供指导。 (二)使学生掌握基本的系统的计算机专业术语，能阅读关于计算机专业的 英文书籍，为进一步学习打下良好的基础。 二、阅读大纲 (一)Introduction 1．Organization0f computer system components 2．Type of computer 3．Computer generations (二)Hardware and system concepts 1．Computer codes 2．What is a processsor 3．the storage hierarchy 4．computer—system input／output 5．multiprocessing 6．performance measurement and evaluation (三)Discrete mathmatics 1．mathmatical logic 2．Boolcan algebras 3．graph theory 4．combinational problems (四)Algorithm 1．Algorithm attribute 2．algorithms and complexity
《产品设计及开发》教学大纲 大纲说明 课程代码：3335007 总学时：64学时（讲课64学时） 总学分：4学分 课程类别：选修 适用专业：工业设计（本科） 预修要求：工业设计机械基础、形态设计基础、设计构成等 一、课程的性质、目的、任务： 本课程是工业设计专业的一门指导性专业课。通过本课程的学习和训练，使学生把握将市场营销、设计和制造的观点融为一体开发产品的整体思路；了解开发流程和组织、产品规划过程和产品开发项目管理的基本知识，掌握产品构造、产品开发项目的经济分析的基本常识。 二、课程教学的基本要求： 课程教学采用启发、观摩、演练式教学，加深学生对相应知识的理解。使用一些案例来说明产品开发方法，由浅入深，难易搭配，循序渐进。以培养能力为主题，要求学生积极参与，独立完成简单产品的开发，掌握开发产品的基本技能和技巧。 考核形式为考试。主要考查学生对基本概念的理解和应用。 三、大纲的使用说明： 教师可根据本课程发展情况、学生水平等实际情况对教学内容作适当的调整和变动。拟采用双语教学。 大纲正文 第一章引论学时:2学时（讲课2学时） 了解成功的产品开发的特点和产品开发的时间和成本，了解本课程特点。 本章讲授要点：产品开发的特点，产品开发的时间和成本，产品开发的挑战。 重点：产品开发的时间和成本。 难点：产品开发的特点。 第一节成功的产品开发的特点 第二节谁来设计和开发产品？ 第三节产品开发的时间和成本 第四节产品开发的挑战 习题：估计在一个计算机的价格中，产品开发成本占多大比例。 第二章开发流程和组织学时：4学时（讲课4学时）
掌握基本的产品开发流程、概念开发流程，了解ＡＭＦ公司的开发流程、产品开发组织。 本章讲授要点：产品开发流程、首末流程。 重点：产品开发流程。 难点：概念开发：首末流程 第一节基本的产品开发流程 第二节概念开发：首末流程 第三节采用基本的产品开发流程 第四节ＡＭＦ公司的开发流程 第五节产品开发组织 习题：产品开发组织对于那些作为产品开发班的一部分而介入的学生来说，是什么？ 第三章产品规划学时：4学时（讲课4学时） 掌握产品规划过程及其方法步骤。 本章讲授要点：产品规划过程，识别机会、项目评价和优先级排序、资源分配和时间计划、完成项目计划、对结果和流程做出反应。 重点：产品规划过程 难点：识别机会 第一节产品规划过程 第二节产品规划过程的方法步骤 习题：对选定产品进行开发过程规划。 第四章识别顾客需要学时：5学时（讲课5学时） 了解识别顾客需要的方法，理解建立需要的相对重要性，掌握对结果和流程做出反应的基本方法。 本章讲授要点：顾客需要、建立需要的相对重要性、对结果和流程做出反应。 重点：识别顾客需要。 难点：建立需要的相对重要性 第一节从顾客那里获取原始数据 第二节从顾客需要的角度理解原始数据 第三节组织需要的等级 第四节建立需要的相对重要性 第五节对结果和流程做出反应 习题：过大开发团队（多于10个人时）的有效调整方法。 第五章产品规格说明学时：5学时（讲课5学时） 了解什么是规格说明、何时建立规格说明、确定最终规格。掌握建立目标规格说明的方法。
最新计算机图形学期末考试试卷 一、判断题（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分） 1. 计算机图形生成的基本单位是线段. ( F ) 2. 构成图形的要素除了点、线、面、体等几何要素外，还应该包括灰度、色彩、线型、 线宽等非几何要素. ( N ) 3. 在齐次坐标系中，若用矩阵来表示各种运算，则比例和旋转变换是矩阵F 乘法运算， 而平移变换是矩阵加法运算. ( F ) 4. Z-Buffer 消隐算法有利于硬件实现，并且不需要排序. ( N ) 5. 二次Bezier 曲线和二次B 样条曲线都通过控制多边形的首末端点. ( F ) 6. 一个向量的齐次坐标的表示形式是唯一的. ( F ) 7. 计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的. ( N ) 8. Phong 算法的计算量要比Gouraud 算法小得多. ( F ) 9. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为. ( F ) 10. 图形软件标准是为提高图形软件的易用性而提出的. ( F ) 二、填空题（本大题共 10 空，每空 1 分，共 10 分） 1. 在多边形填充过程中，常采用、 左闭右开 和 下闭上开 的原则 对边界像素进行处理. 2. 基本几何变换指 平移 、 比例 和 旋转 三种变换. 3. 屏幕上最小的发光单元叫作 像素 ，它的多少叫做 分辨率 . 4. ISO 批准的第一个图形软件标准是 GKS ，进入20世纪90年代后，存 在的事实上的图形软件标准主要是 OpenGL 和 Direct x . ?? ?? ? ?????200010001
5.图形的表示方法有两种：参数法和点阵法. 6.多边形的表示方法有顶点表示法和点阵表示法两种. 7.计算机三维模型的描述有线框模型、表面模型和实体 模型. 8.颜色包含3个要素：色调、饱和度和亮度 . 三、简答题（本大题共5 小题，每小题5 分，共25 分） 1．计算机图形学研究的主要内容是什么？ 2．什么是齐次坐标？齐次空间点 P(X、Y、W) 对应的笛卡尔坐标是什么？ 3．帧缓存的容量与什么有关？假定一个光栅扫描系统，分辨率800×600，要求可显示颜色256种，请问帧缓存的容量需要多少字节？ 4．什么是走样？什么是反走样?常用的反走样技术有哪些？ 5．简单光照模型的反射光由哪几部分组成，光照计算时有哪两种明暗处理技术?
《计算机图形学基础》课程教学大纲 一、课程概述 （一）基本说明 中文名称：计算机图形学基础课程代码：16JS062 总学时/学分：48/3 考核方式：考试 适用专业：计算机科学与技术 (二）课程属性 1.课程性质 本课程是计算机科学与技术专业选修课，主要介计算机图形学的经典核心体系：图形系统、二维图形生成、几何变换、二维与三维观察、三维对象(实体造型与曲线曲面)、真实感图形技术、交互技术及动画等。通过本课程的学习，有助于学生对计算机图形学原理的理解和图形编程技术的掌握。 2.课程与课程群的联系 本课程与《Java程序设计基础》、《C语言程序设计》、《线性代数》等基础课程有着密切的关系，通过本课程的学习，使学生掌握图形方面的基本知识。为了使学生能够顺利完成本课程的学习，在学习本课程之前，需对相关课程（群）有一定的了解和掌握。 前修课程：《Java程序设计基础》、《C语言程序设计》、《数据库原理及应用》等，这些课程对本课程学习起着基础铺垫作用。 二、教学设计 （一）课程设置的主要依据 本课程是一门理实融合、教学做一体的理论课程，着眼于满足计算机科学与技术专业对应用型人才需求，遵循“基础/应用”的导向原则，教学内容与教学组织紧紧围绕应用型的计算机科学与技术专业人才培养目标进行设计、选择和实施，以“必需、够用、适度超前”为度，突出打牢理论基础和实践能力培养。在教学过程中，注重创新精神、实践能力和职业道德的培养，倡导探究性学习（或研讨式、案例式、专题式、项目式等），引导学生主动参与教学过程，主动思考、勤于实践、知行合一，逐步培养学生分析解决计算机类项目开发过程中实际问题、沟通交流与团队协作能力。 （二）课程设计思路 以《Java程序设计基础》、《C语言程序设计》、《线性代数》等课程为基础，紧紧围绕计算机科学与技术专业应用型人才培养目标，准确把握本课程在计算机科学与技术课程群中的定位和作用，以能力为本位，强调打牢基本知识和基本理论基础，强化基本技能训练，充分利用信息化教学平台，打破以知识
《土木工程CAD》考试大纲 第一部分期末考试说明 一、期末考试要求 1．土木工程CAD是土木工程科学中一个比较年轻的分支学科，它的核心内容是研究如何运用计算机处理土木工程设计中的信息。本课程要求学生了解计算机技术在土木工程中应用的最新发展，掌握CAD技术的基本概念和理论。 2．土木工程CAD硬件环境是本课程的核心内容之一，要求学生熟悉各类图形输入、输出设备（如：键盘、鼠标、扫描仪、显示器、显示卡、打印机、绘图仪等）的工作原理和各项主要技术指标。 3．计算机图形学是土木工程CAD技术的数学基础。要求学生掌握二维图形生成的原理和常用算法，掌握主要几种图形变换（二维、三维几何变换、投影变换和窗口裁剪）的工作原理和实现方法。 4．AutoCAD2000是目前比较流行的绘图软件工具，在土木工程中有广泛的应用，要求学生熟练掌握AutoCAD2000的基本命令，能够用该软件完成中等复杂程度的土木工程施工图。 二、课程的教学要求层次 本课程的教学内容要求由低到高分为“了解、熟悉、掌握”三个层次，上机实践内容由低到高分为“了解、学会、熟练”三个层次。 三、试题类型 本课程试卷采用四种题型：填空题、选择题、简答题、作图题。 四、考核形式 期末考试采用闭卷笔试形式，卷面满分为100分。 五、答题时限 考试时间为90分钟。 第二部分考核的内容和要求 第一章绪论 考核知识点 1．CAD的基本概念及其研究与应用领域 2．CAD的发展历史、当前现状及难点与热点问题 考核要求 了解CAD的发展历史、当前现状及难点与热点问题 第二章常用图形输入、输出设备 考核知识点
1．常用图形输入设备的种类、主要性能指标及使用方法。 2．常用图形输出设备的种类、主要性能指标及使用方法。 考核要求 1.了解键盘、鼠标、扫描仪、显示卡、显示器、打印机和绘图仪的种类及主要性能指标; 2.掌握键盘、鼠标、打印机和绘图仪的使用方法. 第三章二维图形的生成算法 考核知识点 1、逐点比较法、数值微分法、Bresenham法的基本原理。 2、逐点比较法、数值微分法生成直线和圆的基本方法和步骤。 3、填充的基本原理。 考核要求 1、了解线性变换及其逆变换 2、了解点、直线的生成 3、了解填充的基本原理 第四章图形变换 考核知识点 1、二维基本几何变换 2、齐次坐标与平移变换 3、二维基本变换矩阵的级联——组合变换 4、三维基本几何变换 5、投影变换（1）三视图投影（2）透视变换 6、图形裁剪 考核要求 了解平移变换、投影变换和图形裁剪 第五章AutoCAD概述 考核知识点 1、AutoCAD2000的主要功能 2、AutoCAD2000的用户界面 3、AutoCAD2000的基本命令 4、AutoCAD2000的系统需求 考核要求 了解AutoCAD2000的主要功能、掌握AutoCAD2000的用户界面、基本命令和系统需求 第六章AUTOCAD绘图 考核知识点 1、AutoCAD2000中的开始创建新图 2、图层与实体特性 考核要求 1、掌握绘图环境的设置 2、熟练掌握图层的设置（颜色、线型和线宽） 第七章AUTOCAD基本绘图技术 考核知识点 1、基本绘图命令 2、图形的编辑与修改 3、目标捕捉 4、图块与属性 5、图案及其填充 6、外部引用
期末复习题 一．填空题 1.X扫描线算法中，每次用一条扫描线进行填充，对一条扫描线填充的过程可分为4个步骤：求交、排序、交点配对、区域填色。 2.一组型值点来指定曲线曲面的形状时，形状完全通过给定的型值点列，用该方法得到的曲线曲面称为曲线曲面的拟和，而用控制点列来指定曲线曲面 的形状时，得到的曲线曲面不一定通过控制点列，该方法称为曲线曲面 的逼近。 3.在中点画线算法中（假设直线的斜率0
《计算机图形学》课程教学大纲 课程编号：11090132 课程名称：计算机图形学 英文名称：Computer Graphics 学时与学分：2总学时：32实验学时：0课内上机学时：8 先修课程要求：大学数学、工程图学、C语言 适应专业：交通设备信息工程 参考教材： 1、Donald Hearn，M. Pauline Baker ，Computer Graphics (C Version)，Prentice Hall ，1997; 2、陆润民等，计算机绘图，高等教育出版社(面向21世纪教材)； 3、孙家广等，计算机图形学（第三版），清华大学出版社，1999。 课程简介： 计算机图形学是关于计算机图形技术的科学，它是研究用计算机生成、处理和输出图形的一门新兴学科，是CAD/CAM技术以及信息化设计、制造及图像处理的重要技术基础。本课程着重研究怎样将工程技术人员获得的数据、几何模型等信息或设计思想用计算机数字化模型和图形表达，是工程技术人员表达和交流设计思想和信息的一门现代化工具课程。一、课程在培养方案中的地位、目的和任务 本课程是交通设备信息工程专业应该选修的一门学科基础课。课程的主要目的是培养学生形、数结合的能力和图形程序设计能力，为图形的数学处理、后续课程的学习、图形软件开发打下必要的基础。本课程的主要任务是学习计算机图形学的基本原理和基础知识；学习应用高级语言编制图形程序的基本方法和技能；学习各种基本图形生成算法；学习常用的图形变换和图形处理算法；培养开发图形程序的基本能力。 二、课程的基本要求 1、了解计算机图形系统的硬件和软件； 2、了解基本的图形数据结构； 3、掌握常用的图形生成算法； 4、掌握常用的图形几何变换和观察变换方法； 5、了解通用的图形标准； 6、掌握常用的三维对象表达方法； 7、掌握基于一种图形软件包的图形程序设计方法。 三、课程的基本内容以及重点难点 基本内容： 1、计算机图形学的应用； 2、计算机图形系统； 3、图形标准及图形软件包； 4、输出图元及其属性； 5、二维几何变换及二维观察； 6、三维物体的表达； 7、三维几何和建模变换； 8、三维观察。 重点：图形生成、图形变换、图形程序设计。
Phong Lighting 该模型计算效率高、与物理事实足够接近。Phong模型利用4个向量计算表面任一点的颜色值，考虑了光线和材质之间的三种相互作用：环境光反射、漫反射和镜面反射。Phong模型使用公式：I s=K s L s cosαΦα：高光系数。计算方面的优势：把r和v归一化为单位向量，利用点积计算镜面反射分量：I s=K s L s max((r，v)α，0)，还可增加距离衰减因子。 在Gouraud着色这种明暗绘制方法中，对公用一个顶点的多边形的法向量取平均值，把归一化的平均值定义为该顶点的法向量，Gouraud着色对顶点的明暗值进行插值。Phong着色是在多边形内对法向量进行插值。Phong着色要求把光照模型应用到每个片元上，也被称为片元的着色。 颜色模型RGB XYZ HSV RGB:RGB颜色模式已经成为现代图形系统的标准，使用RGB加色模型的RGB三原色系统中，红绿蓝图像在概念上有各自的缓存，每个像素都分别有三个分量。任意色光F都可表示为F＝r [ R ] + g [ G ] + b [ B ]。RGB颜色立方体中沿着一个坐标轴方向的距离代表了颜色中相应原色的分量，原点(黑)到体对角线顶点(白)为不同亮度的灰色 XYZ:在RGB 系统基础上，改用三个假想的原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统, 将它匹配等能光谱的三刺激值,该系统称为视场XYZ色度系统，在XYZ空间中不能直观地评价颜色。 HSV是一种将RGB中的点在圆柱坐标系中的表示法，H色相S饱和度V明度，中心轴为灰色底黑顶白，绕轴角度为H，到该轴距离为S，沿轴高度为S。 RGB优点:笛卡尔坐标系，线性，基于硬件(易转换)，基于三刺激值，缺点:难以指定命名颜色，不能覆盖所有颜色范围，不一致。 HSV优点:易于转换成RGB，直观指定颜色，’缺点:非线性，不能覆盖所有颜色范围，不一致 XYZ:覆盖所有颜色范围，基于人眼的三刺激值，线性，包含所有空间，缺点:不一致 交互式计算机程序员模型 (应用模型<->应用程序<->图形库)->(图形系统<->显示屏).应用程序和图形系统之间的接口可以通过图形库的一组函数来指定，这和接口的规范称为应用程序编程人员接口(API)，软件驱动程序负责解释API的输出并把这些数据转换为能被特定硬件识别的形式。API提供的功能应该同程序员用来确定图像的概念模型相匹配。建立复杂的交互式模型，首先要从基本对象开始。良好的交互式程序需包含下述特性：平滑的显示效果。使用交互设备控制屏幕上图像的显示。能使用各种方法输入信息和显示信息。界面友好易于使用和学习。对用户的操作具有反馈功能。对用户的误操作具有容忍性。Opengl并不直接支持交互，窗口和输入函数并没有包含在API中。 简单光线跟踪、迭代光线跟踪 光线跟踪是一种真实感地显示物体的方法，该方法由Appel在1968年提出。光线跟踪方法沿着到达视点的光线的相反方向跟踪，经过屏幕上每一象素，找出与视线所交的物体表面点P0，并继续跟踪，找出影响P0点光强的所有的光源，从而算出P0点上精确的光照强度。光线跟踪器最适合于绘制具有高反射属性表面的场景。优缺点：原理简单，便于实现，能生成各种逼真的视觉效果，但计算量开销大，终止条件：光线与光源相交光线超出视线范围，达到最大递归层次。一般有三种：1)相交表面为理想漫射面，跟踪结束。2)相交表面为理想镜面，光线沿镜面反射方向继续跟踪。3)相交表面为规则透射面，光线沿规则透射方向继续跟踪。 描述光线跟踪简单方法是递归，即通过一个递归函数跟踪一条光线，其反射光想和折射光线再调用此函数本身，递归函数用来跟踪一条光线，该光线由一个点和一个方向确定，函数返回与光线相交的第一个对象表面的明暗值。递归函数会调用函数计算指定的光线与最近对象表面的交点位置。 图形学算法加速技术BVH, GRID, BSP, OCTree 加速技术：判定光线与场景中景物表面的相对位置关系，避免光线与实际不相交的景物表面的求交运算。加速器技术分为以下两种：Bounding Volume Hierarchy 简写BVH，即包围盒层次技术，是一种基于“物体”的场景管理技术，广泛应用于碰撞检测、射线相交测试之类的场合。BVH的数据结构其实就是一棵二叉树（Binary Tree）。它有两种节点（Node）类型：Interior Node 和Leaf Node。前者也是非叶子节点，即如果一个Node不是Leaf Node，它必定是Interior Node。Leaf Node 是最终存放物体/们的地方，而Interior Node存放着代表该划分（Partition）的包围盒信息，下面还有两个子树有待遍历。使用BVH需要考虑两个阶段的工作：构建（Build）和遍历（Traversal）。另一种是景物空间分割技术，包括BSP tree，KD tree Octree Grid BSP:二叉空间区分树 OCTree:划分二维平面空间无限四等分 Z-buffer算法 算法描述：1、帧缓冲器中的颜色设置为背景颜色2、z缓冲器中的z值设置成最小值（离视点最远）3、以任意顺序扫描各多边形a) 对于多边形中的每一个采样点，计算其深度值z(x,y) b) 比较z(x, y)与z缓冲器中已有的值zbuffer(x,y)如果z(x, y) >zbuffer(x, y)，那么计算该像素(x, y)的光亮值属性并写入帧缓冲器更新z缓冲器zbuffer(x, y)＝z(x, y) Z-buffer算法是使用广泛的隐藏面消除算法思想为保留每条投影线从COP到已绘制最近点距离，在投影后绘制多边形时更新这个信息。存储必要的深度信息放在Z缓存中，深度大于Z缓存中已有的深度值，对应投影线上已绘制的多边形距离观察者更近，故忽略该当前多边形颜色，深度小于Z缓存中的已有深度值，用这个多边形的颜色替换缓存中的颜色，并更新Z缓存的深度值。 void zBuffer() {int x, y; for (y = 0; y < YMAX; y++) for (x = 0; x < XMAX; x++) { WritePixel (x, y, BACKGROUND_VALUE); WriteZ (x, y, 1);} for each polygon { for each pixel in polygon’s projection { //plane equation doubl pz = Z-value at pixel (x, y); if (pz < ReadZ (x, y)) { // New point is closer to front of view WritePixel (x, y, color at pixel (x, y)) WriteZ (x, y, pz);}}}} 优点：算法复杂度只会随着场景的复杂度线性增加、无须排序、适合于并行实现 缺点：z缓冲器需要占用大量存储单元、深度采样与量化带来走样现象、难以处理透明物体 着色器编程方法vert. frag 着色器初始化：1、将着色器读入内存2、创建一个程序对象3、创建着色器对象4、把着色器对象绑定到程序对象5、编译着色器6、将所有的程序连接起来7、选择当前的程序对象8、把应用程序和着色器之间的uniform变量及attribute变量关联起来。 Vertex Shader：实现了一种通用的可编程方法操作顶点，输入主要有：1、属性、2、使用的常量数据3、被Uniforms使用的特殊类型4、顶点着色器编程源码。输入叫做varying变量。被使用在传统的基于顶点的操作，例如位移矩阵、计算光照方程、产生贴图坐标等。Fragment shader：计算每个像素的颜色和其他属性，实现了一种作用于片段的通用可编程方法，对光栅化阶段产生的每个片段进行操作。输入：Varying 变量、Uniforms-用于片元着色器的常量，Samples-用于呈现纹理、编程代码。输出：内建变量。 观察变换 建模变换是把对象从对象标架变换到世界标架 观察变换把世界坐标变换成照相机坐标。VC是与物理设备无关的，用于设置观察窗口观察和描述用户感兴趣的区域内部分对象，观察坐标系采用左手直角坐标系，可在用户坐标系中的任何位置、任何方向定义。其中有一坐标轴与观察方向重合同向并与观察平面垂直。观察变换是指将对象描述从世界坐标系变换到观察坐标系的过程。（1）：平移观察坐标系的坐标原点，与世界坐标系的原点重合，（2）：将x e，y e轴分别旋转（-θ）角与x w、y w轴重合。 规范化设备坐标系 规范化设备坐标系是与具体的物理设备无关的一种坐标系，用于定义视区，描述来自世界坐标系窗口内对象的图形。 光线与隐式表面求交 将一个对象表面定义为f(x,y,z)=f(p)=0,来自P0，方向为d的光线用参数的形式表示为P(t)=P0+td. 交点位置处参数t的值满足：f(P0+td)=0,若f是一个代数曲面，则f是形式为X i Y j Z k的多项式之和，求交就转化为寻求多项式所有根的问题，满足的情况一：二次曲面，情况二：品面求交，将光线方程带入平面方程：p*n+c=0可得到一个只需做一次除法的标量方程p=p0+td。可通过计算得到交点的参数t的值：t=(p0*n+c)/(n*d). 几何变换T R S矩阵表示 三维平移T 三维缩放S旋转绕z轴Rz( ) 100dx 010dy 001dz 0001 Sx000 0Sy00 00Sz0 0001 cos-sin00 sin cos00 0010 0001 θθ θθ 旋转绕x轴Rx(θ) 旋转绕y轴Ry(θ) 1000 0cos-sin0 0sin cos0 0001 θθ θθ cos0sin0 0100 -sin0cos0 0001 θθ θθ 曲线曲面 Bezier曲线性质：Bezier曲线的起点和终点分别是特征多边形的第一个顶点和最后一个顶点。曲线在起点和终点处的切线分别是特征多边形的第一条边和最后一条边，且切矢的模长分别为相应边长的n倍；（2）凸包性；（3）几何不变性（4）变差缩减性。端点插值。 均匀B样条曲线的性质包括：凸包性、局部性、B样条混合函数的权性、连续性、B样条多项式的次数不取决于控制函数。 G连续C连续 C0连续满足：C1连续满足： (1)(0) p(1)=(1)(0)(0) (1)(0) px qx py q qy pz qz == ???? ???? ???? ???? (1)(0) p'(1)=(1)'(0)(0) (1)(0) p x q x p y q q y p z q z == ???? ???? ???? ???? C0(G0)连续:曲线的三个分量在连接点必须对应相等 C1连续:参数方程和一阶导数都对应相等 G1连续:两曲线的切线向量成比例 三维空间中，曲线上某点的导数即是该点的切线，只要求两个曲线段连接点的导数成比例，不需要导 数相等，即p’(1)=aq’(0) 称为G1几何连续性。将该思想推广到高阶导数，就可得到C n和G n连续性。
计算机科学与技术学科综合水平全国统一考试大纲及指南 计算机图形学 一、考试大纲 要求掌握设计和使用计算机图形学系统所必须的基本原理，其主要内容包括： 1．基本图形生成算法 2．二维图形显示 3．曲线和曲面的表示 4．三维物体的几何表示和几何变换 5．真实感图形的实现原理和算法 二、复习指南 （－）概述 1．计算机图形学和图形系统基本知识 计算机图形学研究对象及应用领域；图形系统的硬件和软件；图形标准接口。 2．基本图形的属性及生成算法 直线，曲线，填充区域，文字等。 （二）二维图形变换和显示 1．二维几何变换 平移、旋转、缩放及其组合，坐标系变换。 2．二维图形显示 点、线、多边形、曲线及文字的裁剪。 （三）曲线、曲面和三维图形 1．曲线和曲面的参数表示 Bezier曲线和曲面，双三次曲面的表示，B样条，插值，曲面拟合。 2．三维物体的几何表示方法 物体的定义及性质，特征参数法，边界表示法，曲面离散近似表示，实体构造表示法，八叉树表示法。 3．三维形体的输出过程 平面几何投影变换，观察空间，空间转换，三维裁剪。 （四）光学模型及其算法实现 l．简单光反射模型 基本光学原理，简单光反射模型（Phong模型）的导出和实现。 2．增量式光反射模型 双线性光强插值法（Crourand Shading），双线性法向插值法（Phong Shading），加速算法。 3．局部光反射模型 局部光反射模型及其实现。 4．光源模型 光源模型及其光强分布。 5．简单光透射模型 透明效果的模拟方法，Witted光透射模型，Hall光透射模型。 6．光线跟踪显示技术
基本光线跟踪算法，光线与物体求交，光线跟踪中的简单阴影。 （五）消隐显示和阴影生成技术 1．消隐显示技术 深度缓存算法（Z-Buffer），扫描线算法，多边形区域排序算法，列表优先算法。 2．阴影生成技术 阴影扫描线算法，阴影多边形算法，阴影空间算法，阴影深度缓存算法，反走样软影生成算法。 三、思考题 1．计算机图形显示器和绘图设备表示颜色的方法各是什么颜色系统？它们之间的关系如何？ 2．简述侦缓存与显示器分辨率的关系。分辨率分别为640 * 480，1280 * 1024，和2560 * 2048的显示器各需要多少字节位平面数为24的帧缓存？ 3．画直线的算法有哪几种？圆圆弧的算法有哪几种？写一个画带线宽的虚线的程序。 4．写一个画饼分图的程序，用不同的颜色填充各个区域。 5．写一个显示一串字符的程序。 6．分别写出平移、旋转、缩放及其组合的变换矩阵。 7．如何用几何变换实现坐标系的变换？ 8．写出几种线裁剪算法；写出几种多边形裁剪算法。 9．写出Bezier曲线和面片的几种表达形式。 10．写出B样条的矩阵形式和调和函数。为什么使用非均匀有理B样条？ 11．简述边界表示法（BREP）实体构造表示法（CSG） 12．写出透视变换矩阵和各种投影（三视图、正轴测和斜投影）变换矩阵。 13．观察空间有哪些参数？其作用是什么？写出从物体空间坐标系到观察空间坐标系转换矩阵。 14．分别写出对于透视投影和平行投影的从裁剪空间到规范化投影空间的转换矩阵。 15．写出从规范化投影空间到图象空间的转换矩阵。 16．写出简单光反射模型近似公式，并说明其适用范围及能产生的光照效果。 17．写出线光源的光强公式及其积分算法。 18．试描述Witted光透射反射模型和Hall光透射模型。 19．写出光线跟踪算法。 20．写出光线与几种常见物体面的求交界法。 21．简述消隐算法的分类。 22．简述深度缓存算法及其特点。 23．简述点与多边形之间的包合性检测算法。 24．描述扫描线算法。 25．简述阴影生成算法的分类及各种算法。 四、考试样卷 请从以下每小题的所给A～D答案中选出一个正确答案： 1．计算机绘图设备一般使用什么颜色模型？ A）RGB；B）CMY：C）HSV；D）HLS 2．计算机图形显示器一般使用什么颜色模型？ A）RGB；B）CMY；C）HSV；D）HLS 3．分辨率为1024*1024的显示器各需要多少字节位平面数为24的侦级存？ A）512KB；B）1MB；C）2MB；D）3MB
计算机图形学期末考试试卷（D 卷） 一、 填空题（每空1分，共10分） 1. 图形的表示方法有两种： 和 。 2. 目前常用的两个事实图形软件标准是OpenGL 和 。 3. 多边形有两种表示方法： 和点阵表示法。 4. 二维图形基本几何变换包括平移、 、 等变换。 5. 投影可以分为 投影和 投影。 6. 描述一个物体需要描述其几何信息和 。 7. 在Z 缓冲器消隐算法中Z 缓冲器每个单元存储的信息是每一个像素点的 。 二、 判断题（每小题1分，共10分，对的画√，错的画×） 1. 由三个顶点可以决定一段二次B 样条曲线，若三顶点共线时则所得到的曲线褪化为一条直线段。（ ） 2. DDA （微分方程法）是Bresenham 算法的改进。（ ） 3. 插值得到的函数严格经过所给定的数据点，逼近是在某种意义上的最佳近似。（ ） 4. 齐次坐标提供了坐标系变换的有效方法，但仍然无法表示无穷远的点。（ ） 5. 若相对于某点进行比例、旋转变换，首先需要将坐标原点平移至该点，在新的坐标系下做比例或者旋转变换，然后将原点平移回去。（ ） 6. Phong 算法的计算量要比Gouraud 算法小得多。 （ ） 7. 将某二维图形整体放大2倍，其变换矩阵可写为???? ??????200010001。（ ） 8. 在种子填充算法中所提到的八连通区域算法同时可填充四连通区域。（ ） 9. 边缘填充算法中是将扫描线与多边形交点左方的所有像素取补。（ ） 10. 计算机图形技术是随着图形硬件设备的发展而发展起来的。（ ） 三、 选择题（每小题1分，共10分） 1.在图形变换中引入齐次坐标的目的是 。 A ）便于实现缩放变换 B) 统一表示几种基本变换，便于计算 C ）便于实现错切变换 D ）无特殊目的，一直沿用而已 2. 透视投影中主灭点最多可以有几个? A ） 0 B ）1 C ）2 D ）3 3. 在简单光照模型中，由物体表面上的点反射到视点的光强是下述哪几项之和？ ①环境光的反射光强 ②理想漫反射光强 ③镜面反射光强 ④物体间的反射光强。
《计算机图形学》课程教学大纲一、课程基本信息 课程代码：110053 课程名称：计算机图形学 英文名称：Computer Graphics 课程类别：专业课 学时：72 学分： 适用对象：信息与计算科学专业本科生 考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%） 先修课程：高级语言程序设计、数据结构、高等代数 二、课程简介 中文简介： 计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科。它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据已经成为信息领域的一个重要发展趋势。通过本课程的学习，使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，理解图形绘制的基本算法，学会初步图形程序设计。 英文简介： Computer Graphics is the subject which concerned with how computer builds， processes and shows graphics. Its importance has been shown in people’s more and more intensively need for harmony human-machine interface. Graphics user interface has become an important part of software. It is a significant trend to show abstract conception or data in graphics way. Through the learning of this course, students could master Computer Graphics’basic theories and methods，understand graphics basic algorithms and learn how to design basic graphics program. 三、课程性质与教学目的 《计算机图形学》是信息与计算科学专业的一门主要专业课。通过本课程的学习，使学生掌握基本的二、三维的图形的计算机绘制方法，理解光栅图形生成基本算法、几何造型技术、真实感图形生成、图形标准与图形变换等概念和知识。学会图形程序设计的基本方法，为图形算法的设计、图形软件的开发打下基础。 四、教学内容及要求 第一章绪论 (一)目的与要求 1.掌握计算机图形学的基本概念； 2.了解计算机图形学的发展、应用； 3.掌握图形系统的组成。
1、图形与图像的区别 图形一般是计算机绘制的画面，其基本单位是图元，大多数是以矢量图的形式存在；图像则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，其基本单位是像素，大多数是以位图的形式存在。图形经过缩放后不会产生失真，而图像经过缩放后会产生失真。图形不是客观存在的，是我们根据客观事物而主观形成的；图像则是对客观事物的真实描述。 2、图形学的最新进展 （一）基于图像的建模与绘制技术：由加州大学伯克利分校Pabul E.Dalevec等撰写的论文中介绍了利用几张已有建筑的照片，对该建筑进行建模和绘制的方法。该方法是基于几何和基于图像两种建模方法的混合方法,包括利用摄影测量学原理提取照片建筑的基本几何模型,利用基于模型的立体视图方法提取建筑立面的细节,利用视点无关的纹理映射方法绘制建筑的多种视图。该方法较其它基于几何或基于图像的建模和绘制方法更方便、更精确、更像真实的照片。（二）应用全视函数(plenoptic function)的绘制技术: 从真实世界中直接获取几何信息和物质属性(如照片),并以此为基 础进行绘制,就可以避开造型问题而获得逼真度更高的图形。这就是所谓基于图像的绘制问题。SIG-GRAPH’96论文集中有两篇论文从不同的角度研究了基于图像绘制技术的热点—————应用全视函数(p lenoptic function)的绘制技术。
（三）微软共司积极介入微机图形硬件：在四篇图形硬件体系结构学术论文中最引人注目的是由微软公司Jay Torborg和JamesT .Kajiye报告的"Talisman:Commodity Real Time 3D Graphics for the PC"。Talisman 3D 图形处理硬件的设计思想抛弃了传统图形处理流水线的概念,充分利用3D图形处理过程的时间连贯性和空间连贯性,同时采用图像处理技术来代替图像综合方法,以达到降低存储器带宽和容量的目的。 3、插值 插值的定义：插值就是事先给出一些离散的采样点，然后使用曲线（包括直线）把这些点连接起来。 （一）一元插值 一元插值是对一元数据点(xi,yi)进行插值。 调用格式： yi1=interp1(x,y,xi,’linear’) %线性插值（默认） yi2=interp1(x,y,xi,’nearest’)%近邻插值 yi3=interp1(x,y,xi,’spline’) %三次样条插值 yi4=interp1(x,y,xi,’cubic’) %三次多项式插值 说明：yi1、yi2、yi3为对应xi的不同类型的插值。x、y为已知数据点。
计算机图形学基础期末复习提纲 第一章（5） 1.计算机图形学是研究怎样用计算机表示、生成、处理和显示图形的一门学科。 2.构成图形的要素包括几何要素：刻画对象的轮廓、形状等和非几何要素：刻画对象的颜色、材 质等。 3.计算机中表示带有颜色或形状信息的图形通常有两种方法：点阵法和矢量法。 4.图形和图像的定义。 5.计算机图形学与数字图形处理以及模式识别的区别。 第二章（8） 1.一个交互式的计算机图形系统应该具有哪5大功能？ 2.常见的图形输入与输出设备有哪些 3.CRT显示器的基本组成 4.在CRT显示器中，电子束轰击荧光屏时荧光屏上显示的最小发光点，称为光点。 5.已知屏幕分辨率，光点的直径，求显示器的尺寸。 6.光栅扫描和随机扫描的概念 7.已知显示器的分辨率和每个像素的颜色数，如何求帧缓冲区的大小。 8.平板显示器主要分为发射型显示器和非发光型显示器，例如LED显示器、等离子板和LCD显示 器分别是哪类 第三章（2） 1.OpenGL是什么？英文全称为？ 2.OpenGL可以跨平台吗？ 第四章（25） 1.扫描转换概念 2.DDA画线法、中点画线法和Bresenham画线法 3.中点画圆和Bresenham画圆法 3.区域填充的概念 4.对扫描多边形填充算法的基本步骤，以及其数据结构，会构造ET表和AET表 5.使用栈的种子填充算法的具体步骤 6.如何进行直线和曲线的线型处理？ 7.直线和曲线的线宽处理有几种方法，分别是什么？ 8.字符是什么，字符的表示方式有哪两种？各有何特点？ 9.什么是走样和反走样，反走样的方法有哪些？ 第五章（20） 1.齐次坐标是什么？普通坐标和齐次坐标是一一对应关系吗？ 2.规范化齐次坐标是什么？规范化齐次坐标与普通坐标是一一对应关系吗？ 3.基本二维变换(平移、缩放和旋转)的矩阵表示。 4.如何求简单的复合变换，例如图形先平移然(tx,ty)后旋转(a)，如何实现？ 5.二维观察中涉及到的坐标系有哪5种坐标系？
《计算机图形学》课程教学大纲 课程编号：S4030190 课程中文名称：计算机图形学 课程英文名称：Computer Graphics 总学时：30 讲课学时：20 实验学时：10 总学分：2 授课对象：计算机科学与技术专业、信息安全专业、生物信息技术专业 先修课程：高级语言程序设计，数据结构与算法 课程分类：专业课 开课单位：计算机科学与技术学院 一、课程教学目的 《计算机图形学》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要的专业课。在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要地位和作用，其主要特点是理论与实践结合性强，是许多后续课程(如图像处理，模式识别，多媒体技术，虚拟现实，计算机视觉等)的基础课程，在CAD/CAM、（汽车、船舶、飞机的）外形设计、计算机动画、计算机艺术、过程控制、系统环境模拟、地理信息系统、科学计算的可视化等领域都有重要的应用。学习本课程旨在使学生掌握基本图形生成算法、图形变换与裁剪、真实感图形生成算法、计算机动画技术的基本原理，在此基础上，通过编写算法实现程序加深对图形学基本内容的理解，提高用理论指导实践的能力，为学生今后学习其他相关课程和从事计算机图形学及其应用方面的研究打下坚实基础。 二、教学内容及学时安排 1. 绪论(2学时) 计算机图形学的研究内容及其与相关学科的关系，计算机图形学的发展与应用 2. 图形输入输出设备(2学时) 交互式计算机图形处理系统的组成，图形输入设备，图形输出设备，图形显示原理，图形软件标准
3. 基本图形生成算法(4学时) 直线、圆弧的DDA生成算法、Bresenham生成算法，扫描线填充算法的基本原理，有序边表算法，边填充算法，种子填充算法的基本原理，简单的种子填充算法，扫描线种子填充算法 4. 图形变换与裁剪(6学时) 窗口视图变换，齐次坐标技术，二、三维图形几何变换，平行投影、透视投影变换，线段的Cohen-Sutherland裁剪、Liang-Basky裁剪算法，多边形的逐边裁剪、双边裁剪算法 5. 计算机动画(2学时) 传统动画与计算机动画，计算机动画中的常用技术，用flash制作简单的二维动画的方法 6. 高级计算机图形学快速浏览(4学时) 包括：自由曲线设计专题，几何造型与分形艺术专题，颜色科学及其应用专题，真实感图形显示专题 三、教学基本要求 1．课程基本要求 要求学生在学习完本课程以后，能对计算机图形学的研究内容及其应用方向有一个全面的认识和了解，了解计算机图形学的研究内容及其与相关学科的关系，了解计算机图形学在汽车、船舶、飞机的外形设计，以及计算机动画、计算机艺术、过程控制、系统环境模拟、虚拟现实等领域中的应用，掌握一些基本的图形生成算法(包括直线和圆弧的生成算法、区域填充算法、图形几何变换、投影变换，线段裁剪、多边形裁剪算法等)和图形显示原理，三维实体的基本表示方法、以及三维真实感图形显示的方法、常用的计算机动画技术等内容，为以后深入研究和从事相关领域的科研奠定基础。 2．实验基本要求 为了加深掌握常用的图形生成算法的基本原理，配合教学内容安排相应的实验，共10学时，以验证课堂的理论；进一步培养学生的动手能力、设计能力和解决问题的能力。 （1）编程实现一个基本图形生成算法（直线、圆弧生成算法，实区域填充算