1.列举计算机图形学的主要研究内容。
计算机中图形的表示方法、图形的计算、图形的处理和图形的显示。
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。
2.常用的图形输出设备是什么?
显示器（CRＴ、LCD、等离子）、打印机、绘图仪等。
2.常用的图形输入设备是什么?
键盘、鼠标、跟踪球、空间球、数据手套、光笔、触摸屏、扫描仪等。
3.列出３种图形软件工具。
ＡutoＣＡＤ、SolidWorｋs、UG、ProEnｇiｎeｅr、CorｅlＤｒaw、Photｏshop、PａintShop、Viｓio、3ＤMAX、MＡYA、Alｉas、Softimａｇe等。
错误:CAD
4.写出｜k|>1的直线Ｂreseｎhａｍ画线算法。
d
d
d
d
设直线方程为:y＝kｘ+ｂ，即ｘ=(y－b)/k，有x i+１=x i+(y i+1-y i)／ｋ＝x i＋1／k，其中ｋ=dy／dx。因为直线的起始点在象素中心,所以误差项d的初值ｄ0=0。y下标每增加1,d的值相应递增1／k，即d＝d＋1/k。一旦ｄ≥1，就把它减去1，这样保证d在0、１之间。
●当ｄ≥0．5时,最接近于当前象素的右上方象素(xｉ+1,y i+1),x方向加１，d减
去1;
●而当d<０.5时,更接近于上方象素(x i,yｉ+1)。
为方便计算,令ｅ＝d-0.５，e的初值为－０.5,增量为1/k。
●当e≥0时，取当前象素(x i,y i)的右上方象素(ｘｉ+1,y i＋1)，ｅ减小１;
●而当e<0时，更接近于上方象素(xｉ,yｉ+1)。
voiｄBrｅseｎhaｍｌine (int x0,int y0，inｔx１, inｔy１,ｉｎt colｏr) { int x,y，dx,ｄｙ;
float k，ｅ;
dx= ｘ1-x0, dy = ｙ1-y０，k=dｙ/dx;
e=-0．５, x=x0, ｙ=y０；
for (i=0; i≤dｙ; ｉ++）
{ｄrawpiｘel(x, y，color);
ｙ=y＋１，e=e＋１/k;
if （ｅ≥0)
{ ｘ++, e=e-1;}
}
｝
4.写出|ｋ|>1的直线中点画线算法。
构造判别式:d=F(Ｍ)=Ｆ（ｘp+0.5,y p+１）＝a（x p+0．5）＋b(ｙp+１)+c
●当d<０,M在Ｑ点左侧，取右上方Ｐ２为下一个象素；
●当d＞0，M在Ｑ点右侧,取上方P1为下一个象素;
●当d=0,选P１或P2均可,约定取P１为下一个象素；
增量计算:
●若ｄ 0,取正上方象素P1(x p, y p+１),要判下一个象素位置,应计算
d１= F(M１)=F(ｘp+０.5, y p+2)=a(x p+0．5)+b（ｙp＋2)+ｃ=d+b
增量为b。
●若d<０，取右上方象素P2 (ｘｐ+１, y p＋1)。要判断再下一象素，则要计算
d2= F(M2)=F(x p+1．5，y p＋2）=a(ｘp＋1．５)+b（y p+2）+c=d+a+b
增量为a＋b。
●d的初值d0＝Ｆ(x0+0.５，y０＋１)＝F(ｘ０, ｙ0)＋0.５a＋b＝0.5ａ＋b 用２ｄ代替d的算法:
ｖoid Midｐoｉnt Liｎe （ｉnt x0,int y0，ｉnt ｘ１, int y１,int ｃolor)
{ iｎt ａ，ｂ,d1, d2, ｄ, x, y;
ａ＝y０－y１, b=x1-ｘ0, d=a+2*b;
d1=2*ｂ，ｄ2=２＊(a+b);
x=x0, y=y0;
drawpiｘｅｌ（x,y, cｏloｒ);
while (ｙ { if (d<0）{x++，y+＋，d+=d2; } elsｅ{ｙ+＋，ｄ+＝d1;} drawpｉxｅl （x, y,ｃoloｒ); } ／* ｗhile*／ }/* miｄPoinｔLｉne*/ 5.写出下图中多边形的边表(新边表)。 5.写出下图中多边形的边表(新边表)。 6. 写出以原点为球心，半径为２的球体的旋转生成算法。 算法一：以点为基本图元 ｆor(j ＝0；ｊ<72;ｊ++) {? 绕Ｙ轴逆时针旋转5度,??? ????? ????????-=1000 036cos 036sin 0010 036sin 036cos π π π πy R ;? ／/画出半圆 画点(0，2,0）； for(i=０;i<36;ｉ++) { 将当前点绕Ｚ轴逆时针旋转５度，??????? ???????? ?-=100001000036cos 36sin 0036 sin 36cos π π π πz R ； ? 画变换后的点????? ?????????=???? ? ???????'''10201z y R R z y x ;}} 算法二:以圆弧为基本图元 fo ｒ(j=0；j ＜７2;j ＋+) { 绕Y 轴逆时针旋转5度，??? ????? ????????-=1000 036cos 036sin 0010 036sin 036cos π π π πy R ； 画半圆；} 计算机图形学第一次作业 计算机X班XXX 1XXX010XXX 1.你是否想用图形学的有关知识去解决一两个实际问题？你想解决的问题是什么？考虑如何解决？ 答：我希望可以解决的有设计汽车外壳和制作动画。 解决方法：（1）汽车外壳 使用3D MAX/AutoCAD软件进行设计。 （2）制作动画 利用动画制作软件（3D MAX）在计算机上制作动画 2.某彩色图形显示系统，CRT显示器的分辨率为1024×1024，它可以从2^17次方种颜色中选择出2^15次方来显示，其帧缓冲器的容量应该如何计算？查色表的长度和宽度应为多少？ 解：16b==2B 因为分辨率为1024x1024 所以1024*1024*2B=2MB 3.采用Bresenham画线算法，绘出起点（1，3），终点为（9，18）的直线段。 解： void DrawBresenhamline(int x0, int y0, int x1, int y1) { int dx = x1 - x0；//x偏移量 int dy = y1 - y0；//y偏移量 int ux = dx >0 ?1:-1;//x伸展方向 int uy = dx >0 ?1:-1;//y伸展方向 int dx2 = dx <<1;//x偏移量乘2 int dy2 = dy <<1;//y偏移量乘2 if(abs(dx)>abs(dy)) {//以x为增量方向计算 int e = -dx; //e = -0.5 * 2 * dx,把e 用2 * dx* e替换 int x = x0；//起点x坐标 int y = y0;//起点y坐标 for (x = x0; x < x1;x+=ux) { printf ("%d,%d\n",x, y); e=e + dy2;//来自2*e*dx= 2*e*dx + 2dy （原来是e = e + k） if (e > 0)//e是整数且大于0时表示要取右上的点（否则是右下的点） { y += uy; e= e - dx2;//2*e*dx = 2*e*dx - 2*dx (原来是e = e -1) } } } else {//以y为增量方向计算 20春《计算机图形学》作业_1 一、单选题 ( 每题4分, 共10道小题, 总分值40分 ) 1. A. (A) B. (B) C. (C) D. (D) 答：A V：131·9666·2906 2.最小最大判定法是一种快速拒绝判定方法，是利用多边形的___来替代，从而可以粗略判定两个多边形之间的关系。 A. 外接矩形 B. 最小外接凸包 C. 最小外接圆 D. 最小外接矩形 答：D 3.由空间的n+1个控制点生成的k次准均匀B样条曲线是由若干段B样条曲线逼近而成的, （） A. 每个曲线段的形状仅由点列中的k个顺序排列的点所控制 B. 每个曲线段的形状仅由点列中的k+1个顺序排列的点所控制 C. 每个曲线段的形状仅由点列中的k+2个顺序排列的点所控制 D. 每个曲线段的形状仅由点列中的k+3个顺序排列的点所控制 答：B 4. 答：C 5. 答：C 6.如果不采用齐次坐标表示法，则___不能使用变换矩阵来实现。 A. 平移变换 B. 对称变换 C. 旋转变换 D. 比例变换 答：A 7.使用Bresenham直线生成算法画一条直线：起点和终点分别为A（15，12）和B（30，18），则起点的下一个点的坐标(x,y)和误差p分别为（）。 A. (x,y) = (16,13)，p = 9 B. (x,y) = (16,12)，p = 9 C. (x,y) = (16,13)，p = -21 D. (x,y) = (16,12)，p = -21 答：B 8.由空间的n+1个控制点生成的k次准均匀B样条曲线（） A. 是由n-k-1段B样条曲线逼近而成的 B. 是由n-k段B样条曲线逼近而成的 C. 是由n-k+1段B样条曲线逼近而成的 D. 是由n-k+2段B样条曲线逼近而成的 答：C 9.按照所构造的图形对象来分，点、曲线、平面、曲面或实体属于___，而山、水、云、烟等自然界丰富多彩的对象属于___。 A. 规则对象、不规则对象 B. 规则对象、属性对象 C. 不规则对象、几何对象 D. 不规则对象、属性对象 答：A 10.光线跟踪算法的主要计算量在于（） 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 答：D 二、多选题 ( 每题4分, 共5道小题, 总分值20分 ) 1.在几何造型中，下列论述中哪些是正确的___。 A. 在形体定义中，允许存在孤立的点 B. 面是形体上一个有限、非零的区域，一般由一个外环和若干个内环组成，但也可以没有任何环 C. 环是有序、有向边组成的面的封闭边界，环中的边不能相交，相邻的两条边可以共享一个端点 D. 形体上任意一点的足够小的邻域在拓扑上应该是一个等价的封闭圆 计算机图形学上机实验报告 橡皮筋技术 计算机科学与技术学院 姓名： xxx 完成日期： 2010-12-7 实验：橡皮筋技术 一、实验目的与要求 实验目的：1.学会使用OpenGL，进一步掌握基本图形的绘制方法， 2.理解glut程序框架 3.理解窗口到视区的变换 4.理解OpenGL实现动画的原理 5.学会基于鼠标和键盘实现交互的实现方法 二、实验内容： 利用OpenGL实现折线和矩形的皮筋绘制技术，并采用右键菜单实现功能的选择 实现方法：1.橡皮筋技术的实现采用双缓存技术，绘制图形时分别绘制到两个缓存，交替显示。 2.右键菜单控制选择绘制折线还是绘制矩形，实现方法：通过菜单注册函数创建一个弹出式菜单，然后使用函数加入菜单项，最后使用函数讲菜单与鼠标右键关联起来，GLUT通过为菜单提供一个整数标识符实现对菜单的管理，在main主函数通过标识符用函数指定对应的菜单为当前的菜单。 2. 折线的橡皮筋绘制技术实现：鼠标所在位置确定一个点，移动鼠标时，每次移动时将点的信息保存在数组中，连接当前鼠标所在点和前一个点的直线段。 3.矩形的橡皮筋绘制技术：每个矩形由两个点唯一确定，鼠标当前点为第一个点，移动鼠标确定第二个点的位置，由这两点的坐标绘制出举行的四条边（直线段），矩形即绘制完毕。 三、实验结果 图鼠标右键菜单 图绘制矩形 四、体会 1> 经过这次实验,逐步对opengl软件有了一定的了解,而且对于理论知识有了很好的巩固,并非仅仅会C语言就能编写画图程序,gult程序有自己特殊的框架与实现过程.在这次试验中,虽然没有完全理解其原理,但在一定程度上已经为我们今后的学习应用打下了基础. 2>初步了解了如何在OpenGL实现基本的绘图功能，以及鼠标和键 盘灯交互设备的实现，还有如何由初始生成元绘制分形物体。在这个过 程中遇到了很多问题，程序的调试也是困难重重，通过自己看书思考和 老师、同学的帮助最终完成了程序的调试，在这一过程中加深了对理论 知识的理解，以及理清了理论到实践转换的一点点思路，再一次体会到 理论与实践的结合的重要性，今后要多多提高提高动手能力。 计算机图形学作业I 一．判断题 1．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；（×） 2．若要对某点进行比例、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旋转变换，然后在将原点平移回去；（√） 3. 相似变换是刚体变换加上等比缩放变换；（√） 4. 保距变换是刚体变换加上镜面反射；（√） 5. 射影变换保持直线性，但不保持平行性。（√） 二、填空题 1.透视投影的视见体为截头四棱锥形状；平行投影的视见体为长方体形状。 2.字符的图形表示可以分为矢量表示和点阵表示两种形式。 3.仿射变换保持直线的平行性 4.刚体变换保持长度 5.保角变换保持向量的角度 三、单项选择题 1. 分辨率为1024×1024的显示器各需要多少字节位平面数为24的帧缓存？（ D） A. 512KB； B. 1MB； C. 2MB； D. 3MB ; 2. 在透视投影中，主灭点的最多个数是（ C ） A 1; B 2; C 3; D 4 3. 以下关于图形变换的论述不正确的是（ B ） A. 平移变换不改变图形大小和形状，只改变图形位置； B. 拓扑关系不变的几何变换不改变图形的连接关系和平行关系； C.旋转变换后各图形部分间的线性关系和角度关系不变，变换后直线的长度不变 D.错切变换虽然可引起图形角度的改变，但不会发生图形畸变； 4. 使用下列二维图形变换矩阵：将产生变换的结果为（ D ） A. 图形放大2倍； B. 图形放大2倍，同时沿X、Y1个绘图单位； C.沿X坐标轴方向各移动2个绘图单位； D.沿X坐标轴方向放大2倍，同时沿X、Y坐标轴方向各平移1个绘图单位。 5. 下列有关投影的叙述语句中，正确的论述为（B ） A. 透视投影具有近小远大的特点； B. 平行投影的投影中心到投影面距离是无限的； C. 透视投影变换中，一组平行于投影面的线的投影产生一个灭点； T = 计算机图形学作业 I 一．判断题 1．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；（×） 2．若要对某点进行比例、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旋转变换，然后在将原点平移回去；（√） 3. 相似变换是刚体变换加上等比缩放变换；（√） 4. 保距变换是刚体变换加上镜面反射；（√） 5. 射影变换保持直线性，但不保持平行性。（√） 二、填空题 1.透视投影的视见体为截头四棱锥形状；平行投影的视见体为长方体形状。 2.字符的图形表示可以分为矢量表示和点阵表示两种形式。 3.仿射变换保持直线的平行性 4.刚体变换保持长度 5.保角变换保持向量的角度 三、单项选择题 1. 分辨率为1024×1024的显示器各需要多少字节位平面数为24的帧缓存？（ D） A. 512KB； B. 1MB； C. 2MB； D. 3MB ; 2. 在透视投影中，主灭点的最多个数是（ C ） A 1; B 2; C 3; D 4 3. 以下关于图形变换的论述不正确的是（ B ） A. 平移变换不改变图形大小和形状，只改变图形位置； B. 拓扑关系不变的几何变换不改变图形的连接关系和平行关系； C.旋转变换后各图形部分间的线性关系和角度关系不变，变换后直线的长度不变 D.错切变换虽然可引起图形角度的改变，但不会发生图形畸变； 4. 使用下列二维图形变换矩阵：将产生变换的结果为（ D ） A. 图形放大2倍； B. 图形放大2倍，同时沿X、Y1个绘图单位； C.沿X坐标轴方向各移动2个绘图单位； D.沿X坐标轴方向放大2倍，同时沿X、Y坐标轴方向各平移1个绘图单位。 5. 下列有关投影的叙述语句中，正确的论述为（B ） A. 透视投影具有近小远大的特点； B. 平行投影的投影中心到投影面距离是无限的； C. 透视投影变换中，一组平行于投影面的线的投影产生一个灭点； T = (单选题)1: 在下列有关曲线和曲面概念的叙述语句中，错误的论述为( ) A: 实体模型和曲面造型是CAD系统中常用的主要造型方法，曲面造型是用参数曲面描述来表示一个复杂的物体 B: 在曲线和曲面定义时，使用的基函数应有两个重要性质：凸包性和仿射不变性 C: 从描述复杂性和形状灵活性考虑，最常用的参数曲面是3次有理多项式的曲面 D: 参数形式和隐含形式都是精确的解析表示法，在计算机图形学中，它们一样好用 正确答案: D (单选题)2: 触摸屏是( )设备 A: 只是输入 B: 只是输出 C: 输入输出 D: 既不是输入也不是输出 正确答案: C (单选题)3: 要将一个“Symbol”保存下来在其它软件中使用，必须选中“Symbol”后对文档进行什么操作( ) A: “File-Save”存储文档 B: “File-Close”关闭文档 C: “File-Print”打印文档 D: “File-Export”导出文档 正确答案: D (单选题)4: 分别用编码裁剪算法和中点分割裁剪算法对一条等长的直线段裁剪，下面那一个说法是正确的( ) A: 编码裁剪算法的速度快于中点分割裁剪算法的裁剪速度 B: 编码裁剪算法的速度慢于中点分割裁剪算法的裁剪速度 C: 编码裁剪算法的速度和中点分割裁剪算法的裁剪速度一样 D: 编码裁剪算法的速度和中点分割裁剪算法的裁剪速度哪一个快，无法确定 正确答案: D (单选题)5: 在光亮度插值算法中，下列论述哪个是错误的( ) A: Gouraud明暗模型计算中，多边形与扫描平面相交区段上每一采样点的光亮度值是由扫描平面与多边形边界交点的光亮度插值得到的 B: Phong明暗处理模型中，采用了双线性插值和构造法向量函数的方法模拟高光 C: Gouraud明暗模型和Phong明暗处理模型主要是为了处理由多个平面片近似表示曲面物体的绘制问题 D: Phong明暗模型处理的物体表面光亮度呈现不连续跃变 正确答案: D (单选题)6: 在多边形的逐边裁剪算法中，对于某条多边形的边（方向为从端点S到端点P）与某条裁剪线（窗口的某一边）的比较结果共有以下4种情况，分别须输出一些顶点。请问哪种情况下输出的顶点是错误的( ) A: S和P均在可见的一侧，则输出S和P 湖北民族学院信息工程学院实验报告 （数字媒体技术专业用） 班级：0312413姓名：谌敦斌学号：031241318实验成绩： 实验时间：2013年10 月14 日9、10 节实验地点：数媒实验室课程名称：计算机图形学基础教程实验类型：设计型 实验题目：直线与圆的绘制 一、实验目的 通过本次实验，熟练掌握DDA、中点、Bresenham直线绘制方法和中点、Bresenham圆的画法，能够在vc环境下独立完成实验内容，逐渐熟悉opengl的语法特点，提高程序基本绘图的能力。 二、实验环境（软件、硬件及条件） Microsoft vc++6.0 多媒体计算机 三、实验内容 1.从DDA、中点、Bresenham画线法中任选一种，完成直线的绘制。 2.从中点、Bresenham画圆法中任选一种，完成圆的绘制。 四、实验方法与步骤 打开vc++6.0，新建一个工程，再在工程里面建一个.cpp文件，编辑程序，编译连接后执行即可。 程序如下 bresenham画线法： #include 计算机图形学作业题 1. 计算机中由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)加属性参数(颜色、线型等)来表示图形称图形的参数表示；枚举出图形中所有的点称图形的点阵表示，简称为图像（数字图像） 2. 什么是计算机图形学？计算机图形学有哪些研究内容? 3. 计算机图形学有哪些应用领域? 4. 计算机图形学有哪些相关学科分支？它们的相互关系是怎样的? 5. 图形系统的软件系统由哪些软件组成？举例说明。 6. 了解计算机图形系统的硬件。 7. 什么是显示器的分辨率、纵横比、刷新率？ 8. 什么是像素、分辨率、颜色数？分辨率、颜色数与显存的关系？ 分辨率M ?N 、颜色个数K 与显存大小V 的关系： 例：分辨率为1024像素/行?768行/ 帧，每像素24位（bit ）颜色（224种颜色）的显示器，所需的显存为：1024?768?24位（bit ）=1024?768?24/8=2359296字节（byte ）。或：每像素16777216种颜色（24位真彩色），1024?768的分辨率，所需显存为：1024?768?log 216777216位显存=2359296字节显存。 9. 什么是图元的生成？分别列举两种直线和圆扫描转换算法。 10. OpenGL 由核心库GL(Graphics Library)和实用函数库GLU(Graphics Library Utilities)两个库组成。 11. 区域填充算法要求区域是连通的，因为只有在连通区域中，才可能将种子点的颜色扩展到区域内的其它点。 区域可分为 向连通区域和 向连通区域。区域填充算法有 填充算法和 填充算法。 12. 字符生成有哪两种方式？ 点阵式（bitmap fonts 点阵字——raster 光栅方法）：采用逐位映射的方式得到字符的点阵和编码——字模位点阵。 笔画式（outline fonts 笔画字——stroke 方法）：将字符笔画分解为线段，以线段端点坐标为字符字模的编码。 13. 图形信息包含图形的 和 。 14. 什么是图形变换？图形变换只改变图形的 不改变图形的 。图形变换包括 和 （ ）。 15. 熟练掌握二维图形的齐次坐标表示、平移、比例、旋转、对称变换以及复合变换的方法和原则。 16. 图形的几何变换包括 、 、 、 、 ；图形连续作一次以上的几何变换称 变换。 17. 试写出图示多边形绕点A(xo,yo)旋转的变换矩阵。要求写出求解过程及结果。 18. 试写出针对固定参考点、任意方向的比例变换矩阵。 19. 试写出对任意直线y=mx+b 的对称变换矩阵。 20. 什么是窗口？什么是视区？什么是观察变换？ 21. 简述二维观察变换的流程。 22. 试述窗口到视区的变换步骤，并推出变换矩阵。 ??—（位） —K N M V 2log ??≥ 一、bresenham算法画直线 #include } void myinit() { glClearColor(0.8,1.0,1.0,1.0); glColor3f(0.0,0.0,1.0); glPointSize(1.0); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluOrtho2D(0.0,500.0,0.0,500.0); } void main(int argc,char **argv ) { glutInit(&argc,argv); glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB); glutInitWindowSize(500,500); glutInitWindowPosition(200.0,200.0); glutCreateWindow("CG_test_Bresenham_Line example"); glutDisplayFunc(display); myinit(); glutMainLoop(); } 二、中点法绘制椭圆 #include 1、已知一直线段起点（0，0），终点（8，6），利用Bresenham算法生成此直线段，写出 生成过程中坐标点及决策变量d的变化情况，并在二维坐标系中，标出直线上各点。 2、试用中点画圆算法原理推导第一象限中y=0到x=y半径为R的圆弧段的扫描转换算法。（要求写清原理、误差函数和递推公式，并进行优化） 3、如下图所示多边形，若采用扫描线算法进行填充，试写出该多边形的ET表和当扫描线Y=3时的有效边表（AET表）。 4、试按左下右上顺序用四向算法，分析当S1为种子时，下图区域的填充过程。 5、将下图中的多边形ABCD先关于点C(3,4)整体放大2倍，再绕点D（5，3）顺时针旋转90 ，试推导其变换矩阵、计算变换后的图形各顶点的坐标，并画出变换后的图形。 6、已知三角形ABC 各顶点的坐标A(3,2)、B(5,5)、C(4,5)，相对直线P 1P 2(线段的坐标分别为：P 1 (-3,-2) 、P 2 (8,3) )做对称变换后到达A ’、B ’、C ’。 试计算A ’、B ’、C ’的坐标值。（要求用齐次坐标进行变换，列出变换矩阵，列出计算式子，不要求计算结果） 7、试作出下图中三维形体ABCDE 的三视图。要求写清变换过程，并画出生成的三视图。 x 8、试采用Sutherland –Cohen 裁剪算法，叙述裁剪如下图所示的直线AB 和CD 的步骤: ① 写出端点A 、B 、C 、D 的编码； ② 写出裁剪原理和直线AB 、CD 的裁剪过程。 A B C D 9 、用梁友栋算法裁减如下图线段AB ，A 、B 点的坐标分别为（3,3）、(-2,-1) 裁剪窗口为wxl=0，wxr=2，wyb=0，wyt=2。 实验一 实验目的：生成彩色立方体 实验代码：//ColorCube1.java import java.applet.Applet; //可以插入html import java.awt.BorderLayout; //窗口采用BorderLayout方式布局import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame; //application import com.sun.j3d.utils.geometry.ColorCube;//调用生成ColorCube的Utility import com.sun.j3d.utils.geometry.Primitive; import com.sun.j3d.utils.universe.*; //观测位置的设置 import javax.media.j3d.*; //核心类 import javax.vecmath.*; //矢量计算 import com.sun.j3d.utils.behaviors.mouse.*; public class ColorCube1 extends Applet { public BranchGroup createSceneGraph() { BranchGroup objRoot=new BranchGroup(); //BranchGroup的一个对象objRoot（放置背景、灯光）BoundingSphere bounds=new BoundingSphere(new Point3d(0.0,0.0,0.0),100.0);//有效范围 TransformGroup objTrans=new TransformGroup(); objTrans.setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE); objTrans.setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_READ); objRoot.addChild(objTrans); MouseRotate behavior = new MouseRotate(); behavior.setTransformGroup(objTrans); objRoot.addChild(behavior); behavior.setSchedulingBounds(bounds); MouseZoom behavior2 = new MouseZoom(); behavior2.setTransformGroup(objTrans); objRoot.addChild(behavior2); behavior2.setSchedulingBounds(bounds); MouseTranslate behavior3 = new MouseTranslate(); behavior3.setTransformGroup(objTrans); objRoot.addChild(behavior3); behavior3.setSchedulingBounds(bounds); 计算机图形学图形的几何变换的实现算 法 实验二 图形的几何变换的实现算法 班级 08信计 学号 59 姓名 分数 一、实验目的和要求： 1、掌握而为图形的基本几何变换，如平移，旋转，缩放，对称，错切变换；。 2、掌握OpenGL 中模型变换函数，实现简单的动画技术。 3、学习使用OpenGL 生成基本图形。 4、巩固所学理论知识，加深对二维变换的理解，加深理解利用变换矩阵可由简单图形得到复杂图形。加深对变换矩阵算法的理解。 编制利用旋转变换绘制齿轮的程序。编程实现变换矩阵算法，绘制给出形体的三视图。调试程序及分析运行结果。要求每位学生独立完成该实验，并上传实验报告。 二、实验原理和内容： . 原理: 图像的几何变换包括:图像的空间平移、比例缩放、旋转、仿射变换和图像插值。 图像几何变换的实质:改变像素的空间位置，估算新空间位置上的像素值。 图像几何变换的一般表达式：[,][(,),(,)]u v X x y Y x y = ，其中，[,]u v 为变换后图像像素的笛卡尔坐标， [,]x y 为原始图像中像素的笛卡尔坐标。这样就得到了原始图像与变换后图像的像素的对应关系。 平移变换：若图像像素点 (,)x y 平移到 00(,)x x y y ++，则变换函数为 0(,)u X x y x x ==+， 0(,)v Y x y y y ==+，写成矩阵表达式为： 00x u x y v y ??????=+???????????? 其中，x 0和y 0分别为x 和y 的坐标平移量。 比例缩放：若图像坐标 (,)x y 缩放到（ ,x y s s ）倍，则变换函数为： 奥鹏17春16秋西交《计算机图形学》在线作业 一、单选（共30 道，共60 分。） 1. 在三维造型中，不可以使用垂直扫掠造型方法构造的有( )。 A. 园柱 B. 长方体 C. 三棱锥 D. 正十二面体 标准解： 2. 在直线段的参数方程表示方法中，参数t的取值范围为( )。 A. 【0,1】 B. 【0，∞】 C. 【-1,1】 D. 【-1,0】 标准解： 3. 如果希望在CorelDRAW中创建的多个页面具有相同的图形元素，可以执行下面的哪一项操作( ) A. 先创建多个页面，然后分别在各个页面中绘制相同的图形元素 B. 创建一个页面并在此页面绘制需要的图形元素，然后再将此页面复制多个 C. 选择“Layout-Page Setup”命令，在弹出的对话框中进行设置 D. 在Master Page中创建一个图层，在此图层中绘制希望出现在各个页面中的图形元素，则此各个页面将具有相同的图形元素 标准解： 4. 下列有关平面几何投影的叙述，错误的是( )。 A. 透视投影又可分为一点透视、二点透视、三点透视 B. 斜投影又可分为等轴测、斜二测 C. 正轴测又可分为等轴测、正二测、正三测 D. 正视图又可分为主视图、侧视图、俯视图 标准解： 5. 要快速以递增的方式增大字体大小，可以利用“文本”工具选择特定的字符后，执行以下哪步操作( ) A. 按CTRL + "+"键 B. 双击“缩放”工具 C. 按CTRL + 数字小键盘上的"8" D. 按CTRL + 数字小键盘上的"2" 标准解： 6. 有M个控制顶点Pi（i=1，…k）所决定的n次B样曲线，由（）段n次B样曲线段光滑连接而成。 《计算机图形学》2020年秋季学期在线作业（二）下列算法用于裁剪二维线段的有（）。 A:字符裁剪 B:中点分割裁剪法 C:逐边裁剪 D:双边裁剪法 答案：B 多边形填充时，下述论述错误的是（）。 A:多边形被两条扫描线分割成许多梯形，梯形的底边在扫描线上，腰在多边形的边上，并且相间排列 B:多边形与某扫描线相交得到偶数个交点，这些交点间构成的线 段分别在多边形内、外，并且相间排列 C:在判断点是否在多边形内时，一般通过在多边形外找一点，然 后根据该线段与多边形的交点数目为偶数即可认为在多边形内部，若 为奇数则在多边形外部，而且不需考虑任何特殊情况 D:边的连贯性告诉我们，多边形的某条边与当前扫描线相交时， 很可能与下一条扫描线相交 答案：C 在光亮度插值算法中，下列论述错误是（）。 A:Gouraud明暗模型计算中，多边形与扫描平面相交区段上每一采样点的光亮度值是由扫描平面与多边形边界交点的光亮度插值得到的 B:Phong明暗处理模型中，采用了双线性插值和构造法向量函数的方法模拟高光 C:Gouraud明暗模型和Phong明暗处理模型主要是为了处理由多个平面片近似表示曲面物体的绘制问题 D:Phong明暗模型处理的物体表面光亮度呈现不连续跃变 答案：A 下列有关平面几何投影的叙述语句中，正确的论述为（）。 A:在平面几何投影中，若投影中心移到距离投影面无穷远处，则成为平行投影 B:透视投影与平行投影相比，视觉效果更有真实感，而且能真实地反应物体的精确的尺寸和形状 C:透视投影变换中，一组平行线投影在投影面上一定产生灭点 D:在三维空间中的物体进行透视投影变换，可能产生三个或者更多的主灭点 答案：A 《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?什么是图形？在计算机中，图形是如何表示的？计算机图形学的主要研究内容是什么？ 答：从广义上说，能够在人的视觉系统中形成的视觉印象的客观对象都称为图形。在计算机图形学中，图形是对客观对象的一种抽象表示，它带有形状和颜色信息。在计算机中，图形通过用点陈法和参数法来表示图形。计算机图形学的主要研究内容是图形的输入，图形的处理，图形的生成和输出。 2?试举例说明计算机图形学的应用。 答：图形用户界面，计算机辅助设计，科学计算可视化，科技、教育、商业领域中的交互式绘图，计算机艺术，地理信息系统，计算机动画、广告及娱乐，多媒体系统，虚拟现实系统。 3.试列举出你所知道的图形输入与输出设备。 答：图形输入设备：鼠标，图形输入板，跟踪球，光笔，触摸屏，操纵杆，空间球，数据手套。 图形输出设备：阴极射线管显示器，液晶显示器，等离子显示器，绘图仪。 4.你用过哪些图形软件包？把它们列举出来。 答：OpenGL DirectX。 5.阴极射线管有哪几个部分组成？它们的功能分别是什么？ 答：阴极射线管有五部分组成：电子枪，聚焦系统，加速电极，偏转系统，荧光屏。 电子枪的功能：电流通过灯丝产生热量，对阴极加热使其发出电子束，控制电子束的强弱和数量。 聚焦系统的功能：聚焦系统通过电场或磁场控制电子束，使电子束“变细”，保证轰击荧光屏时产生的亮点足够小，提高显示系统的分辨率。 加速电极的功能：加速电极加有正的高电压，使经过聚焦的电子束高速运动。 偏转系统的功能：控制电子束的水平方向上和竖直方向上的偏转。 荧光屏的功能：显示图形。 6.什么叫刷新？刷新频率与荧光物质的持续发光时间的关系如何？ 答：在画线显示器中，电子束在荧光屏上产生的亮点只能持续极短的时间，为了产生静态的不闪烁的图形，电子束必须周期性地反复扫描所要绘制的图形，这种扫描 2016年北京大学现代远程教育《计算机图形学》作业题 注意事项： 1.本作业题中所标注的章节均以学习指导和课件为准； 2.作业请独立自主完成，不要抄袭。 一、填空题 1．（第1章）图形是由点、线、面、体等几何要素和明暗、灰度（亮度）、色彩等非几何要素构成的，从现实世界中抽象出来的带有灰度、色彩及形状的图或形。 2.（第2章）一个计算机图形系统至少应具有计算、存储、输入、输出、交互等基本功能； 3.（第2章）光栅扫描图形显示器是画点设备，显示一幅图像所需要的时间等于显示整个光栅所需的时间，而与图像的复杂程度无（填“有”或“无”）关； 4.（第3章）在计算机图形学中，多边形有两种重要的表示方法：顶点表示和点阵表示。 5.（第3章）多边形填充的扫描线算法先求出扫描线与多边形边的交点，利用____扫描线的连续性求出多边形与扫描线相交的连续区域，然后利用多边形边的连续性，求出下一条扫描线与多边形的交点，对所有扫描线由下到上依次处理。 6.（第3章）将区域内的一点(种子)赋予给定的颜色，然后将这种颜色扩展到整个区域内的过程叫区域填充；区域的表示方法有内点表示和 边界表示两种。 7.（第4章）常用坐标系一般可以分为世界坐标系、局部坐标系、观察坐标系、设备坐标系、标准化设备坐标系。 8.（第4章）对于基本几何变换，一般有平移、旋转、反射和错切等。这些基本几何变换都是相对于 坐标原点 和 坐标轴 进行的几何变换。 9.（第4章）在三维空间中的物体进行透视投影变换，最多可能产生 3 个主灭点。 10.（第6章）根据输入数据的不同性质，图形核心系统(GKS)和三维图形系统 (PHIGS)把输入设备在逻辑上分成以下几类： 定位___设备、 笔画__设备、 定值 设备、 选择 设备、 拾取 设备、 字符串 设备。 11.（第7章）隐藏面和隐藏线的消除有两种基本的算法，一种是基于 图像空间 的方法，一种是基于 物体空间 的方法。 12.（第7章）扫描线z 缓冲器算法所用到的数据结构包括一个 多边形y 筒 、一个 边y 筒 、一个 多边形活化表__、一个 边活化表___； 13.（第8章）通常，人们把反射光考虑成3个分量的组合，这3个分量分别是_ 环境光 反射、 漫 反射和 镜面 反射。 14.（第8章）为了解决由多个平面片近似表示曲面物体的绘制问题，人们提出了各种的简单算法，其中最具代表性的两种方法： Gouraud 光亮度插值技术 和 Phong 法向量插值技术 。 15.（第9章）对于三次多项式曲线，常用四个几何条件进行描述：两端点的位置P 0=P (0)和P 1=P (1)；两端点的切矢量和；那么参数曲线的多项式表示为，其中，F 0(t )=___13223+-t t __，F 1(t )=__2332t t +-___，G 0(t )=__t t t +-232___， G 1(t )=____23t t -___。 二、选择题 1.（第2章）下列不属于图形输入设备的是____D____； A ．键盘 B. 鼠标 C. 扫描仪 D. 打印机 计算机图形学实验报告信息学院计算机专业20081060183 周建明 综括： 利用计算机编程语言绘制图形，主要实现以下内容： （1）、中点算法生成任意斜率直线，并设置线型线宽。 （2）、中点算法生成圆 （3）、中点算法生成椭圆 （4）、扫描算法实现任意多边形填充 （5）、Cohen_Sutherland裁剪 （6）、自由曲线与曲面的绘制 （7）、二维图形变换 （8）、三视图变换 实验一、直线的生成 一、实验内容 根据提供的程序框架，修改部分代码，完成画一条直线的功能（中点画线法或者Bresenham画线法任选一），只要求实现在第一象限内的直线。 二、算法原理介绍 双击直线生成.dsw打开给定的程序，或者先启动VC++，文件（file）→打开工作空间（open workspace）。打开直线生成view.cpp，按注释改写下列函数： 1.void CMyView::OnDdaline() （此为DDA生成直线） 2.void CMyView::OnBresenhamline()（此为Bresenham画直线） 3.void CMYView::OnMidPointLine()（此为中点画线法） 三、程序源代码 1.DDA生成直线画法程序： float x,y,dx,dy,k; dx=(float)(xb-xa); dy=(float)(yb-ya); k=dy/dx; x=xa; y=ya; if(abs(k)<1) { for (x=xa;x<=xb;x++) { pdc->SetPixel(x, int(y+0.5),COLOR); y=y+k; } } if(abs(k)>=1) { for(y=ya;y<=yb;y++) { pdc->SetPixel(int(x+0.5),y,COLOR); x=x+1/k; } } //DDA画直线结束 } 2.Bresenham画直线源程序： float b,d,xi,yi; int i; float k; k=(yb-ya)/(xb-xa); b=(ya*xb-yb*xa)/(xb-xa); if(k>0&&k<=1) for(i=0;i 1. 什么是图形？在计算机中，图形是如何表示的？计算机图形学的主要研究内容是什么？ 答：从广义上说，能够在人的视觉系统中形成的视觉印象的客观对象都称为图形。在计算机图形学中，图形是对客观对象的一种抽象表示，它带有形状和颜色信息。在计算机中，图形通过用点陈法和参数法来表示图形。计算机图形学的主要研究内容是图形的输入，图形的处理，图形的生成和输出。 2. 试举例说明计算机图形学的应用。 答：图形用户界面，计算机辅助设计，科学计算可视化，科技、教育、商业领域中的交互式绘图，计算机艺术，地理信息系统，计算机动画、广告及娱乐，多媒体系统，虚拟现实系统。 3. 试列举出你所知道的图形输入与输出设备。 答：图形输入设备：鼠标，图形输入板，跟踪球，光笔，触摸屏，操纵杆，空间球，数据手套。 图形输出设备：阴极射线管显示器，液晶显示器，等离子显示器，绘图仪。 4. 你用过哪些图形软件包？把它们列举出来。 答：OpenGL，DirectX。 5. 阴极射线管有哪几个部分组成？它们的功能分别是什么？ 答：阴极射线管有五部分组成：电子枪，聚焦系统，加速电极，偏转系统，荧光屏。 电子枪的功能：电流通过灯丝产生热量，对阴极加热使其发出电子束，控制电子束的强弱和数量。 聚焦系统的功能：聚焦系统通过电场或磁场控制电子束，使电子束“变细”，保证轰击荧光屏时产生的亮点足够小，提高显示系统的分辨率。 加速电极的功能:加速电极加有正的高电压，使经过聚焦的电子束高速运动。 偏转系统的功能：控制电子束的水平方向上和竖直方向上的偏转。 荧光屏的功能：显示图形。 6. 什么叫刷新？刷新频率与荧光物质的持续发光时间的关系如何？ 答：在画线显示器中，电子束在荧光屏上产生的亮点只能持续极短的时间，为了产生静态的不闪烁的图形，电子束必须周期性地反复扫描所要绘制的图形，这种计算机图形学作业
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