1、1.計算機圖形學是研究怎樣利用計算機來顯示、生成和處理圖形的原理、方法和技術的一門學科。2.在計算機中如何表示?幾何要素:刻畫對象的輪廓、形狀等非幾何要素:刻畫對象的顏色、材質等3.點陣法:是用具有顏色信息的點陣來表示圖形的一種方法,它強調圖形由哪些點組成,并具有什么灰度或色彩。4.參數法:是以計算機中所記錄圖形的形狀參數與屬性參數來表示圖形的一種方法。5.通常把參數法描述的圖形叫做圖形6.把點陣法描述的圖形叫做圖象7.計算機圖形學試圖從非圖象形式的數據描述來生成(逼真的圖象。8.數字圖象處理旨在對圖象進行各種加工以改善圖象的視覺效果。9.計算機視覺是研究用計算機來模擬生物外顯或宏觀視覺功能的

2、科學和技術。它模擬人對客觀事物模式的識別過程,是從圖像到特征數據的、對象的描述表達的處理過程。10、計算機圖像學的軟件標準有計算機圖形核心系統及其語言聯編、三維圖形核心系統及其語言聯編、程序員層次交互式圖形系統及其聯編、計算機圖形元文件、計算機圖形接口、基本圖形轉換規范、產品數據轉換規范等1.PC圖形顯示卡有MDA,CGA,HGA,EGA,SVGA,PGA,AVGA等。2.失真校正的措施有二種:一是將產生偏轉磁場的鋸形電流預先產生一些失真;二是故意將偏轉磁場做成略有不均勻性,接近管轉軸中央處略強,周圍略弱。3.目前使用最廣泛的CRT圖形顯示器是基于電視技術的光柵掃描顯示器4.按鼠標的使用鍵數可

3、以將鼠標分為MS型, PC型兩種。5.觸摸屏的記錄方式有光學的,電子的,聲音的。6.直視存儲圖形顯示器不能擦去局部圖形,只能用于靜顯示,常用于顯示大量而復雜穩定的圖形。7構成圖形的要素包括分辨率,像素,在計算機中通常用采用兩種方法來表示圖形,他們是位圖,矢量圖8.蔭罩式彩色顯像管的結構包括三支電子槍,電子束,蔭罩,三色熒光屏9.目前常用的PC圖形顯示子系統主要由3個部件組成:幀緩沖存器,顯示控制器和一個ROM BIOS芯片。10.硬拷貝設備筆式繪圖儀可分為平板式繪圖儀,滾筒式繪圖儀。圖形軟件標準:與設備無關、與應用無關、具有較高性能CRT有哪幾部分組成?原理、各部分的功能從外形上看,CRT為:

4、管頸部分、錐體部分、屏幕部分從結構上看,CRT為:電子槍、偏轉系統、熒光屏。CRT是一種真空器件,它通過磁場產生高速的、經過聚焦的電子束,偏轉到屏幕的不同位置轟擊屏幕表面的熒光材料而產生可見圖形。電子槍:產生一個沿管軸方向前進的高速電子束;偏轉系統:用電子束偏轉掃描實現熒光屏上顯示圖形字符;熒光屏是利用余輝特性顯示的。液晶顯示的機理是通過能阻塞或傳遞光的液晶材料,傳遞來自周圍的或內部光源的偏振光。常用的光柵圖形顯示子系統:CPU,系統主存,幀緩存,顯示控制器,顯示器,系統總線。象素點是指圖形顯示在屏幕上時候,按當前的圖形顯示分辨率所能提供的最小元素點。顯示分辨率是計算機顯示控制器所能夠提供的顯

5、示模式分辨率,實際應用中簡稱為顯示模式。2.簡述隨機掃描顯示器、存儲管式顯示器和光柵掃描式圖形顯示器的工作特點。答:隨機掃描顯示器中電子束的定位和偏轉具有隨機性,即電子束的掃描軌跡隨顯示內容而變化,只在需要的地方掃描,而不必全屏掃描。存儲管式顯示器從表面上看極象一個有長余輝的熒光屏,一條線一旦畫在屏幕上,在很長時間之內都將是可見的,常用于顯示大量而復雜穩定的圖形。在光柵掃描式圖形顯示器中,電子束橫向掃描屏幕,一次一行,從頂到底順次進行。當電子束橫向沿每一行移動時,電子束的強度不斷變化來建立亮點的圖案3.怎樣處理圖形顯示卡與系統總線的接口間的系統瓶頸問題?答:顯示卡不與PCI總線連接,而與CPU

6、總線連接,并為它設計一個專用的加速圖形端口AGP。AGP在主存與顯卡之間提供了一條直接通道,使得3D圖形數據不通過PCI總線,直接送入顯示系統。4.陰極射線管由哪幾部分組成?它們的功能分別是什么?從結構上看,CRT由電子槍、偏轉系統和熒光屏三個基本部分組成。電子槍的主要作用是產生一個沿管軸方向前進的高速的細電子束。偏轉系統是用電子束偏轉掃描實現在熒光屏上顯示圖形及字符。熒光屏是利用余輝特性顯示的。5.如何根據顯示器的指標計算顯示存儲器的容量和刷新帶寬?顯示存儲器帶寬的最大使用者是顯示屏的刷新,刷新所需帶寬用下列公式計算:刷新所需帶寬=每幀像素點數X每像素點占用的字節數X刷新速率。象素點是指圖形

7、顯示在屏幕上時候,按當前的圖形顯示分辨率所能提供的最小元素點。光點一般是指電子束打在顯示器的熒光屏上,顯示器能夠顯示的最小的發光點屏幕分辨率,也稱為光柵分辨率,它決定了顯示系統最大可能的分辨率,任何顯示控制器所提供的分辨率也不能超過這個物理分辨率顯示分辨率是計算機顯示控制器所能夠提供的顯示模式分辨率,實際應用中簡稱為顯示模式。存儲分辨率是指幀緩沖區的大小,一般用緩沖區的字節數表示。組合像素法:一個圖形像素點的全部信息被編碼成一個數據字節,按照一定方式存儲到幀緩存中,編碼字節的長度與點的屬性有關.顏色面位法:幀緩存被分成若干個獨立的存儲區域,每一個區域稱為一個面,每個面控制一種顏色或灰度,每一個

8、圖形像素點在每個位面中占一位,通過幾個位面中的同一位組合成一個像素。刷新帶寬:=每幀像素點數*每像素點占用的字節數*刷新速率顯示存儲器帶寬:顯示存儲器的最大數據傳輸率。光柵掃描的圖形顯示器圖形顯示子系統主要由三個部件組成:幀緩沖存儲器(幀緩存;顯示控制器; ROM BIOS光柵掃描的圖形顯示器工作原理:光柵掃描是控制電子束按某種光柵形狀進行的順序掃描,而字符、圖象是靠Z軸信號控制輝亮來形成的。像素是用來計算數碼影像的一種單位,一個像素通常被視為圖像的最小的完整采樣。幀緩存幀緩沖存儲器(Frame Buffer:簡稱幀緩存或顯存,它是屏幕所顯示畫面的一個直接映象,又稱為位映射圖(Bit Map或

9、光柵。幀緩存的每一存儲單元對應屏幕上的一個像素,整個幀緩存對應一幀圖像。Pc圖像顯示子系統的3個部件:幀緩沖存儲器、顯示控制器和一個rom bios 芯片功能1.一個好的圖形用戶接口應具備的最重要的特點是高效性和對用戶的友好性2.圖形用戶接口中通常將屏幕分為三個基本部分,即用戶工作區,菜單區, 顯示提示及反饋信息區.3.圖符分為兩類:應用圖符和控制圖符.4.PHIGS 和GKS 將各種圖形輸入設備從邏輯上分為6種:定位設備筆劃設備數值設備選擇設備拾取設備字符串設備5.三維交互技術包括三維輸入三維定位三維選擇三維旋轉以及組合功能1.用戶模式是用戶接口設計的基礎,它提供給用戶有關它所處理的對象以及

10、作用于這些對象的處理工程的一個概念性模型。2.在交互輸入過程中,常用的管理設備方式有:請求、采樣、事件及其組合等方式。1.請求:輸入設備在應用程序的控制下工作,程序在輸入請求發出后一直被置于等待狀態直到數據輸入。2.取樣:應用程序和輸入設備同時工作,當輸入設備工作時,存儲輸入數據,并不斷地更新當前數據,當程序要求輸入時,程序采用當前數據值。3. 事件方式每次用戶對輸入設備的一次操作以及形成的數據叫做一個事件4.組合一個應用程序同時可在幾種輸入模式方式下應用幾個不同的輸入設備來進行工作。第四章1、段是指具有邏輯意義的有限個圖素(或體素及其附加屬性的集合,段一般具有三個特性:可見性、醒目性、可選擇

11、性。2、圖形信息往往從幾何信息和拓撲信息兩方面進行考慮,其中前者指形體在歐氏空間中的位置和大小,后者指形體各分量(點、邊、面的數目及其相互間的連接關系。3、在自由曲線面的描述中常用三種類型的點:控制點、型值點、插值點4、掃描表示法可以利用簡單的運動規則生成有效實體。包含兩個要素:一是作掃描運動的基本圖形;二是掃描運動的方式。5、分形幾何物體具有一個基本特征:無限的自相似性。這種性質是指物體的整體和局部之間細節的無限重現。1.簡單多面體的歐拉公式滿足何條件?復雜多面體的呢?答:簡單多面體的頂點數V,邊數E,和面數F 滿足 V-E+F=2,多面體滿足:V-E+F-H=2(C-G,其中H表示多面體表

12、面上孔的個數,G表示貫穿多面體的孔的個數。2.圖形系統中為什么要建立圖形對象的層次結構?答:利用層次結構主要有兩方面的好處:一是存儲簡單,一個段雖然在圖中各處出現,但它的幾何及拓撲信息只要保留一次,在圖中各處出現的段的引用僅是在不同位置出現的復制;第二,編輯簡單,刪除移動及放縮等操作均可以段為單位,如果對段進行修改,所有的引用均可自動修改。3.試比較線框模型和實體模型的優缺點。線框模型存在著幾個缺陷:二義性,容易構造出無效形體,不能正確表示曲面信息,無法進行圖形的線面消隱,加重用戶的輸入負擔,難以保證數據的統一性和有效性。構造實體幾何法的優點:可以構造出多種不同的符合需要的實體。問題:求交困難

13、,CSG樹不能顯式地表示形體的邊界解決:光線投射(Ray-casting算法1. 柵欄填充算法的基本思想是按任意順序處理多邊形的每條邊,但在處理每條邊與掃描線的交點時,將交點與柵欄之間的像素取補。若交點位于柵欄左邊,則將交點之右,柵欄之左的所以像素取補;若交點位于柵欄右邊,則將柵欄之右,交點之左的所以像素取補。2.x-掃描線算法填充多邊形的基本思想是按掃描線順序,計算掃描線與多邊形的相交區間,再用要求的顏色顯示這些區間的像素,即完成填充工作。3邊標志算法的基本思想是:先用一種特殊的顏色在幀緩沖存儲器中將多邊形的邊界(水平邊除外勾畫出來,然后將著色的像素點依x坐標遞增的順序兩兩配對,再將每一對像

14、素所構成的掃描線區間內的所有像素置為填充色。4.簡單區域取樣具有兩個特點:1直線段對一個象素亮度的貢獻與兩者重疊區域的面積成正比2相同面積的重疊區域對象素的貢獻相同5. 在光柵顯示設備上,由于象素點和象素點之間是離散的,因此用象素點陣組合出的圖形,與真實景物之間必然存在一定的誤差。比如,直線或曲線往往呈現鋸齒狀,細小物體在圖上顯示不出來等。這種現象就是圖形的走樣。平面幾何投影主要指平行投影、透視投影以及通過這些投影變換而得到的三維立體的常用平面圖形:三視圖、軸測圖。觀察投影是指在觀察空間下進行的圖形投影變換。透視投影的投影中心到投影面之間的距離是有限的斜投影圖,即斜軸測圖,是將三維形體向一個單

15、一的投影面作平行投影,但投影方向不垂直于投影面所得到的平面圖形。平行投影的投影中心到投影面之間的距離是無限的一點透視有一個主滅點,即投影面與一個坐標軸正交,與另外兩個坐標軸平行。兩點透視有兩個主滅點,即投影面與兩個坐標軸相交,與另一個坐標軸平行。三點透視有三個主滅點,即投影面與三個坐標軸都相交建立觀察坐標系的原因:在實際生活中,一般需要移動視點以便在不同距離和角度上觀察物體,但在用戶坐標系中直接移動觀察點,兵依據該觀察點指定投影平面和投影中心會很復雜,因此需要在用戶坐標系下建立觀察坐標系。2.什么是復合變換圖形作一次以上的幾何變換,變換結果是每次的變換矩陣相乘;任何一復雜的幾何變換都可以看作基

16、本幾何變換的組合形式。深度緩存器算法(Z緩沖區算法的原理和基本思想 Z-buffer 算法的原理:先將待處理的景物表面上的采樣點變換到圖像空間,計算其深度值,并根據采樣點在屏幕上的投影位置,將其深度與已存儲在Z緩存器中相應像素處的原可見點的深度值進行比較。如果新的采樣點的深度大于原可見點的深度,表明新的采樣點遮住了原可見點,則采用該采樣點處的顏色更新幀緩存器中的相應像素的顏色,同事用其深度值更新Z緩沖器中的深度值;否則,不做更改。基本思想:1.初始化:把Z緩存中各(x,y單元置為z的最小值,而幀緩存各(x,y單元置為背景色。2.在把物體表面相應的多邊形掃描轉換成幀緩存中的信息時,對于多邊形內的

17、每一采樣點(x,y進行處理:畫家算法的基本思想、原理算法原理:若場景中任何多邊形在深度上均不貫穿或循環遮擋,則各多邊形的優先級順序可完全確定。基本思想:1.將多邊形按深度進行排序:距視點近的優先級高,距視點遠的優先級低。2.由優先級低的多邊形開始逐個對多邊形進行掃描轉換。其中的關鍵是將多邊形按深度進行排序。光照模型:稱明暗模型,主要用于物體表面某點處的光強度計算。簡單光照明模型簡單光照模型中只考慮反射光的作用反射光由環境光、漫反射光和鏡面反射光三部分組成Gouraud明暗處理Gouraud明暗處理方法,又稱為亮度插值明暗處理,它通過對多邊形頂點顏色進行線性插值來繪制其內部各點。用Gouraud明暗處理來進行多邊形繪制時需進行三個步驟:1. 計算每個多邊形頂點處的平均單位法矢量2. 對每個頂點根據簡單光照模型來計算其光強。3. 在多邊形表面上將頂點強度進行線性插值。Phong明暗處理Phong明暗處理方法由PhongBuiTuong提出,又稱為法矢量插值明