(完整版)计算机图形学基础第五章课后习题答案
计算机图形学基础课后答案
计算机图形学基础课后答案1. 什么是计算机图形学？计算机图形学是研究如何使用计算机表示、生成、操作和渲染图像的科学和技术领域。
它涵盖了很多方面，包括图像的数学表示、3D建模与渲染、光线追踪、图像处理、动画等。
计算机图形学通常用于创建和处理图像、动画和视觉效果。
2. 计算机图形学的应用领域有哪些？计算机图形学的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1.游戏开发：计算机图形学在游戏开发中起着非常重要的作用，可以实现逼真的游戏场景和角色设计。
2.电影和电视广告制作：计算机图形学在电影和电视广告中被广泛应用，可以实现令人惊叹的特效和视觉效果。
3.虚拟现实和增强现实：计算机图形学可以用于创建虚拟现实和增强现实的场景和效果，使用户可以沉浸在虚拟环境中。
4.医学图像处理：计算机图形学在医学图像处理中可以用于大脑扫描、X光片分析等，帮助医生进行诊断。
5.工程设计：计算机图形学可以用于工程设计中的建模和渲染，例如建筑设计、汽车设计等。
6.数据可视化：计算机图形学可以用于将数据以图形的方式展示，帮助人们理解和分析复杂的信息。
3. 什么是光栅化？光栅化是计算机图形学中将连续的几何形状转换为离散数据的过程。
在光栅化过程中，3D对象被映射到2D屏幕上的像素阵列中，以便显示和渲染。
在光栅化过程中，首先将3D对象的几何形状进行投影，以确定如何在2D屏幕上呈现。
然后，使用扫描线算法或边界填充算法等方法，将几何形状转换为像素阵列，并确定像素的颜色和亮度。
光栅化是计算机图形学中的关键步骤，它可以使计算机能够实时处理和显示图形，并在屏幕上呈现各种特效和细节。
4. 什么是图形渲染管线？图形渲染管线是计算机图形学中的一个核心概念，它描述了图形生成和渲染的过程。
图形渲染管线通常包括几个关键阶段，每个阶段都负责图形处理的一个特定方面。
典型的图形渲染管线包括以下阶段：1.顶点输入：将3D对象的顶点数据作为输入，其中包括顶点的位置、法线、颜色等信息。
计算机图形学基础(第2版)课后习题答案__陆枫
第一章绪论概念：计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、图形的几何要素、非几何要素、数字图像处理；计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系；计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。
第二章图形设备图形输入设备：有哪些。
图形显示设备：CRT的结构、原理和工作方式。
彩色CRT：结构、原理。
随机扫描和光栅扫描的图形显示器的结构和工作原理。
图形显示子系统：分辨率、像素与帧缓存、颜色查找表等基本概念，分辨率的计算第三章交互式技术什么是输入模式的问题，有哪几种输入模式。
第四章图形的表示与数据结构自学，建议至少阅读一遍第五章基本图形生成算法概念：点阵字符和矢量字符；直线和圆的扫描转换算法；多边形的扫描转换：有效边表算法；区域填充：4／8连通的边界／泛填充算法；内外测试：奇偶规则，非零环绕数规则；反走样：反走样和走样的概念，过取样和区域取样。
5.1.2 中点Bresenham 算法（P109）5.1.2 改进Bresenham 算法（P112）习题解答习题5（P144）5.3 试用中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且大于1的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。
（P111）解：k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最大位移方向故有构造判别式：推导d各种情况的方法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q)：所以有：y Q-kx Q-b=0 且y M=y Qd=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M)所以，当k<0，d>0时，M点在Q点右侧（Q在M左），取左点 P l(x i-1,y i+1)。
d<0时，M点在Q点左侧（Q在M右），取右点 Pr(x i,y i+1)。
d=0时，M点与Q点重合（Q在M点），约定取右点Pr(x i,y i+1) 。
所以有递推公式的推导：d2=f(x i-1.5,y i+2)当d>0时,d2=y i+2-k(x i-1.5)-b 增量为1+k=d1+1+k当d<0时,d2=y i+2-k(x i-0.5)-b 增量为1=d1+1当d=0时,5.7 利用中点Bresenham 画圆算法的原理，推导第一象限y＝0到y＝x圆弧段的扫描转换算法（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。
《计算机图形学》习题与解答
《计算机图形学》习题与解答第一章概述1. 试描述你所熟悉的计算机图形系统的硬软件环境。
计算机图形系统是计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。
例如：计算机硬件采用PC、操作系统采用windows2000，图形输入设备有键盘、鼠标、光笔、触摸屏等，图形输出设备有CRT、LCD等，安装3D MAX图形软件。
2. 计算机图形系统与一般的计算机系统最主要的差别是什么？3. 图形硬件设备主要包括哪些？请按类别举出典型的物理设备?图形输入设备：鼠标、光笔、触摸屏和坐标数字化仪，以及图形扫描仪等。
图形显示设备：CRT、液晶显示器（LCD）等。
图形绘制设备：打印机、绘图仪等。
图形处理器：GPU（图形处理单元）、图形加速卡等等。
4. 为什么要制定图形软件标准？可分为哪两类？为了提高计算机图形软件、计算机图形的应用软件以及相关软件的编程人员在不同计算机和图形设备之间的可移植性。
图形软件标准通常是指图形系统及其相关应用系统中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准，另外还有供图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准。
5. 请列举出当前已成为国际标准的几种图形软件标准，并简述其主要功能。
（1）CGI(Computer Graphics Interface)，它所提供的主要功能集包括控制功能集、独立于设备的图形对象输出功能集、图段功能集、输入和应答功能集以及产生、修改、检索和显示以像素数据形式存储的光栅功能集。
（2）GKS(Graphcis Kernel System)，提供了应用程序和图形输入输出设备之间的接口，包括一系列交互和非交互式图形设备的全部图形处理功能。
主要功能如下：控制功能、输入输出功能、变换功能、图段功能、询问功能等。
6. 试列举计算机图形学的三个应用实例。
（1）CAD/CAM（2）VISC（3）VR.第二章光栅图形学1. 在图形设备上如何输出一个点？为输出一条任意斜率的直线，一般受到哪些因素影响？若图形设备是光栅图形显示器，光栅图形显示器可以看作是一个像素的矩阵，光栅图形显示器上的点是像素点的集合。
大学计算机 第五章(订正了部分答案)
第五章1、数字视频的一些特性提示我们可对其进行大幅度数据压缩，这些特性中不包含_____。
AA.数字视频的数据量大得惊人B. 视频信息中各画面内部有很强的信息相关性C. 一些视频细节人眼无法感知D. 视频信息中相邻画面的内容有高度的连贯性2、数字图像的基本属性中不包含______。
AA. 宽高比B. 分辨率C. 像素深度D. 颜色空间的类型3、在未压缩情况下，图像文件大小与下列因素无关的是________。
AA. 图像内容B. 水平分辨率C.垂直分辨率D.像素深度4、视频卡能够处理的视频信号可以来自连接在计算机上的_______设备。
AA. 显示器B. VCD盘C.CD唱盘D.扬声器5、下列关于计算机合成图像（计算机图形）的应用中，错误的是__________。
CA. 可以用来设计电路图B. 可以用来生成天气图C.计算机只能生成实际存在的具体景物的图像，不能生产虚拟景物的图像D.可以制作计算机动画6、使用计算机进行文本编辑与文本处理是常见的两种操作，下面属于文本处理操作的是_________。
DA. 设置页面版式B. 设置文章标题首行居中C.设置文本字体格式D.文语转换7、图像处理软件有很多功能，以下________不是通用图像处理软件的基本功能。
DA.图像的缩放显示B. 调整图像的亮度、对比度C. 在图片上制作文字，并与图像融为一体D. 设计制作石油开采地形图8、文字处理软件输出汉字时，首先根据汉字的机内码在字库中进行查找，找到后，即可显示（打印）汉字，在字库中找到的是该汉字的__________。
DA. 外部码B. 交换码C. 输入码D. 字形描述信息9、若中文Windows 环境下西文使用标准ASCII码，汉字采用GB2312编码，设有一段简单文本的内码为CB F5 D0 B4 50 43 CA C7 D6 B8,则在这段文本中,含有________。
BA.2个汉字和1个西文字符B.4个汉字和2个西文字符C.8个汉字和2个西文字符D.4个汉字和1个西文字符10、对带宽为300~3400Hz的语音，若采样频率为8kHz、量化位数为8位、单声道，则其未压缩时的码率约为_____。
(完整版)计算机图形学基础第五章课后习题答案
5.3 试用中点Bresenham 算法画直线段的原理推导斜率在[-1,0]之间的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式以及最终画图过程）。
解：原理：每次在最大位移方向上走一步，而另一个方向是走步还是不走步取决于误差项的判别。
∵斜率k 在[-1,0]之间∴x 为最大位移方向，每次在x 加1，而y 或减1或减0。
设直线段的方程F(x,y)=y-kx-b ，假设当前点是P(x i ,y i )，则下一点在P u (x i +1,y i )与P d (x i +1,y i -1)中选一。
设M 为P u 和P d 的中点，则M 点的坐标为(x i +1,y i -0.5)。
构造误差判别式：d i =F(x M ,y M )=F(x i +1,y i -0.5)=y i -0.5-k(x i +1)-b若d i ≥0，取P d (x i +1,y i -1)；若d i ＜0，取P u (x i +1,y i )；即有x i+1=x i +1,y i+1=y i -1(d i ≥0)或y i (d i ＜0)。
误差函数的递推：d i ≥0时，取P d (x i +1,y i -1)，再判断下一像素取哪个时，应计算d i+1=F(x i +2,y i -1.5)= y i -1.5-k(x i +2)-b=d i -1-k ，增量为-1-k 。
d i ＜0时，取P u (x i +1,y i )，再判断下一像素取哪个时，应计算(x 0,yd i+1=F(x i+2,y i-0.5)= y i-0.5-k(x i+2)-b=d i-k，增量为-k。
判别式的初值：从(x0,y0)点出发，下一个像素的选取计算d0=F(x0+1,y0-0.5)= y0-0.5-k(x0+1)-b=-0.5-k取的是误差判别式的符号，因此可进行如下变换：D=d*2∆x∆x=x1-x0，根据选取的起点和绘制方向，∆x＞0，因此，D与d同号。
计算机图形学基础课后部分习题答案
计算机图形学基础第一章1.名词解释：图形：从客观世界物体中抽象出来的带有颜色信息及形状信息的图和形。
图像：点阵法：是用具有灰度或颜色信息的点阵来表示的一种方法。
参数法：是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图像的一种方法。
2.图形包括那两方面的要素，在计算机中如何表示他们？构成图形的要素可以分为两类：一类是刻画形状的点、线、面、体等几何要素；另一类是反映物体本身固有属性，如表面属性或材质的明暗、灰度、色彩等非几何要素。
3.什么叫计算机图形学？分析计算机图形学，数字图像处理和计算机视觉学科间的关系。
计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科。
【关系图在课本第一页】4，有关计算机图形学的软件标准有哪些？计算机图形核心系统（GKS）及其语言联编、计算机图形元文件（CGM），计算机图形接口（CGI），基本图形转换规范（IGES）、产品数据转换（STEP）6.试发挥你的想象力，举例说明计算机图形学有哪些应用范围，解决的问题是什么？【具体参照课本第5页】第二章1.名词解释LCD: 就是Liquid Crystal Display,它是利用液晶的光电效应，通过施加电压改变液晶的光学特性，从而造成对入射光的调剂，使通过液晶的透射光或反射光受所加电压的控制，达到显示的目的。
LED: 即Liquid-Emitting Diode, 采用二极管激发的光来显示图像。
随机扫描：采用随机定位的方式控制电子束运动光栅扫描：示器显示图形时，电子束依照固定的扫描线和规定的扫描顺序进行扫描。
电子束先从荧光屏左上角开始，向右扫一条水平线，然后迅速地回扫到左边偏下一点的位置，再扫第二条水平线，照此固定的路径及顺序扫下去，直到最后一条水平线，即完成了整个屏幕的扫描。
刷新：刷新是经过一段时间后,信息可能丢失,需要重写,为了使信息储存更长的时间,必须不断的刷新每个储存单元中储存的信息,也就是将各储存单元中的数据读出之后,再写回到元单元中,对各储存单元中的电容器进行充电.刷新频率：刷新率是指电子束对屏幕上的图像重复扫描的次数。
【中南大学】计算机图形学习题及答案
计算机图形学作业答案第一章序论第二章图形系统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．计算在240像素/英寸下640×480图像的大小。
解答：（640/240）×(480/240)或者（8/3）×2英寸。
3．计算有512×512像素的2×2英寸图像的分辨率。
解答：512/2或256像素/英寸。
第三章二维图形生成技术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，并画出结果。
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 ＝（y2－y1）/（x2－x1）＝（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。
2．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：（1）计算dx：dx＝x2－x1。
（2）计算dy：dy＝y2－y1。
（3）计算m：m＝dy/dx。
（4）计算b: b＝y1－m×x1（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＝x2、y＝y2和x end＝x1。
如果dx > 0,那么x＝x1、y＝y1和x end＝x2。
（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。
（10）转到步骤（6）。
3．请用伪代码程序描述使用斜截式方程画一条斜率介于45°和－45°（即|m|>1）之间的直线所需的步骤。
假设线段的两个端点为（x1，y1）和（x2，y2），且y1<y2int x = x1, y = y1;float x f, m = （y2－y1）/（x2－x1）, b = y1－mx1;setPixel( x, y );/*画一个像素点*/while( y < y2 ) {y++;x f = ( y－b)/m;x = Floor( x f +0.5 );setPixel( x, y );}4．请用伪代码程序描述使用DDA算法扫描转换一条斜率介于－45°和45°（即|m| ≤1）之间的直线所需的步骤。
计算机图形学基础(第2版)课后习题答案__陆枫
第一章绪论概念：计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、图形的几何要素、非几何要素、数字图像处理；计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系；计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。
第二章图形设备图形输入设备：有哪些。
图形显示设备：CRT的结构、原理和工作方式。
彩色CRT：结构、原理。
随机扫描和光栅扫描的图形显示器的结构和工作原理。
图形显示子系统：分辨率、像素与帧缓存、颜色查找表等基本概念，分辨率的计算第三章交互式技术什么是输入模式的问题，有哪几种输入模式。
第四章图形的表示与数据结构自学，建议至少阅读一遍第五章基本图形生成算法概念：点阵字符和矢量字符；直线和圆的扫描转换算法；多边形的扫描转换：有效边表算法；区域填充：4／8连通的边界／泛填充算法；内外测试：奇偶规则，非零环绕数规则；反走样：反走样和走样的概念，过取样和区域取样。
5.1.2 中点Bresenham 算法（P109）5.1.2 改进Bresenham 算法（P112）习题解答习题5（P144）5.3 试用中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且大于1的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。
（P111）解：k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最大位移方向故有构造判别式：推导d各种情况的方法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q)：所以有：y Q-kx Q-b=0 且y M=y Qd=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M)所以，当k<0，d>0时，M点在Q点右侧（Q在M左），取左点 P l(x i-1,y i+1)。
d<0时，M点在Q点左侧（Q在M右），取右点 Pr(x i,y i+1)。
d=0时，M点与Q点重合（Q在M点），约定取右点Pr(x i,y i+1) 。
所以有递推公式的推导：d2=f(x i-1.5,y i+2)当d>0时,d2=y i+2-k(x i-1.5)-b 增量为1+k=d1+1+k当d<0时,d2=y i+2-k(x i-0.5)-b 增量为1=d1+1当d=0时,5.7 利用中点Bresenham 画圆算法的原理，推导第一象限y＝0到y＝x圆弧段的扫描转换算法（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。
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5.3 试用中点Bresenham 算法画直线段的原理推导斜率在[-1,0]之间的直线段绘制过程（要求写清原理、误差函数、递推公式以及最终画图过程）。
解：
原理：每次在最大位移方向上走一步，而另一个方向是走步还是不走步取决于误差项的判别。
∵斜率k 在[-1,0]之间
∴x 为最大位移方向，每次在x 加1，而y 或减1或减0。
设直线段的方程F(x,y)=y-kx-b ，假设当前点是P(x i ,y i )，则下一点在P u (x i +1,y i )与P d (x i +1,y i -1)中选一。
设M 为P u 和P d 的中点，则M 点的坐标为(x i +1,y i -0.5)。
构造误差判别式：
d i =F(x M ,y M )=F(x i +1,y i -0.5)= y i -0.5-k(x i +1)-b
若d i ≥0，取P d (x i +1,y i -1)；
若d i ＜0，取P u (x i +1,y i )；
即有x i+1=x i +1,y i+1=y i -1(d i ≥0)或y i (d i ＜0)。
误差函数的递推： d i ≥0时，取P d (x i +1,y i -1)，再判断下一像素取哪个时，应计算 d i+1=F(x i +2,y i -1.5)= y i -1.5-k(x i +2)-b=d i -1-k ，增量为-1-k 。
d i ＜0时，取P u (x i +1,y i )，再判断下一像素取哪个时，应计算 d i+1=F(x i +2,y i -0.5)= y i -0.5-k(x i +2)-b=d i -k ，增量为-k 。
(x 0,y
从(x0,y0)点出发，下一个像素的选取计算
d0=F(x0+1,y0-0.5)= y0-0.5-k(x0+1)-b=-0.5-k
取的是误差判别式的符号，因此可进行如下变换：D=d*2∆x
∆x=x1-x0，根据选取的起点和绘制方向，∆x＞0，因此，D与d同号。
画图过程：
（1）输入两端点P0(x0,y0)和P1(x1,y1)；
（2）计算初始值∆x，∆y，D=-∆x-2∆y，x=x0，y=y0；
（3）绘制点(x,y)。
判断D的符号，若D≥0，则(x,y)更新为(x+1,y-1)，D更新为D-2∆x-2∆y；否则(x,y)更新为(x+1,y)，D更新为D-2∆y。
（4）当x＜x1时，重复（3），否则结束。
5.7 利用中点Bresenham画圆算法原理推导第一象限x=y到y=0圆弧段的扫描转换算法（要求写清原理、误差函数、递推公式以及最终画
图过程）。
移方向。
原理：每次沿y方向上走一步，
而x方向上或减1或减0。
假设当前已确定P(x i,y i)，下一步
在P u(x i,y i+1)与P d(x i-1,y i+1)中选取。
设M为P u和P d的中点，则M点
的坐标为(x i-0.5,y i+1)。
d i=F(x M,y M)=F(x i-0.5,y i+1)= (x i-0.5)2+(y i+1)2-R2
若d i≥0，取P d(x i-1,y i+1)；
若d i＜0，取P u(x i,y i+1)；
即有y i+1=y i+1，x i+1=x i-1(d i≥0)或x i(d i＜0)。
误差函数的递推：
d i≥0时，取P d(x i-1,y i+1)，再判断下一像素时，应计算
d i+1=F(x i-1.5,y i+2)= (x i-1.5)2+(y i+2)2-R2
=(x i-0.5)2+(y i+1)2-R2+5-2x i+2y i=d i+5-2(x i-y i)，增量为5-2(x i-y i)。
d i＜0时，取P u(x i,y i+1)，再判断下一像素时，应计算
d i+1=F(x i-0.5,y i+2)= (x i-0.5)2+(y i+2)2-R2
=(x i-0.5)2+(y i+1)2-R2+3+2y i=d i+3+2y i，增量为3+2y i。
判别式的初值：
从(R,0)点出发，计算d0=F(R-0.5,1)= (R-0.5)2+1-R2=1.25-R
对于整数，判断1.25-R的符号与判断1-R的符号等价，因此取d0=1-R。
画图过程：
（1）输入圆的半径R；
（2）计算初始值d=1-R，x=R，y=0；
（3）绘制点(x,y)。
判断d的符号，若d≥0，则(x,y)更新为(x-1,y+1)，d更新为d+5-2(x-y)；否则(x,y)更新为(x,y+1)，d更新为d+3+2y。
（4）当y＜x时，重复（3），否则结束。