2025年大學(xué)大二（數(shù)字媒體技術(shù)）計算機圖形學(xué)試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填在括號內(nèi)）w1.計算機圖形學(xué)中，以下哪種算法常用于多邊形填充？（）A.掃描線算法B.中點畫線算法C.Bresenham算法D.DDA算法w2.對于二維圖形的幾何變換，繞原點旋轉(zhuǎn)θ角度的變換矩陣是（）。A.[cosθ-sinθ;sinθcosθ]B.[cosθsinθ;-sinθcosθ]C.[-cosθsinθ;sinθcosθ]D.[cosθsinθ;sinθ-cosθ]w3.在圖形渲染中，Z緩沖算法主要用于解決（）問題。A.消隱B.裁剪C.光照計算D.紋理映射w4.貝塞爾曲線的控制點個數(shù)決定了曲線的（）。A.形狀B.長度C.曲率D.階數(shù)w5.以下哪種顏色模型常用于計算機圖形顯示？（）A.RGBB.CMYKC.HSVD.YUVw6.圖形的掃描轉(zhuǎn)換是將圖形的（）表示轉(zhuǎn)換為點陣表示。A.矢量B.位圖C.幾何D.物理w7.紋理映射是將（）映射到物體表面。A.顏色B.紋理圖案C.光照效果D.幾何形狀w8.在三維圖形中，視圖變換不包括以下哪種操作？（）A.平移B.旋轉(zhuǎn)C.縮放D.投影w9.以下哪種圖形表示法適合描述具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的圖形？（）A.點陣表示B.矢量表示C.八叉樹表示D.邊界表示w10.圖形處理流水線中，頂點處理階段不包括以下哪項操作？（）A.坐標(biāo)變換B.光照計算C.裁剪D.頂點著色第II卷（非選擇題，共70分）w11.（10分）簡述計算機圖形學(xué)中圖形表示的兩種主要方式及其特點。w12.（15分）請詳細說明二維圖形幾何變換中平移、旋轉(zhuǎn)和縮放變換的矩陣表示及原理。w13.（15分）描述掃描線算法填充多邊形的基本步驟。w14.（材料題，15分）材料：在數(shù)字媒體技術(shù)中，經(jīng)常需要處理復(fù)雜的三維場景。假設(shè)我們要創(chuàng)建一個虛擬的城市環(huán)境，其中包含各種建筑物、道路和樹木等模型。問題：請闡述如何運用計算機圖形學(xué)技術(shù)實現(xiàn)這個虛擬城市場景的渲染，包括模型的導(dǎo)入、光照計算、紋理映射以及場景的優(yōu)化等方面。w15.（材料題，15分）材料：隨著虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)的發(fā)展，計算機圖形學(xué)在其中起著關(guān)鍵作用。VR場景需要實時渲染高質(zhì)量的圖形以提供沉浸式體驗。問題：針對VR場景渲染，討論計算機圖形學(xué)面臨的挑戰(zhàn)以及相應(yīng)的解決方案，比如如何提高渲染效率、處理復(fù)雜的交互等。答案：w1.Aw2.Aw3.Aw4.Aw5.Aw6.Cw7.Bw8.Dw9.Dw10.Cw11.圖形表示主要有矢量表示和點陣表示。矢量表示用圖形的幾何參數(shù)和屬性來描述，如點、線、多邊形等的坐標(biāo)和屬性，優(yōu)點是數(shù)據(jù)量小、易于進行幾何變換和處理，但難以直接顯示。點陣表示將圖形離散化為像素點的集合，適合顯示和存儲，缺點是數(shù)據(jù)量大，幾何變換復(fù)雜。w12.平移變換矩陣為[T(x,y,z)]=[100x;010y;001z;0001]，原理是通過在x、y、z方向上添加偏移量實現(xiàn)圖形位置移動。旋轉(zhuǎn)變換矩陣根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸不同有多種形式，如繞x軸旋轉(zhuǎn)θ角度矩陣為[R(x,θ)]=[1000;0cosθ-sinθ0;0sinθcosθ0;0001]，繞y軸、z軸類似，通過三角函數(shù)改變坐標(biāo)值實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)?？s放變換矩陣為[S(sx,sy,sz)]=[sx000;0sy00;00sz0;0001]，通過縮放因子改變圖形大小。w13.掃描線算法填充多邊形基本步驟：首先初始化活動邊表和新邊表。然后從多邊形最下端掃描線開始，將與該掃描線相交的邊加入活動邊表，按x坐標(biāo)排序。在每條掃描線上，從左到右處理活動邊表，確定填充區(qū)間，填充該區(qū)間內(nèi)像素。處理完一條掃描線后，更新活動邊表，將超出掃描線的邊刪除，新進入掃描線的邊加入活動邊表，重復(fù)直至處理完所有掃描線。w14.對于虛擬城市場景渲染，先導(dǎo)入各種模型，可使用OBJ等格式。光照計算采用合適光照模型，如Phong模型，計算物體表面光照效果。紋理映射將紋理圖像映射到模型表面增加真實感。場景優(yōu)化方面，采用層次細節(jié)模型減少渲染數(shù)據(jù)量，對遠處物體簡化；進行遮擋剔除，減少不可見物體渲染；利用空間分區(qū)技術(shù)如八叉樹提高渲染效率。w15.VR場景渲染面臨挑戰(zhàn)：如高分辨率圖形實時渲染需求大，對硬件性能要求高；復(fù)雜交互下圖形更