2025年數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)課程考試試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.在H.265/HEVC編碼框架中，決定CTU最大尺寸的配置參數(shù)是A.Log2MinCbSizeB.Log2MaxCbSizeC.Log2MinTrafoSizeD.Log2DiffMaxMinCuChroma答案：B解析：Log2MaxCbSize直接控制編碼樹單元（CTU）的最大尺寸，標(biāo)準(zhǔn)取值16/32/64，對應(yīng)64×64～256×256像素。2.WebGL2.0中，用于在頂點(diǎn)著色器與片段著色器之間傳遞逐頂點(diǎn)顏色數(shù)據(jù)的內(nèi)置變量是A.uniformvec4color;B.attributevec4color;C.varyinglowpvec4color;D.outvec4color;答案：C解析：WebGL1.0使用varying，WebGL2.0仍保留該關(guān)鍵字以保持向下兼容；out雖為GLSL3.0語法，但在WebGL2.0的片元著色器中需配合in使用，故C最準(zhǔn)確。3.在UnityDOTS架構(gòu)下，SystemBase類中用于每幀更新的入口函數(shù)是A.OnUpdate()B.Update()C.OnCreate()D.OnStartRunning()答案：A解析：DOTS推薦重寫OnUpdate()，由SimulationSystemGroup統(tǒng)一調(diào)度，保證與ECS世界時序一致。4.使用FFmpeg將4:2:08bitYUV轉(zhuǎn)為RGB24，下列濾鏡表達(dá)式正確的是A.format=rgb24B.scale=out_color_matrix=bt709C.scale=out_range=fullD.scale=out_color_matrix=bt601,format=rgb24答案：D解析：必須同時指定色彩矩陣與像素格式，否則可能默認(rèn)bt601導(dǎo)致色偏；format濾鏡負(fù)責(zé)實(shí)際轉(zhuǎn)換。5.在數(shù)字圖像隱寫分析中，檢測LSB匹配最敏感的高階統(tǒng)計特征是A.RS（RegularSingular）B.ALE（AverageLaplacianEnergy）C.SPAM（SubtractivePixelAdjacencyMatrix）D.CALIC（ContextAdaptiveLosslessImageCompression）答案：C解析：SPAM通過建模差分鄰接矩陣捕獲隱寫引起的二階統(tǒng)計擾動，對±1嵌入尤其敏感。6.下列關(guān)于HDR10元數(shù)據(jù)的描述，錯誤的是A.MasteringDisplayColorVolume靜態(tài)元數(shù)據(jù)包含RGB三基色坐標(biāo)B.MaxFALL表示整段內(nèi)容最大幀平均亮度C.MaxCLL表示整段內(nèi)容最大亮度像素值D.動態(tài)元數(shù)據(jù)采用SMPTEST209410標(biāo)準(zhǔn)答案：D解析：ST209410為杜比視界私有動態(tài)元數(shù)據(jù)，HDR10僅使用靜態(tài)元數(shù)據(jù)，無動態(tài)元數(shù)據(jù)。7.在基于物理的渲染中，GGX分布函數(shù)的“粗糙度”參數(shù)α與微表面法線分布D(h)的關(guān)系為A.D(h)∝α2/(π((n·h)2(α2?1)+1)2)B.D(h)∝1/(αcosθ)C.D(h)∝e^(?tan2θ/α2)D.D(h)∝α/(πcos?θ)答案：A解析：GGX即TrowbridgeReitz分布，公式A正確；C為Beckmann分布。8.使用WebXRAPI檢測AR支持時，需檢查的會話模式字符串是A.immersivearB.inlinearC.arcoreD.arkit答案：A解析：immersivear為WebXR標(biāo)準(zhǔn)定義的AR會話模式，inlinear僅用于2D疊加預(yù)覽。9.在MPEGDASH自適應(yīng)流中，表示段持續(xù)時間的屬性是A.durationB.timescaleC.segmentTimeline@dD.@mediaPresentationDuration答案：C解析：segmentTimeline元素中的d屬性（deltatime）直接給出段時長，單位由timescale決定。10.對一張4096×409616bit灰度圖做二維FFT，其頻譜直流分量位于A.(0,0)B.(2048,2048)C.(1,1)D.無直流分量答案：A解析：二維FFT直流分量始終位于頻譜左上角(0,0)，若需居中需fftshift。二、多項選擇題（每題3分，共15分，多選少選均不得分）11.下列技術(shù)可有效降低實(shí)時光線追蹤噪聲的有A.TemporalAAB.SVGF（SpatiotemporalVarianceGuidedFiltering）C.BRDFImportanceSamplingD.NEE（NextEventEstimation）E.BlueNoiseSampling答案：BCDE解析：TAA僅用于時域抗鋸齒，不直接降噪路徑追蹤；其余均可降低方差。12.關(guān)于AV1編碼工具，屬于幀間預(yù)測的有A.WarpedMotionB.OBMC（OverlappedBlockMotionCompensation）C.PALETTED.GMV（GlobalMotionVector）E.IntraBC答案：ABD解析：PALETTE為屏幕內(nèi)容編碼幀內(nèi)工具；IntraBC為幀內(nèi)塊復(fù)制，亦屬幀內(nèi)。13.在數(shù)字孿生城市可視化中，可用于LevelofDetail（LOD）切換策略的有A.屏幕空間誤差閾值B.視錐體剔除C.網(wǎng)絡(luò)帶寬預(yù)測D.語義標(biāo)簽權(quán)重E.GPU內(nèi)存占用反饋答案：ACE解析：視錐體剔除決定可見性而非LOD；語義權(quán)重用于渲染優(yōu)先級，不直接控制幾何簡化。14.下列屬于WebGPU著色語言WGSL原生支持的數(shù)據(jù)類型A.vec3<i32>B.mat4x4<f16>C.array<vec2<f32>,8>D.texture_2d<f32>E.atomic<u32>答案：ACDE解析：WGSL目前不支持f16矩陣，僅支持f32/f64矩陣。15.在基于NeRF的三維重建中，影響合成視圖質(zhì)量的關(guān)鍵因素包括A.方位角采樣密度B.位置編碼（PositionalEncoding）頻率C.體渲染采樣步長D.白背景假設(shè)E.相機(jī)畸變參數(shù)標(biāo)定精度答案：ABCE解析：白背景假設(shè)僅影響透明度合成，對重建精度無直接影響。三、填空題（每空2分，共20分）16.在HDRPQ曲線（SMPTEST2084）中，當(dāng)顯示亮度L=1000cd/m2時，對應(yīng)的Nits值與PQ碼值之間的轉(zhuǎn)換公式為PQ=________（保留公式形式即可）。答案：PQ=((L/10000)^(0.1593)+0.0003024)/(1.076^(0.1593)))^(1/0.1593)1023解析：ST2084標(biāo)準(zhǔn)定義，L∈[0,10000]，PQ∈[0,1023]。17.使用CUDA實(shí)現(xiàn)雙調(diào)排序（BitonicSort）時，一個線程塊最多處理________個元素，若每線程處理兩個元素且線程塊大小為1024。答案：2048解析：1024線程×2元素=2048。18.在BlenderGeometryNodes中，將點(diǎn)云轉(zhuǎn)為網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)名稱是________。答案：PointDistribute+PointInstance+JoinGeometry（或MeshtoPoints之逆操作，官方14.0后新增PointstoMesh節(jié)點(diǎn)，答“PointstoMesh”亦給分）。19.若一副8bit圖像的灰度直方圖在灰度級k=128處出現(xiàn)峰值，使用Otsu閾值分割得到的閾值T與128的關(guān)系是________（>、=、<、不確定）。答案：不確定解析：Otsu按類間方差最大自動尋優(yōu)，僅當(dāng)雙峰對稱且方差相等時T≈128，否則偏移。20.在Three.js中，設(shè)置WebGLRenderer啟用sRGB輸出應(yīng)調(diào)用方法________。答案：renderer.outputEncoding=THREE.sRGBEncoding;21.在OpenEXR文件格式中，用于存儲深度信息的默認(rèn)通道名稱是________。答案：Z22.使用PyTorch實(shí)現(xiàn)Conv3d，輸入張量形狀為(N,C,D,H,W)，若kernel_size=(3,5,5)，padding=(1,2,2)，stride=(1,2,2)，則輸出張量的尺寸為________。答案：(N,C,D,(H+4)/2,(W+4)/2)解析：D維：pad=1，kernel=3，stride=1，尺寸不變；H/W按公式?(x+2p?k)/s?+1。23.在WebRTC的GCC（GoogleCongestionControl）算法中，接收端計算單向延遲梯度使用的濾波器是________。答案：KalmanFilter解析：GCC采用卡爾曼濾波器估計延遲梯度，檢測網(wǎng)絡(luò)擁塞。24.在Substance3DDesigner中，將灰度高度圖轉(zhuǎn)為法線貼圖的節(jié)點(diǎn)是________。答案：NormalMap25.若一個360°全景視頻采用EquiAngularCubemap（EAC）投影，相比傳統(tǒng)立方體投影，其像素采樣均勻度提升約________%（填整數(shù)）。答案：25解析：EAC將赤道區(qū)域像素拉伸補(bǔ)償，理論均勻度提升≈25%。四、簡答題（每題8分，共24分）26.描述基于神經(jīng)輻射場（NeRF）實(shí)現(xiàn)動態(tài)場景重建的“DeformableNeRF”核心思路，并指出其相比靜態(tài)NeRF的額外網(wǎng)絡(luò)模塊及訓(xùn)練約束。答案：1)引入額外變形場網(wǎng)絡(luò)Δx=FΨ(x,t)，將時刻t的觀測空間坐標(biāo)x映射到規(guī)范空間坐標(biāo)x′=x+Δx；2)規(guī)范空間下仍沿用靜態(tài)NeRF的密度σ與顏色c網(wǎng)絡(luò)FΘ(x′,d)；3)損失函數(shù)除RGB重建Lrgb外，增加變形場正則Lreg=λ1‖Δx‖2+λ2‖?xΔx‖2，抑制非剛性運(yùn)動過大；4)為處理拓?fù)渥兓?，部分方法引入稀疏關(guān)鍵幀選擇或蒙皮權(quán)重分解；5)訓(xùn)練時聯(lián)合優(yōu)化Ψ與Θ，測試時固定Θ，僅輸入新t即可渲染。解析：動態(tài)NeRF的關(guān)鍵是將時變觀測注冊到統(tǒng)一規(guī)范空間，正則項保證變形光滑，避免空空間漂移。27.說明在UnrealEngine5的Nanite虛擬幾何系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)“簇級（Cluster）遮擋剔除”與“GPUDriven渲染管線”協(xié)同工作，并給出簇投影誤差度量公式。答案：1)預(yù)處理階段將模型遞歸切分為簇樹，每簇約128三角形；2)運(yùn)行時CPU僅提交可見PVS（PotentiallyVisibleSet）簇列表，GPU端利用ComputeShader做兩級篩選：a.視錐剔除：用簇包圍球測試六平面；b.遮擋剔除：利用上一幀HZB（HierarchicalZBuffer）做GPUocclusionquery；3)簇選擇基于屏幕空間誤差σ=Δ·d/(r·λ)，其中Δ為簇在切平面上的幾何誤差，d為視距，r為簇半徑，λ為屏幕像素閾值；4)若σ≤1，則選當(dāng)前簇，否則下鉆子簇；5)最終可見簇列表生成DrawCommandBuffer，采用GPUScene統(tǒng)一訪問材質(zhì)與頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)零CPU端DrawCall。解析：誤差公式保證LOD切換無跳變，HZB剔除減少Overdraw，GPUDriven避免CPU瓶頸。28.闡述在Web端實(shí)現(xiàn)“可微分JPEG”解碼的技術(shù)難點(diǎn)，并給出一種基于TensorFlow.js的近似梯度方案。答案：難點(diǎn)：1)JPEG的量化與round操作不可微；2)色度下采樣（4:2:0）涉及不可微的下采樣網(wǎng)格選擇；3)DCT系數(shù)的Zigzag掃描與霍夫曼解碼為離散索引，無法反向傳播。近似方案：1)前向路徑：標(biāo)準(zhǔn)JPEG解碼生成RGB圖像I；2)反向路徑：a.將量化表Q視為常數(shù)，對DCT系數(shù)Y′=Y·Q，構(gòu)造偽梯度?L/?Y≈STE（StraightThroughEstimator）即?L/?Y′；b.對色度下采樣，使用可微雙線性插近似，定義“軟下采樣”S=AvgPool2D(chroma,2×2)；c.IDCT改用可學(xué)習(xí)1×1卷積近似，訓(xùn)練時固定權(quán)重為DCT基；3)在TensorFlow.js中，通過tf.customGrad注冊JPEG解碼算子，返回偽梯度；4)實(shí)驗顯示，在圖像對抗攻擊任務(wù)中，該近似梯度與真實(shí)梯度余弦相似度>0.92，可端到端優(yōu)化。解析：STE+雙線性插值兼顧效率與精度，使JPEG編碼域亦可參與深度學(xué)習(xí)反向傳播。五、計算與推導(dǎo)題（共21分）29.（11分）給定一個2D紋理，尺寸為1024×1024，紋素格式RGBA32F（每通道32bit浮點(diǎn)），采用三線性采樣（mipmap濾波）。若GPU的紋理緩存行（cacheline）為128Byte，計算訪問一個4×4像素塊（屏幕空間）時，最壞情況下需多少次緩存行加載？假設(shè)：1)無壓縮；2)訪問mipmap層級L=2（尺寸256×256）；3)地址隨機(jī)無局部性。答案：1)每紋素16Byte（4×4Byte），緩存行128Byte→每行可存8紋素；2)4×4塊共16紋素，若地址完全隨機(jī)，則每紋素落在不同緩存行；3)故需16次緩存行加載；4)若考慮bankconflict與對齊，實(shí)際GPU可能合并為8次，但題目問最壞，取16。解析：三線性采樣在L=2層仍需8次取樣（2×2×2），但緩存行為紋素粒度，故結(jié)果一致。30.（10分）在基于物理的相機(jī)模型中，已知鏡頭焦距f=50mm，傳感器寬36mm，拍攝距離u=10m，光圈值F=2.8，像素尺寸p=5μm。求：1)景深近界Dn與遠(yuǎn)界Df（單位：m）；2)若將光圈縮小至F=8，重新計算Dn、Df，并給出景深增加比例。答案：1)超焦距H=f2/(F·c)+f，其中彌散圓c=p·2=10μm=0.01mm；H=502/(2.8×0.01)+50≈89290mm≈89.3m；Dn=u(H?f)/(H+u?2f)=10(89.3?0.05)/(89.3+10?0.1)≈8.93m；Df=u(H?f)/(H?u)=10(89.3?0.05)/(89.3?10)≈11.26m；景深ΔD=Df?Dn≈2.33m。2)F=8時，H=502/(8×0.01)+50≈31250mm≈31.25m；Dn=10(31.25?0.05)/(31.25+10?0.1)≈7.63m；Df=10(31.25?0.05)/(31.25?10)≈14.69m；ΔD′≈7.06m；增加比例=(7.06?2.33)/2.33≈203%。解析：光圈縮小3檔，景深擴(kuò)大約3倍，與理論√F比例吻合。六、綜合設(shè)計題（共20分）31.設(shè)計一套“云端協(xié)同”6DoFVR視頻系統(tǒng)，要求：1)單眼分辨率4K@90Hz，F(xiàn)OV110°，采用分塊FoV傳輸；2)網(wǎng)絡(luò)帶寬上限100Mbps，RTT20ms；3)支持30用戶并發(fā)，服務(wù)器采用GPU集群；4)需給出：a)投影與編碼方案；b)碼率分配與緩存策略；c)端側(cè)渲染管線；d)異常降級的QoE保障。答案：a)投影與編碼：采用偏移立方體（OffsetCubemap）+赤道圓柱混合，減少極點(diǎn)冗余；每面切分為6×6塊，共216塊，每塊256×256；對當(dāng)前幀F(xiàn)oV內(nèi)2