2025年大學(xué)數(shù)字媒體技術(shù)（計(jì)算機(jī)圖形學(xué)）下學(xué)期期末測(cè)試卷

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)）1.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，用于描述物體幾何形狀的基本元素是（）A.像素B.面片C.頂點(diǎn)D.紋理2.以下哪種變換不屬于二維圖形的基本幾何變換（）A.平移B.旋轉(zhuǎn)C.透視投影D.縮放3.在多邊形填充算法中，掃描線算法的主要思想是（）A.按行處理多邊形B.按列處理多邊形C.逐點(diǎn)處理多邊形D.隨機(jī)處理多邊形4.紋理映射的作用是（）A.增加物體的顏色B.提高圖形的分辨率C.為物體添加細(xì)節(jié)D.改變物體的形狀5.貝塞爾曲線的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)決定了曲線的（）A.階數(shù)B.形狀C.長(zhǎng)度D.曲率6.三維圖形的消隱算法主要用于解決（）A.圖形的遮擋問(wèn)題B.圖形的顏色問(wèn)題C.圖形的紋理問(wèn)題D.圖形的變形問(wèn)題7.在光線跟蹤算法中，光線的傳播方向是（）A.從光源到物體B.從物體到光源C.隨機(jī)方向D.固定方向8.以下哪種圖形格式不支持透明通道（）A.PNGB.JPEGC.BMPD.GIF9.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，用于表示物體表面材質(zhì)的屬性是（）A.顏色B.紋理C.光照模型D.以上都是10.圖形渲染管線的最后一步是（）A.頂點(diǎn)處理B.光柵化C.片段處理D.顯示輸出二、多項(xiàng)選擇題（總共5題，每題4分，每題至少有兩個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案填寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)）1.以下屬于三維圖形建模方法的有（）A.多邊形建模B.樣條曲線建模C.實(shí)體建模D.過(guò)程建模2.二維圖形的裁剪算法有（）A.Cohen-Sutherland算法B.Liang-Barsky算法C.中點(diǎn)分割算法D.掃描線算法3.光照模型中包含的光照類(lèi)型有（）A.環(huán)境光B.漫反射光C.鏡面反射光D.折射光4.以下哪些是圖形處理單元（GPU）的特點(diǎn)（）A.高度并行性B.擅長(zhǎng)處理圖形數(shù)據(jù)C.具有專(zhuān)用的圖形指令集D.適合處理復(fù)雜的邏輯運(yùn)算5.數(shù)字媒體技術(shù)中常用的圖像格式有（）A.TIFFB.PSDC.SVGD.EPS三、判斷題（總共10題，每題2分，請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的對(duì)錯(cuò)，在括號(hào)內(nèi)打“√”或“×”）1.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究如何在計(jì)算機(jī)中表示、處理和顯示圖形。（）2.二維圖形的旋轉(zhuǎn)變換只需要繞一個(gè)固定點(diǎn)進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)。（）3.多邊形填充算法中，掃描線與多邊形的交點(diǎn)個(gè)數(shù)一定是偶數(shù)。（）4.紋理映射只能應(yīng)用于平面圖形，不能應(yīng)用于三維物體。（）5.貝塞爾曲線一定經(jīng)過(guò)其所有控制點(diǎn)。（）6.三維圖形的消隱算法只需要考慮物體之間的遮擋關(guān)系。（）7.光線跟蹤算法可以精確計(jì)算出物體表面的光照效果。（）8.PNG格式的圖像在存儲(chǔ)時(shí)會(huì)壓縮圖像數(shù)據(jù)以減少文件大小。（）9.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，物體的材質(zhì)屬性只影響物體的顏色顯示。（）10.圖形渲染管線中的各個(gè)步驟是相互獨(dú)立的，沒(méi)有先后順序。（）四、簡(jiǎn)答題（總共3題，每題10分）1.簡(jiǎn)述二維圖形幾何變換的基本原理，并說(shuō)明平移、旋轉(zhuǎn)和縮放變換的矩陣表示。2.請(qǐng)解釋紋理映射的概念，并說(shuō)明其在數(shù)字媒體技術(shù)中的應(yīng)用場(chǎng)景。3.光線跟蹤算法的基本思想是什么？它與傳統(tǒng)的光照模型相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？五、綜合題（總共2題，每題20分）1.給定一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)A(0,0)、B(1,0)、C(0,1)，要求對(duì)該三角形進(jìn)行如下變換：先將其繞原點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度，然后將其沿x軸正方向平移2個(gè)單位，最后將其放大2倍。請(qǐng)寫(xiě)出變換后的三角形頂點(diǎn)坐標(biāo)，并畫(huà)出變換前后的三角形圖形。2.假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的場(chǎng)景中有一個(gè)球體和一個(gè)平面，球體的中心坐標(biāo)為(0,0,2)，半徑為r=1，平面方程為z=0。光源位于(1,1,3)，采用Phong光照模型。請(qǐng)描述如何計(jì)算球體表面某一點(diǎn)P的光照強(qiáng)度，并給出計(jì)算步驟和公式。答案：一、選擇題1.C2.C3.A4.C5.A6.A7.A8.B9.D10.D二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.ABC3.ABC4.ABC5.ABCD三、判斷題1.√2.×3.×4.×5.×6.×7.√8.√9.×10.×四、簡(jiǎn)答題1.二維圖形幾何變換基本原理是通過(guò)矩陣運(yùn)算對(duì)圖形頂點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行變換。平移變換矩陣：[1,0,tx;0,1,ty;0,0,1]；旋轉(zhuǎn)變換矩陣：[cosθ,-sinθ,0;sinθ,cosθ,0;0,0,1]；縮放變換矩陣：[sx,0,0;0,sy,0;0,0,1]。2.紋理映射是將紋理圖像映射到物體表面，以增加物體細(xì)節(jié)。應(yīng)用場(chǎng)景包括游戲場(chǎng)景中地面、墻面紋理，影視制作中人物皮膚、衣物紋理等，使虛擬場(chǎng)景更真實(shí)。3.光線跟蹤算法從視點(diǎn)出發(fā)，沿光線方向遞歸跟蹤與物體的交點(diǎn)及反射、折射光線。優(yōu)點(diǎn)是能精確計(jì)算復(fù)雜光照效果，考慮多次反射折射，生成更真實(shí)光影效果，克服傳統(tǒng)光照模型局限性。五、綜合題1.旋轉(zhuǎn)矩陣：[cos(-45°),-sin(-45°),0;sin(-45°),cos(-45°),0;0,0,1]=[√2/2,√2/2,0;-√2/2,√2/2,0;0,0,1]。平移矩陣：[1,0,2;0,1,0;0,0,1]?？s放矩陣：[2,0,0;0,2,0;0,0,1]。變換后坐標(biāo)：A'=(0,0)×[√2/2,√2/2,0;-√2/2,√2/2,0;0,0,1]×[1,0,2;0,1,0;0,0,1]×[2,0,0;0,2,0;0,0,1]=(√2,√2,2√2)B'=(1,0)×[√2/2,√2/2,0;-√2/2,√2/2,0;0,0,1]×[1,0,2;0,1,0;0,0,1]×[2,0,0;0,2,0;0,0,1]=(√2+2,√2,2√2)C'=(0,1)×[√2/2,√2/2,0;-√2/2,√2/2,0;0,0,1]×[1,0,2;0,1,0;0,0,1]×[2,0,0;0,2,0;0,0,1]=(√2,√2+2,2√2)畫(huà)圖略。2.計(jì)算步驟：1.計(jì)算點(diǎn)P到光源的向量L。2.計(jì)算點(diǎn)P到平面的法線向量N。3.計(jì)算入射角θ。4.計(jì)算漫反射系數(shù)kd，鏡面反射系數(shù)ks。5.計(jì)算環(huán)境光強(qiáng)度Ia，漫反射光強(qiáng)度Id，鏡面反射光強(qiáng)度Is。6.光照強(qiáng)度I=Ia+Id+Is。公式：L=光源坐標(biāo)-P坐標(biāo)N=(0,0,1)θ