2025年大学大二（数字媒体技术）计算机图形学试题及答案

2025年大学大二（数字媒体技术）计算机图形学试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）w1.计算机图形学中，以下哪种算法常用于多边形填充？（）A.扫描线算法B.中点画线算法C.Bresenham算法D.DDA算法w2.对于二维图形的几何变换，绕原点旋转θ角度的变换矩阵是（）。A.[cosθ-sinθ;sinθcosθ]B.[cosθsinθ;-sinθcosθ]C.[-cosθsinθ;sinθcosθ]D.[cosθsinθ;sinθ-cosθ]w3.在图形渲染中，Z缓冲算法主要用于解决（）问题。A.消隐B.裁剪C.光照计算D.纹理映射w4.贝塞尔曲线的控制点个数决定了曲线的（）。A.形状B.长度C.曲率D.阶数w5.以下哪种颜色模型常用于计算机图形显示？（）A.RGBB.CMYKC.HSVD.YUVw6.图形的扫描转换是将图形的（）表示转换为点阵表示。A.矢量B.位图C.几何D.物理w7.纹理映射是将（）映射到物体表面。A.颜色B.纹理图案C.光照效果D.几何形状w8.在三维图形中，视图变换不包括以下哪种操作？（）A.平移B.旋转C.缩放D.投影w9.以下哪种图形表示法适合描述具有拓扑结构的图形？（）A.点阵表示B.矢量表示C.八叉树表示D.边界表示w10.图形处理流水线中，顶点处理阶段不包括以下哪项操作？（）A.坐标变换B.光照计算C.裁剪D.顶点着色第II卷（非选择题，共70分）w11.（10分）简述计算机图形学中图形表示的两种主要方式及其特点。w12.（15分）请详细说明二维图形几何变换中平移、旋转和缩放变换的矩阵表示及原理。w13.（15分）描述扫描线算法填充多边形的基本步骤。w14.（材料题，15分）材料：在数字媒体技术中，经常需要处理复杂的三维场景。假设我们要创建一个虚拟的城市环境，其中包含各种建筑物、道路和树木等模型。问题：请阐述如何运用计算机图形学技术实现这个虚拟城市场景的渲染，包括模型的导入、光照计算、纹理映射以及场景的优化等方面。w15.（材料题，15分）材料：随着虚拟现实（VR）技术的发展，计算机图形学在其中起着关键作用。VR场景需要实时渲染高质量的图形以提供沉浸式体验。问题：针对VR场景渲染，讨论计算机图形学面临的挑战以及相应的解决方案，比如如何提高渲染效率、处理复杂的交互等。答案：w1.Aw2.Aw3.Aw4.Aw5.Aw6.Cw7.Bw8.Dw9.Dw10.Cw11.图形表示主要有矢量表示和点阵表示。矢量表示用图形的几何参数和属性来描述，如点、线、多边形等的坐标和属性，优点是数据量小、易于进行几何变换和处理，但难以直接显示。点阵表示将图形离散化为像素点的集合，适合显示和存储，缺点是数据量大，几何变换复杂。w12.平移变换矩阵为[T(x,y,z)]=[100x;010y;001z;0001]，原理是通过在x、y、z方向上添加偏移量实现图形位置移动。旋转变换矩阵根据旋转轴不同有多种形式，如绕x轴旋转θ角度矩阵为[R(x,θ)]=[1000;0cosθ-sinθ0;0sinθcosθ0;0001]，绕y轴、z轴类似，通过三角函数改变坐标值实现旋转。缩放变换矩阵为[S(sx,sy,sz)]=[sx000;0sy00;00sz0;0001]，通过缩放因子改变图形大小。w13.扫描线算法填充多边形基本步骤：首先初始化活动边表和新边表。然后从多边形最下端扫描线开始，将与该扫描线相交的边加入活动边表，按x坐标排序。在每条扫描线上，从左到右处理活动边表，确定填充区间，填充该区间内像素。处理完一条扫描线后，更新活动边表，将超出扫描线的边删除，新进入扫描线的边加入活动边表，重复直至处理完所有扫描线。w14.对于虚拟城市场景渲染，先导入各种模型，可使用OBJ等格式。光照计算采用合适光照模型，如Phong模型，计算物体表面光照效果。纹理映射将纹理图像映射到模型表面增加真实感。场景优化方面，采用层次细节模型减少渲染数据量，对远处物体简化；进行遮挡剔除，减少不可见物体渲染；利用空间分区技术如八叉树提高渲染效率。w15.VR场景渲染面临挑战：如高分辨率图形实时渲染需求大，对硬件性能要求高；复杂交互下图形更