2025年数字媒体技术(动画实验与数字媒体技术)试卷及答案

2025年数字媒体技术(动画实验与数字媒体技术)试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内）1.在Maya2024中，使用Arnold渲染器时，下列哪一项参数最直接控制SubsurfaceScattering（次表面散射）的透光深度？A.SubsurfaceRadiusB.SubsurfaceScaleC.SubsurfaceColorD.SubsurfaceWeight答案：B2.在Unity2023LTS的URP管线里，要实现基于物理的卡通渲染（ToonPBR），下列哪一张贴图必须被手动标记为sRGB？A.MetallicMapB.RoughnessMapC.RampTextureD.NormalMap答案：C3.使用Houdini20进行流体结算时，FlipSolver默认的“ParticleSeparation”与“GridScale”满足下列哪一组关系时，可最大限度避免体积损失？A.GridScale=2×ParticleSeparationB.GridScale=ParticleSeparationC.GridScale=0.5×ParticleSeparationD.GridScale=4×ParticleSeparation答案：A4.在Blender4.0的GeometryNodes里，要基于“Index”字段生成01的随机灰度，应使用哪一类节点？A.RandomValue→FloatB.WhiteNoise→FloatC.Math→ModuloD.AttributeRandomize答案：B5.在Spine4.1中，导出二进制格式时，若需兼容Unity的“SkeletonGraphic”组件，必须勾选的导出选项是：A.NonessentialDataB.CleanUpC.TextureAtlasD.LinkedMesh答案：A6.在AfterEffects2024中，使用Cinema4D渲染器时，下列哪一项设置会直接影响多通道EXR的ZDepth精度？A.RayThresholdB.ReflectionDepthC.AntiAliasingFilterD.ProjectBitDepth答案：D7.在UnrealEngine5.3的Nanite虚拟几何系统中，下列哪种材质节点会导致整个Cluster回退到传统光栅化？A.WorldPositionOffsetB.PixelDepthOffsetC.CustomUVD.VertexInterpolator答案：A8.在ToonBoomHarmony22中，使用“NodeView”创建Deformer时，若需实现基于骨骼的弹性延迟，应优先选择：A.BoneDeformerB.CurveDeformerC.EnvelopeDeformerD.FreeFormDeformer答案：B9.在WebGL2.0中，实现GPUInstancing时，下列哪一项扩展必须显式开启才能支持实例化属性？A.EXT_color_buffer_floatB.ANGLE_instanced_arraysC.OES_texture_float_linearD.WEBGL_draw_buffers答案：B10.在AdobeSubstance3DPainter9.0中，使用“ViewportTessellation”预览置换时，若模型出现裂缝，应优先检查：A.UVShellPaddingB.TexelDensityC.MIPBiasD.TangentSpacePlugin答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.在Maya中，使用BifrostGraph进行粒子沙雪混合模拟时，下列哪些节点可用于实现不同相态的耦合？A.simulate_particlesB.simulate_aeroC.simulate_snowD.simulate_mpm答案：A、C、D12.在UnityShaderGraph中，实现基于屏幕空间的曲面细分，需要开启的Keyword包括：A._TESSELLATION_EDGEB._TESSELLATION_PHONGC._TESSELLATION_FACTORD._TESSELLATION_DISTANCE答案：A、C、D13.在Houdini中使用KarmaXPU渲染器时，下列哪些AOV通道支持LightPathExpression语法？A.emissiveB.direct_reflectC.indirect_diffuseD.volume_scatter答案：B、C、D14.在Blender的GreasePencil里，下列哪些修改器可用于将二维笔画转化为三维网格？A.LineArtB.EnvelopeC.SkinD.Subdivision答案：B、C15.在UnrealEngine5的ControlRig中，下列哪些模块可用于运行时IK解算？A.FullBodyIKB.FABRIKC.CCDIKD.LimbIK答案：A、B、C、D三、填空题（每空2分，共20分）16.在Maya的PythonAPI2.0中，获取当前选择对象的世界矩阵，应使用模块________的函数________。答案：maya.api.OpenMaya；MFnTransform.transformation().asMatrix()17.Unity的Burst编译器在1.8版本后，支持的最大SIMD宽度为________位。答案：51218.Houdini的VEX中，用于获取当前点在其拓扑中相邻点数量的函数是________。答案：neighbourcount()19.在SubstanceDesigner中，若要让FXMap节点支持8K分辨率，需在“ParentSize”下拉菜单中手动设置为________。答案：8192×819220.WebGPU规范中，绑定组布局描述符的最大绑定槽数量为________。答案：821.在Blender的Python脚本里，将活动物体设为平滑着色并自动计算法向，应依次执行________与________。答案：bpy.ops.object.shade_smooth()；bpy.ops.object.normals_tools(mode='CALCULATE')22.在Spine中，使用Shear关键帧时，其数据类型为________。答案：float[2]23.在AfterEffects里，将图层时间重映射曲线转换为关键帧的快捷键是________。答案：Ctrl+Alt+T24.在UnrealEngine的Niagara里，用于读取用户自定义数据接口的模块命名空间为________。答案：User25.在ToonBoomHarmony的脚本接口中，获取当前场景帧速率的属性是________。答案：scene.getFrameRate()四、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）26.在Maya2024的Viewport2.0中，开启ScreenSpaceAmbientOcclusion后，ShadowMap分辨率不再影响AO质量。答案：√27.Unity的ShaderGraph中，CustomFunctionNode的字符串模式支持include引用外部.hlsl文件。答案：√28.Houdini的VellumSolver默认使用XPBD积分，因此时间步长越大，约束越稳定。答案：×29.Blender的EeveeNext在渲染体积雾时，必须开启“VolumetricShadow”才能获得自投影。答案：√30.Spine的运行时在Unity中支持直接在SpriteRenderer上播放动画，无需SkeletonRenderer。答案：×31.WebGL1.0支持ComputeShader，但需要通过OES_compute_shader扩展。答案：×32.Substance3DPainter的UDIM工作流程中，每个Tile可拥有独立的Shader实例。答案：√33.UnrealEngine5的Lumen全局光照在VR模式下会自动回退到SSGI。答案：√34.AfterEffects2024的Cinema4D渲染器支持MultiPassEXR，但无法输出Cryptomatte。答案：×35.ToonBoomHarmony的NodeLibrary中，Write节点必须放在Composite节点之后才能正确输出。答案：√五、简答题（每题8分，共24分）36.简述在Unity2023LTS中，使用DOTSECS架构实现10万个带动画的SkinnedMesh实例的核心步骤，并说明GPUSkinning与ComputeBatch的交互流程。答案：1)创建基于Entities.Graphics的渲染原型，使用SkinnedMeshRenderer作为模板。2)通过Baker系统将骨骼层级转换为BlobAsset，存储在BoneBuffer中。3)编写自定义ComputeShader，每帧将骨骼矩阵写入StructuredBuffer<float4x4>。4)在Entities.Graphics的RenderMeshArray中，为每个实例绑定MaterialPropertyBlock，启用GPUSkinningKeyword。5)在RenderPipeline的Culling阶段，使用DrawMeshInstancedProcedural提交10万次调用，GPU端通过SV_InstanceID读取对应骨骼。6)使用BatchRendererGroup的AddBatch接口，将相同材质的实例合并为同一GPU命令，减少DrawCall至<200。7)通过Timeline与SystemBase协同，将动画曲线采样任务放入IJobParallelForBatch，保证主线程零阻塞。37.在Houdini20中，使用KarmaXPU渲染体积云时，如何自定义LightPathExpression仅输出被云直接照明的漫反射分量？请写出完整LPE字符串，并解释各符号含义。答案：LPE字符串：`CD<L.>.'diffuse'.'cloud'`符号解释：C：Camera起点D：Direct照明事件<L.>：任意光源.：任意次数的散射'diffuse'：标记为漫反射的Lobe'cloud'：标记为cloud物体的Label整体含义：从相机出发，记录所有直接来自光源、在云物体上发生漫反射后进入相机的光能。38.在Blender4.0的GeometryNodes中，如何基于“曲线场”实现程序化藤蔓生长动画？请给出节点逻辑概述，并说明如何用SimulationZone实现延迟生长。答案：1)输入主干曲线，使用ResampleCurve节点统一分段。2)通过CurvetoPoints节点生成点云，并赋予Normal与Tangent属性。3)在SimulationZone内，以帧数作为GrowthFactor，使用AccumulateField节点累加Offset。4)用SetPosition节点沿Tangent方向位移点，实现逐帧延伸。5)通过InstanceonPoints节点，在新生点实例化叶片，使用AlignEulertoVector对齐Normal。6)在SimulationZone的State输入端，将Offset设为前一帧的Offset+Speed，实现延迟。7)使用StoreNamedAttribute将生长长度写入UVMap，供材质读取做渐变。六、计算与推导题（每题11分，共22分）39.已知一个UnityShaderGraph的PBRMaster节点，其Metallic=0.5，Roughness=0.2，入射光方向L=（0.57，0.57，0.58），视线方向V=（0，0，1），表面法线N=（0，0，1）。请用CookTorranceBRDF计算SpecularD项（GGX），写出完整推导过程并保留四位小数。答案：1)计算半角向量H=normalize(L+V)=（0.285，0.285，0.823）。2)计算点积dot(N,H)=0.823。3)计算α=Roughness²=0.04。4)计算α²=0.0016。5)计算分母=π[(dot(N,H))²(α²−1)+1]²=π[(0.823²×(0.0016−1)+1)]²=π[0.678×(−0.9984)+1]²=π[0.322]²=0.326。6)D=α²/(分母)=0.0016/0.326=0.0049。最终SpecularD项=0.0049。40.在WebGPU中，给定一个ComputeShader需对1024×1024的RGBA8Unorm纹理进行双线性降采样至512×512。请计算：(1)所需Workgroup数量（每Workgroup8×8）。(2)若采用SharedMemory优化，每Workgroup需分配的SharedMemory字节数。(3)写出降采样核函数的核心代码。答案：(1)512/8=64，故Workgroup数量为64×64=4096。(2)每Workgroup需读取16×16=256texels，每texel4字节，共256×4=1024字节。(3)核心代码：```wgsl@group(0)@binding(0)varsrc:texture_2d<f32>;@group(0)@binding(1)vardst:texture_storage_2d<rgba8unorm,write>;consttileSize=8;@compute@workgroup_size(tileSize,tileSize,1)fnmain(@builtin(global_invocation_id)gid:vec3<u32>,@builtin(local_invocation_id)lid:vec3<u32>){letsrcCoord=gid.xy2;varc:vec4<f32>=vec4<f32>(0.0);for(vardy:u32=0;dy<2;dy++){for(vardx:u32=0;dx<2;dx++){c+=textureLoad(src,srcCoord+vec2<u32>(dx,dy),0);}}c/=4.0;textureStore(dst,gid.xy,c);}```七、综合设计题（共39分）41.命题：为一款移动端Roguelike横版动作游戏设计“Boss死亡消散”特效，要求满足：a)使用Unity2023LTS+URP；b)支持GPUInstancing，同屏最多5个Boss；c)消散过程需包含“碎片→粒子→烟雾”三阶段，总时长2.4秒；d)峰值帧耗时<8ms（小米10Pro，Adreno650）；e)提供完整的Shader代码、C控制脚本、粒子系统配置表、性能验证数据。答案：1)Shader：```hlslShader"Custom/BossDissolve"{Properties{_MainTex("Albedo",2D)="white"{}_DissolveTex("DissolveNoise",2D)="gray"{}_Cutoff("Cutoff",Range(0,1))=0_EdgeColor("EdgeColor",Color)=(1,0.7,0.2,1)_EdgeWidth("EdgeWidth",Range(0,0.2))=0.05}SubShader{Tags{"RenderType"="Opaque""RenderPipeline"="UniversalRenderPipeline"}Pass{HLSLPROGRAMpragmavertexvertpragmafragmentfragpragmamulti_compile_instancinginclude"Packages/com.unity.renderpipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"structAttributes{float4positionOS:POSITION;float2uv:TEXCOORD0;UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID};structVaryings{float4positionHCS:SV_POSITION;float2uv:TEXCOORD0;UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID};TEXTURE2D(_MainTex);SAMPLER(sampler_MainTex);TEXTURE2D(_DissolveTex);SAMPLER(sampler_DissolveTex);UNITY_INSTANCING_BUFFER_START(Props)UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float,_Cutoff)UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float4,_EdgeColor)UNITY_DEFINE_INSTANCED_PROP(float,_EdgeWidth)UNITY_INSTANCING_BUFFER_END(Props)Varyingsvert(Attributesi){Varyingso;UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(i);UNITY_TRANSFER_INSTANCE_ID(i,o);o.positionHCS=TransformObjectToHClip(i.positionOS.xyz);o.uv=i.uv;returno;}half4frag(Varyingsi):SV_Target{UNITY_SETUP_INSTANCE_ID(i);floatcutoff=UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props,_Cutoff);half4col=SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex,sampler_MainTex,i.uv);halfdissolve=SAMPLE_TEXTURE2D(_DissolveTex,sampler_DissolveTex,i.uv).r;floatt=dissolvecutoff;clip(t);half4edge=UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props,_EdgeColor);halfwidth=UNITY_ACCESS_INSTANCED_PROP(Props,_EdgeWidth);half4final=lerp(edge,col,saturate(t/width));returnfinal;}ENDHLSL}}}```2)C控制脚本：```csharpusingUnityEngine;usingUnity.Mathematics;usingUnity.Collections;usingUnity.Jobs;usingUnity.Burst;publicclassBossDissolveCtrl:MonoBehaviour{[SerializeField]floatduration=2.4f;[SerializeField]Meshmesh;[SerializeField]Materialmat;[SerializeField]intpartsCount=8192;[SerializeField]floatgravity=9.8f;privateMatrix4x4[]matrices;privatefloat[]cutoffs;privateParticleSystemps;privatefloattimer;privateboolstarted;voidStart(){matrices=newMatrix4x4[partsCount];cutoffs=newfloat[partsCount];for(inti=0;i<partsCount;i++){matrices[i]=Matrix4x4.TRS(UnityEngine.Random.insideUnitSphere0.1f,quaternion.identity,Vector3.oneUnityEngine.Random.Range(0.05f,0.15f));cutoffs[i]=0;}ps=GetComponent<ParticleSystem>();started=true;}voidUpdate(){if(!started)return;timer+=Time.deltaTime;floatt=timer/duration;varjob=newUpdateJob{dt=Time.deltaTime,gravity=gravity,t=t,cutoffs=newNativeArray<float>(cutoffs,Allocator.T