2025年数字媒体技术专业课程考试试卷及答案

2025年数字媒体技术专业课程考试试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在H.265/HEVC编码框架中，决定CTU最大尺寸的配置参数是A.Log2MinCbSizeB.Log2MaxCbSizeC.Log2MinTrafoSizeD.Log2DiffMaxMinCuChroma答案：B解析：Log2MaxCbSize直接控制编码树单元（CTU）的最大尺寸，标准取值16/32/64，对应64×64～256×256像素。2.WebGL2.0中，用于在顶点着色器与片段着色器之间传递逐顶点颜色数据的内置变量是A.uniformvec4color;B.attributevec4color;C.varyinglowpvec4color;D.outvec4color;答案：C解析：WebGL1.0使用varying，WebGL2.0仍保留该关键字以保持向下兼容；out虽为GLSL3.0语法，但在WebGL2.0的片元着色器中需配合in使用，故C最准确。3.在UnityDOTS架构下，SystemBase类中用于每帧更新的入口函数是A.OnUpdate()B.Update()C.OnCreate()D.OnStartRunning()答案：A解析：DOTS推荐重写OnUpdate()，由SimulationSystemGroup统一调度，保证与ECS世界时序一致。4.使用FFmpeg将4:2:08bitYUV转为RGB24，下列滤镜表达式正确的是A.format=rgb24B.scale=out_color_matrix=bt709C.scale=out_range=fullD.scale=out_color_matrix=bt601,format=rgb24答案：D解析：必须同时指定色彩矩阵与像素格式，否则可能默认bt601导致色偏；format滤镜负责实际转换。5.在数字图像隐写分析中，检测LSB匹配最敏感的高阶统计特征是A.RS（RegularSingular）B.ALE（AverageLaplacianEnergy）C.SPAM（SubtractivePixelAdjacencyMatrix）D.CALIC（ContextAdaptiveLosslessImageCompression）答案：C解析：SPAM通过建模差分邻接矩阵捕获隐写引起的二阶统计扰动，对±1嵌入尤其敏感。6.下列关于HDR10元数据的描述，错误的是A.MasteringDisplayColorVolume静态元数据包含RGB三基色坐标B.MaxFALL表示整段内容最大帧平均亮度C.MaxCLL表示整段内容最大亮度像素值D.动态元数据采用SMPTEST209410标准答案：D解析：ST209410为杜比视界私有动态元数据，HDR10仅使用静态元数据，无动态元数据。7.在基于物理的渲染中，GGX分布函数的“粗糙度”参数α与微表面法线分布D(h)的关系为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/(πcos⁴θ)答案：A解析：GGX即TrowbridgeReitz分布，公式A正确；C为Beckmann分布。8.使用WebXRAPI检测AR支持时，需检查的会话模式字符串是A.immersivearB.inlinearC.arcoreD.arkit答案：A解析：immersivear为WebXR标准定义的AR会话模式，inlinear仅用于2D叠加预览。9.在MPEGDASH自适应流中，表示段持续时间的属性是A.durationB.timescaleC.segmentTimeline@dD.@mediaPresentationDuration答案：C解析：segmentTimeline元素中的d属性（deltatime）直接给出段时长，单位由timescale决定。10.对一张4096×409616bit灰度图做二维FFT，其频谱直流分量位于A.(0,0)B.(2048,2048)C.(1,1)D.无直流分量答案：A解析：二维FFT直流分量始终位于频谱左上角(0,0)，若需居中需fftshift。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.下列技术可有效降低实时光线追踪噪声的有A.TemporalAAB.SVGF（SpatiotemporalVarianceGuidedFiltering）C.BRDFImportanceSamplingD.NEE（NextEventEstimation）E.BlueNoiseSampling答案：BCDE解析：TAA仅用于时域抗锯齿，不直接降噪路径追踪；其余均可降低方差。12.关于AV1编码工具，属于帧间预测的有A.WarpedMotionB.OBMC（OverlappedBlockMotionCompensation）C.PALETTED.GMV（GlobalMotionVector）E.IntraBC答案：ABD解析：PALETTE为屏幕内容编码帧内工具；IntraBC为帧内块复制，亦属帧内。13.在数字孪生城市可视化中，可用于LevelofDetail（LOD）切换策略的有A.屏幕空间误差阈值B.视锥体剔除C.网络带宽预测D.语义标签权重E.GPU内存占用反馈答案：ACE解析：视锥体剔除决定可见性而非LOD；语义权重用于渲染优先级，不直接控制几何简化。14.下列属于WebGPU着色语言WGSL原生支持的数据类型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矩阵，仅支持f32/f64矩阵。15.在基于NeRF的三维重建中，影响合成视图质量的关键因素包括A.方位角采样密度B.位置编码（PositionalEncoding）频率C.体渲染采样步长D.白背景假设E.相机畸变参数标定精度答案：ABCE解析：白背景假设仅影响透明度合成，对重建精度无直接影响。三、填空题（每空2分，共20分）16.在HDRPQ曲线（SMPTEST2084）中，当显示亮度L=1000cd/m²时，对应的Nits值与PQ码值之间的转换公式为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标准定义，L∈[0,10000]，PQ∈[0,1023]。17.使用CUDA实现双调排序（BitonicSort）时，一个线程块最多处理________个元素，若每线程处理两个元素且线程块大小为1024。答案：2048解析：1024线程×2元素=2048。18.在BlenderGeometryNodes中，将点云转为网格的节点名称是________。答案：PointDistribute+PointInstance+JoinGeometry（或MeshtoPoints之逆操作，官方14.0后新增PointstoMesh节点，答“PointstoMesh”亦给分）。19.若一副8bit图像的灰度直方图在灰度级k=128处出现峰值，使用Otsu阈值分割得到的阈值T与128的关系是________（>、=、<、不确定）。答案：不确定解析：Otsu按类间方差最大自动寻优，仅当双峰对称且方差相等时T≈128，否则偏移。20.在Three.js中，设置WebGLRenderer启用sRGB输出应调用方法________。答案：renderer.outputEncoding=THREE.sRGBEncoding;21.在OpenEXR文件格式中，用于存储深度信息的默认通道名称是________。答案：Z22.使用PyTorch实现Conv3d，输入张量形状为(N,C,D,H,W)，若kernel_size=(3,5,5)，padding=(1,2,2)，stride=(1,2,2)，则输出张量的尺寸为________。答案：(N,C,D,(H+4)/2,(W+4)/2)解析：D维：pad=1，kernel=3，stride=1，尺寸不变；H/W按公式⌊(x+2p−k)/s⌋+1。23.在WebRTC的GCC（GoogleCongestionControl）算法中，接收端计算单向延迟梯度使用的滤波器是________。答案：KalmanFilter解析：GCC采用卡尔曼滤波器估计延迟梯度，检测网络拥塞。24.在Substance3DDesigner中，将灰度高度图转为法线贴图的节点是________。答案：NormalMap25.若一个360°全景视频采用EquiAngularCubemap（EAC）投影，相比传统立方体投影，其像素采样均匀度提升约________%（填整数）。答案：25解析：EAC将赤道区域像素拉伸补偿，理论均匀度提升≈25%。四、简答题（每题8分，共24分）26.描述基于神经辐射场（NeRF）实现动态场景重建的“DeformableNeRF”核心思路，并指出其相比静态NeRF的额外网络模块及训练约束。答案：1)引入额外变形场网络Δx=FΨ(x,t)，将时刻t的观测空间坐标x映射到规范空间坐标x′=x+Δx；2)规范空间下仍沿用静态NeRF的密度σ与颜色c网络FΘ(x′,d)；3)损失函数除RGB重建Lrgb外，增加变形场正则Lreg=λ1‖Δx‖²+λ2‖∇xΔx‖²，抑制非刚性运动过大；4)为处理拓扑变化，部分方法引入稀疏关键帧选择或蒙皮权重分解；5)训练时联合优化Ψ与Θ，测试时固定Θ，仅输入新t即可渲染。解析：动态NeRF的关键是将时变观测注册到统一规范空间，正则项保证变形光滑，避免空空间漂移。27.说明在UnrealEngine5的Nanite虚拟几何系统中，如何实现“簇级（Cluster）遮挡剔除”与“GPUDriven渲染管线”协同工作，并给出簇投影误差度量公式。答案：1)预处理阶段将模型递归切分为簇树，每簇约128三角形；2)运行时CPU仅提交可见PVS（PotentiallyVisibleSet）簇列表，GPU端利用ComputeShader做两级筛选：a.视锥剔除：用簇包围球测试六平面；b.遮挡剔除：利用上一帧HZB（HierarchicalZBuffer）做GPUocclusionquery；3)簇选择基于屏幕空间误差σ=Δ·d/(r·λ)，其中Δ为簇在切平面上的几何误差，d为视距，r为簇半径，λ为屏幕像素阈值；4)若σ≤1，则选当前簇，否则下钻子簇；5)最终可见簇列表生成DrawCommandBuffer，采用GPUScene统一访问材质与顶点数据，实现零CPU端DrawCall。解析：误差公式保证LOD切换无跳变，HZB剔除减少Overdraw，GPUDriven避免CPU瓶颈。28.阐述在Web端实现“可微分JPEG”解码的技术难点，并给出一种基于TensorFlow.js的近似梯度方案。答案：难点：1)JPEG的量化与round操作不可微；2)色度下采样（4:2:0）涉及不可微的下采样网格选择；3)DCT系数的Zigzag扫描与霍夫曼解码为离散索引，无法反向传播。近似方案：1)前向路径：标准JPEG解码生成RGB图像I；2)反向路径：a.将量化表Q视为常数，对DCT系数Y′=Y·Q，构造伪梯度∂L/∂Y≈STE（StraightThroughEstimator）即∂L/∂Y′；b.对色度下采样，使用可微双线性插近似，定义“软下采样”S=AvgPool2D(chroma,2×2)；c.IDCT改用可学习1×1卷积近似，训练时固定权重为DCT基；3)在TensorFlow.js中，通过tf.customGrad注册JPEG解码算子，返回伪梯度；4)实验显示，在图像对抗攻击任务中，该近似梯度与真实梯度余弦相似度>0.92，可端到端优化。解析：STE+双线性插值兼顾效率与精度，使JPEG编码域亦可参与深度学习反向传播。五、计算与推导题（共21分）29.（11分）给定一个2D纹理，尺寸为1024×1024，纹素格式RGBA32F（每通道32bit浮点），采用三线性采样（mipmap滤波）。若GPU的纹理缓存行（cacheline）为128Byte，计算访问一个4×4像素块（屏幕空间）时，最坏情况下需多少次缓存行加载？假设：1)无压缩；2)访问mipmap层级L=2（尺寸256×256）；3)地址随机无局部性。答案：1)每纹素16Byte（4×4Byte），缓存行128Byte→每行可存8纹素；2)4×4块共16纹素，若地址完全随机，则每纹素落在不同缓存行；3)故需16次缓存行加载；4)若考虑bankconflict与对齐，实际GPU可能合并为8次，但题目问最坏，取16。解析：三线性采样在L=2层仍需8次取样（2×2×2），但缓存行为纹素粒度，故结果一致。30.（10分）在基于物理的相机模型中，已知镜头焦距f=50mm，传感器宽36mm，拍摄距离u=10m，光圈值F=2.8，像素尺寸p=5μm。求：1)景深近界Dn与远界Df（单位：m）；2)若将光圈缩小至F=8，重新计算Dn、Df，并给出景深增加比例。答案：1)超焦距H=f²/(F·c)+f，其中弥散圆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时，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：光圈缩小3档，景深扩大约3倍，与理论√F比例吻合。六、综合设计题（共20分）31.设计一套“云端协同”6DoFVR视频系统，要求：1)单眼分辨率4K@90Hz，FOV110°，采用分块FoV传输；2)网络带宽上限100Mbps，RTT20ms；3)支持30用户并发，服务器采用GPU集群；4)需给出：a)投影与编码方案；b)码率分配与缓存策略；c)端侧渲染管线；d)异常降级的QoE保障。答案：a)投影与编码：采用偏移立方体（OffsetCubemap）+赤道圆柱混合，减少极点冗余；每面切分为6×6块，共216块，每块256×256；对当前帧FoV内2