2025 年大学数字媒体技术（计算机图形学）下学期期末测试卷

2025年大学数字媒体技术（计算机图形学）下学期期末测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.计算机图形学中，用于描述物体几何形状的基本元素是（）A.像素B.面片C.顶点D.纹理2.以下哪种变换不属于二维图形的基本几何变换（）A.平移B.旋转C.透视投影D.缩放3.在多边形填充算法中，扫描线算法的主要思想是（）A.按行处理多边形B.按列处理多边形C.逐点处理多边形D.随机处理多边形4.纹理映射的作用是（）A.增加物体的颜色B.提高图形的分辨率C.为物体添加细节D.改变物体的形状5.贝塞尔曲线的控制点个数决定了曲线的（）A.阶数B.形状C.长度D.曲率6.三维图形的消隐算法主要用于解决（）A.图形的遮挡问题B.图形的颜色问题C.图形的纹理问题D.图形的变形问题7.在光线跟踪算法中，光线的传播方向是（）A.从光源到物体B.从物体到光源C.随机方向D.固定方向8.以下哪种图形格式不支持透明通道（）A.PNGB.JPEGC.BMPD.GIF9.计算机图形学中，用于表示物体表面材质的属性是（）A.颜色B.纹理C.光照模型D.以上都是10.图形渲染管线的最后一步是（）A.顶点处理B.光栅化C.片段处理D.显示输出二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题至少有两个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.以下属于三维图形建模方法的有（）A.多边形建模B.样条曲线建模C.实体建模D.过程建模2.二维图形的裁剪算法有（）A.Cohen-Sutherland算法B.Liang-Barsky算法C.中点分割算法D.扫描线算法3.光照模型中包含的光照类型有（）A.环境光B.漫反射光C.镜面反射光D.折射光4.以下哪些是图形处理单元（GPU）的特点（）A.高度并行性B.擅长处理图形数据C.具有专用的图形指令集D.适合处理复杂的逻辑运算5.数字媒体技术中常用的图像格式有（）A.TIFFB.PSDC.SVGD.EPS三、判断题（总共10题，每题2分，请判断下列说法的对错，在括号内打“√”或“×”）1.计算机图形学主要研究如何在计算机中表示、处理和显示图形。（）2.二维图形的旋转变换只需要绕一个固定点进行角度旋转。（）3.多边形填充算法中，扫描线与多边形的交点个数一定是偶数。（）4.纹理映射只能应用于平面图形，不能应用于三维物体。（）5.贝塞尔曲线一定经过其所有控制点。（）6.三维图形的消隐算法只需要考虑物体之间的遮挡关系。（）7.光线跟踪算法可以精确计算出物体表面的光照效果。（）8.PNG格式的图像在存储时会压缩图像数据以减少文件大小。（）9.计算机图形学中，物体的材质属性只影响物体的颜色显示。（）10.图形渲染管线中的各个步骤是相互独立的，没有先后顺序。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述二维图形几何变换的基本原理，并说明平移、旋转和缩放变换的矩阵表示。2.请解释纹理映射的概念，并说明其在数字媒体技术中的应用场景。3.光线跟踪算法的基本思想是什么？它与传统的光照模型相比有哪些优点？五、综合题（总共2题，每题20分）1.给定一个三角形的三个顶点坐标A(0,0)、B(1,0)、C(0,1)，要求对该三角形进行如下变换：先将其绕原点顺时针旋转45度，然后将其沿x轴正方向平移2个单位，最后将其放大2倍。请写出变换后的三角形顶点坐标，并画出变换前后的三角形图形。2.假设一个简单的场景中有一个球体和一个平面，球体的中心坐标为(0,0,2)，半径为r=1，平面方程为z=0。光源位于(1,1,3)，采用Phong光照模型。请描述如何计算球体表面某一点P的光照强度，并给出计算步骤和公式。答案：一、选择题1.C2.C3.A4.C5.A6.A7.A8.B9.D10.D二、多项选择题1.ABCD2.ABC3.ABC4.ABC5.ABCD三、判断题1.√2.×3.×4.×5.×6.×7.√8.√9.×10.×四、简答题1.二维图形几何变换基本原理是通过矩阵运算对图形顶点坐标进行变换。平移变换矩阵：[1,0,tx;0,1,ty;0,0,1]；旋转变换矩阵：[cosθ,-sinθ,0;sinθ,cosθ,0;0,0,1]；缩放变换矩阵：[sx,0,0;0,sy,0;0,0,1]。2.纹理映射是将纹理图像映射到物体表面，以增加物体细节。应用场景包括游戏场景中地面、墙面纹理，影视制作中人物皮肤、衣物纹理等，使虚拟场景更真实。3.光线跟踪算法从视点出发，沿光线方向递归跟踪与物体的交点及反射、折射光线。优点是能精确计算复杂光照效果，考虑多次反射折射，生成更真实光影效果，克服传统光照模型局限性。五、综合题1.旋转矩阵：[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]。平移矩阵：[1,0,2;0,1,0;0,0,1]。缩放矩阵：[2,0,0;0,2,0;0,0,1]。变换后坐标：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)画图略。2.计算步骤：1.计算点P到光源的向量L。2.计算点P到平面的法线向量N。3.计算入射角θ。4.计算漫反射系数kd，镜面反射系数ks。5.计算环境光强度Ia，漫反射光强度Id，镜面反射光强度Is。6.光照强度I=Ia+Id+Is。公式：L=光源坐标-P坐标N=(0,0,1)θ