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11.计算机图形学的定义答：计算机图形学是研究在计算机中输入、表示、处理和显示图形的原理、方法及硬件设备的学科。几何计算专门研究几何图形信息（曲面和三维实体）的计算机表示、分析、修改和综合2.图形本质上是有线形、宽度、颜色等属性信息的图形元素的组合。抽象的图形的本质为：图形＝图元＋属性。几何计算是计算机图形学的基础。3.计算机图形学＝几何＋绘制。几何是表示，是输入。绘制是展现，是输出。4.计算机图形学、图像处理、计算几何之间的关系。答：计算机图形学的主要目的是由数学模型生成的真实感图形，其结果本身就是数字图像；而图像处理的一个主要目的是由数字图像建立数字模型，这说明了图形学和图像处理之间相互密切的关系。计算机几何定义为形状信息的计算机表示、分析与综合。随着计算机图形学及其应用的不断发展，计算机图形学、图像处理和计算几何等与图相关的学科越来越融合，且与应用领域的学科相结合，产生了诸如可视化、仿真和虚拟现实等新兴学科。5.计算机图形学开篇之作及其相关信息。答：1963年MIT的IvanE.Sutherland在他的博士论文“Sketchpad：一个人－机通信的图形系统”中首次提出“ComputerGraphics(计算机图形学)”，使用阴极射线管显示器和光笔，可交互式地生成简单图形。他本人被称为计算机图形学之父CRT显示设备的主要组成部件及其工作原理。答：CRT显示设备主要由电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统和荧光屏五部分组成。其工作原理是：高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会到达荧光屏的特定位置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就会亮了。CRT产生彩色的基本途径。答：CRT产生的色彩是发出不同颜色的荧光物质进行组合而得到的，每个像素由三个荧光点组成，这三个荧光点分别为发红、绿和蓝色光的三种荧光物质，有三支电子枪分别与这三个荧光点相对应。因为荧光点非常小而且充分靠近，所以我们看到的是具有它们混合颜色的一个光点。通过调节电子枪发出的电子束中所含电子的多少，可以控制击中的相应荧光点的亮度，因此以不同的强度击中荧光点，就能够在像素点上生成极其丰富的颜色。显示器缓存=分辨率×颜色比特数6.图形标准实现了哪些可移植性？提供了哪些接口？答：图形标准的制定是为了在不同的计算机系统和外设之间进行图形应用软件的移植。这种移植性包括应用程序在不同系统之间的可移植性、应用程序与图形设备的无关性、图形数据的可移植性和程序员层次的可移植性。为了实现这些可移植性，有三个接口必须实现统一标准：○1应用接口○2虚拟图形设备接口○3数据接口。五种开发技术的比较技术实现层次语言及其难易程度扩展性应用领域OpenGL底层（显卡）C/C++（难）厂商全面支持（好）三维设计软件ACIS底层（操作系统）C++（难）Windows平台（较好）三维造型和显示DirectX底层（操作系统）C++（难）Windows平台（差）三维游戏Java3D中间层（JVM）Java（较易）JavaSE标准扩展（好）网上三维显示实现VRML高层（网页）标记语言（容易）安装插件支持（一般）网上虚拟实现27.OpenGL的工作流程和原理。用C++实现OpenGL编程main函数的主要的语句（GLUT库函数及其调用次序）.答：OpenGL指令从左侧进入OpenGL，有两类数据，分别是由顶点描述的几何模型和由像素描述的位图、影像等模型，其中后者经过像素操作后直接进入光栅化。评价器(Evaluator)用于处理输入的模型数据，为下一步光栅化做好准备。显示列表(DisplayList)用于存储一部分指令，留待合适时间以便于快速处理。光栅化将图元转化成二维操作，并计算结果图像中每个点的颜色和深度等信息，产生一系列图像的帧缓存描述值，其生成结果称为基片(Fragment)。基片操作主要的有帧缓存的更新、测试、融合和屏蔽操作，以及基片之间的逻辑操作和抖动(Dithering)。程序：#includeglut.hvoidinit(void){glClearColor(1.0,1.0,1.0,0.0);//设置图形显示窗口为白色glMatrixMode(GL_PROJECTION);//设置投影参数gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);//设置投影面的大小}voidlineSegment(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//刷新显示窗口缓存glColor3f(1.0,0.0,0.0);//设置划线的颜色glBegin(GL_LINES);//指定线的参数glVertex2i(180,15);glVertex2i(10,145);glEnd();glFlush();//强制机器尽快执行OpenGL函数}intmain(intargc,char**argv){glutInit(&argc,argv);//初始化GLUTglutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);//设置显示模式glutInitWindowPosition(50,100);//设置显示窗口的大小和位置glutInitWindowSize(400,300);glutCreateWindow(“AnExampleOpenGLProgram”);//创建显示窗口init();//执行初始化过程glutDisplayFunc(lineSegment);//发送OpenGL图形到显示窗口glutMainLoop();//显示并等待return0;}常用的直线扫描转换算法有哪些？答：数值微分法(DDA)、中点画线法和Bresenham算法。38.正确使用OpenGL有关几何变换、投影变换以及视图变换的预定义常量、函数及其参数。答：几何变换：1)平移平移变换函数：voidglTranslate{fd}(TYPEx,TYPEy,TYPEz)三个函数参数就是目标分别沿三个轴向平移的偏移量。2)旋转旋转变换函数：voidglRotate{fd}(TYPEangle,TYPEx,TYPEy,TYPEz)函数中第一个参数是表示目标沿从点(x,y,z)到原点的方向逆时针旋转的角度，后三个参数是旋转的方向点坐标。3)缩放和反射变换函数如下：voidglScale{fd}(TYPEx,TYPEy,TYPEz)三个函数参数值就是目标分别沿三个轴向缩放的比例因子。投影变换：1)正射投影（OrthographicProjection）2）透视投影ivoidglFrustum(GLdoubleleft,GLdoubleRight,GLdoublebottom,GLdoubletop,GLdoublenear,GLdoublefar);iivoidgluPerspective(GLdoublefovy,GLdoubleaspect,GLdoublezNear,GLdoublezFar);视图变换：glViewport(GLintx,GLinty,GLsizeiwidth,GLsizeiheight);生成真实感图形的步骤。答：①构造各个物体的数学描述；②将各个物体安放在给定参考坐标系的三维空间中适当位置处，由此构成场景，并且选择所期望的观察场景的视点、视方向、视域；③给出各个物体的颜色信息；④将各个物体的数学描述和他们相关的颜色信息转化为屏幕上的像素信息。9.什么是消隐？消隐的分类。为什么要消除隐藏线？答：通过判别当前观察方向的可见线和可见面，然后只显示可见线与可见面可以消除图形的二义性简称消隐。分类：消除隐藏线和消除隐藏面。隐藏线的产生是因为在给定的观察方向下，某些棱(或棱的一部分)被表面多边形的遮挡成为不可见，因此要消除隐藏线10.面消隐算法的分类（代表性算法）及每一类消隐算法的伪代码和时间复杂度计算。答：⑴物空间算法：for(场景中的每一个物体){将其与场景中的其它物体比较，确定其表面的可见部分；显示该物体表面的可见部分；}⑵像空间算法for(窗口内的每一个像素){确定与此像素对应的距离视点最近的物体，以该物体表面该处的颜色来显示像素；}提高消隐算法的方法有哪些？答：提高消隐算法的方法有：利用连贯性、包围盒技术、背面剔除、区域分割技术、物体分层表示等。包围盒有哪些要求？答：(1)包围盒充分紧密包围着形体；（2）对其测试比较简单。4Z－Buffer算法的基本思想及特点、伪代码程序。答：基本思想就是在像素级上以近物取代远物，因此有利于硬件实现。由于除了帧缓冲器外，还有一个Z缓冲器，因此Z缓冲器消隐算法的实现需要较多的存储空间。伪代码程序：for(各个多边形){扫描转换该多边形；for(多边形所覆盖的每个像素(x,y)){计算该像素所对应多边形上的点在观察坐标系下的z坐标值Z(x,y)；if(Z(x,y)大于Z缓冲区在(x,y)处的值){Z缓冲区中(x,y)处深度值替换为Z(x,y)；帧缓冲区中(x,y)处亮度值替换为多边形在(x,y)处的亮度值；}}}简单光照模型理论及其相关知识。局部光照模型理论。整体光照模型。答：完整的简单局部光照模型:I=(1-Kt)(KaIa+fi(IdiKdcosθi+KsIsicosnsαi))+ItKtKt：透明度，表示物体表面上某点透过光线的比例Ka：环境反射系数，表示物体表面上某点对环境光的反射强度Kd：漫反射系数，表示物体表面上某点对漫反射光的反射强度fi：距离衰减量，表示第i个光源在物体表面某点上因距离远近而产生的衰减系数Ks：镜面反射系数，表示物体表面上某点对镜面反射光的反射强度。Ia：环境光强度，表示所有光源对环境光造成影响的总和。Idi：漫射光强度，表示第i个光源的漫射光强度。Isi：镜面光强度，表示第i个光源的镜面光强度。It：透射光强度，表示透明物体表面某点应该透射出的光强，这还决定于场景中其它物体的摆放。ns：镜面光指数，表示物体表面某点对镜面光的反射角度大小。21.纹理的分类及其相关定义。图像纹理和几何纹理的概念答：（1）图像纹理：将二维纹理图案映射到三维物体表面，绘制物体表面上一点时，采用相应的纹理图案中相应点的颜色值。（2）几何纹理：用数学函数定义随机高度场，生成表面粗糙纹理。11.图形的几何特征参数表示的优点。答：参数表示的优点：1）以满足几何不变性的要求。2）有更大的自由度来控制曲线、曲面的形状。3）对曲线、曲面进行变换，可对其参数方程直接进行几何变换。4）便于处理斜率为无穷大的情形，不会因此而中断计算。5）便于用户把低维空间中曲线、曲面扩展到高维空间去。6）规格化的参数变量t∈[0,1]，使其相应的几何分量是有界的，而不必用另外的参数去定义边界。7）易于用矢量和矩阵表示几何分量，简化了计算。ｎ次的Bezier曲线参数公式和其基函数。答：参数公式：]1,0[),()(,0ttBPtPniini5基函数：12.Bernstein基函数的性质中非负性、规范性、对称性和递推性及其证明。一次和二次Bezier曲线形式。答：非负性：规范性：证明：由二项式定理可知：对称性：证明：递推性：13.几何模型及形体描述的两个信息要素。几何模型两种类型。答：几何信息和拓扑信息。几何模型两种类型。表示几何形体的方法通常有三种：线框模型、表面模型和实体模型三维实体模型常用表示法。三维物体A可表示为：A={bA，iA}bA为物体A的边界点集；iA为物体A的内部点集。什么CAD/CAM以及CIMS？CAD/CAM系统的组成和功能。参数化设计。答：CAD/CAM是指计算机辅助设计/计算机辅助制造；CIMS是指计算机集成制造系统；一个CAD/CAM系统由硬件和软件两部分组成。硬件由计算机、外围设备和网络组成，软件分为两大类：支撑软件和应用软件。功能：几何造型；物性计算；有限元分析；优化设计；图形显示与处理；运动分析与仿真；数控加工；信息管理等。参数化设计：