【计算机图形学】期末考试课后习题重点复习(第3-4章)
时间：2022-10-15 21:30:00
文章目录
- 第三章
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- 3.什么是用户模型？设计一个好的用户界面涉及哪些因素？
- 3.3 PHGS 和 GKS 图形软件的标准是什么？ 6 逻辑输入设备？试评估这个 6 逻辑分类方法。
- *3.4.说明定位、笔画、值、字符串、选择和拾取设备可以通过什么样的物理设备实现(至少三套方案)。
- 第四章
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- 4.1名词解释：
- 4.欧氏空间中的几何元素有哪些？怎么表达？
- 4.用正则集的概念简要描述实体的定义。
- *4.简单多边形欧拉公式满足什么条件？复杂多面体呢？
- *4.6.比较线框模型和实体模型的优缺点。
- *4.实现多边形表面模型的方法有哪些？
- **4.12试图说明什么是分形。
- **4.14用形状语法表示三维形状的特征是什么？
- **4.利用粒子系统表示三维形体的特征是什么？
- 【计算机图形学】期末考试课后练习重点复习(第1-2章)
- 【计算机图形学】期末考试课后练习重点复习(第3-4章)
- 【计算机图形学】期末考试课后练习重点复习(第5-8章)
陆枫/何云峰教材《计算机图形学(第三版)
答案是博主整理来的，并非自己答题。带*博主认为考试的可能性不大
文章中未涉及的问题可以留言更新
答案不同，欢迎指正
转载应指明出处。
第三章
3.什么是用户模型？设计一个好的用户界面涉及哪些因素？
用户模型（User Mode）它是用户界面设计的基础，它为用户提供了一个关于他处理的对象和作用于这些对象处理过程的概念模型。
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一个好的图形用户界面应有以下特点：
- 易于被用户理解和接受，用户可以快速掌握系统特征。
- 操作方便，使用方便。
- 高效、可靠、实用，保证用户在运行系统时经常高效工作，尽量减少错误。
3.3 PHGS 和 GKS 图形软件的标准是什么？ 6 逻辑输入设备？试评估这个 6 逻辑分类方法。
逻辑上分为六种：定位设备、笔画设备、数值设备、选择设备、拾取设备和字符串设备。
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定位设备在屏幕上互动指定一个点的坐标位置。
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笔画设备在屏幕上交互指定多个点的坐标位置，相当于多次使用定位设备。
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定值设备输入各种参数和数据。
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字符串设备输入字符串
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选择设备用于选择菜单选项、属性选项和构图对象形状。
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拾取设备用于选择场景中即将改变、编辑和处理的部分。
*3.4.说明定位、笔画、值、字符串、选择和拾取设备可以通过什么样的物理设备实现(至少三套方案)。
定位设备鼠标、操纵杆、跟踪球、空间球、数字仪触笔或手动标快等。
交互方式：当屏幕标记处于所需位置时，定位过程主要是将这些物理设备的位移转换为相应的屏幕光标的位移， 通过按下 上述设备上的按钮用于保存该点的坐标。
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笔画设备鼠标、操纵杆、跟踪球、空间球、数字仪触笔或手动标快等。
交互方式：将鼠标作为笔画设备，可将鼠标从端移到另一端，同时不断按下鼠标上的键，产生一系列坐标值。 多边形或曲线可以根据输入的坐标值产生。
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数值设备：任何带有数字键的键盘都可以用作定值设备。其次，拨号盘， 滑动电位器、跟踪球等设备的控制旋钮也可用作定值设备。
交互方式：
- 可通过旋转旋钮输入预定范围内的标量。例如，将旋钮从左到右旋转以增加值，然后从右到左减少值。
- 操纵杆、跟踪球和其他设备可以将压力或运动与标量范围进行比较，并将其转换为标量值。例如，从左到右移动以增加输入的标量值，反向移动减少标量值。
- 通过在屏幕上显示尺子、刻度盘、拉杆或按钮，也可以使用定位设备输入值。当尺子或刻度盘上的游标达到用户需要的值时，按下按钮输入此数字。
字符串设备：键盘、软键盘、笔画设备、语音设备等。
交互方式：
- 直接输入字符串，典型的设备是键盘。
- 通过定位设备模拟字符键盘输入软键盘；
- 通过识别软件输入笔画设备输入字符图形；
- 此时可以使用语音设备输入字符串 语音字典 操作员应首先阅读单词，并在机器上建立音频和单词比较 字典，在输入时典可以找到要输入的单词。
选择设备：键盘、笔画设备(电容笔)、语音设备(麦克风)等
交互方式：
- 按功能键实现用户想要的功能。
- 键盘上的每个键都可以通过重新定义应用程序来选择，这被称为热键模式。
- 通过确定屏幕光标位置，可以使用定位设备选择候选项。
- 语音选择、 笔画识别选择等。
拾取设备：与定位设备、选择设备等一致。
交互方式：
-使用定位设备。将屏幕上的光标移动到选定的对象上，然后按下相应的键，即指示拾取 此时，如果某个对象的包围，需要将光标位置与场景中每个图形对象的显示领域（包围矩形）进行比较 矩形包含光标坐标，找到这个拾取对象。
-指定拾取窗口。根据光标位置指定拾取窗口。该窗口以光标位置为中心，确定每个候选人的相交性。通过使拾取窗口适当小，可以找到唯一通过窗口的图形对象。
-矩形包围。矩形通过指定一组对角来确定(BOX)，完全包含在BOX内部的对象被拾取，所有的对象都被拾取BOX之外或与BOX相交对象被排除在外。
第四章
4.1名词解释：
*规则对象：指能用欧氏几何来描述的形状， 如点、直线、曲线、平面、曲面或实体等。
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*不规则对象：指欧氏几何无法描述的对象， 自然界丰富多彩的对象，如山、水、树、草、云、烟等。
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图形信息：对象， 构成对象的点， 线、 面的位置 图形信息与几何尺寸及其关系。
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非图形信息：表示这些对象图形的线， 颜色、 用于模拟和分析的亮度和质量 比重、 体积等数据， 非图形信息是相关对象。
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几何信息：形体在欧氏空间中的位置和大小。
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拓扑信息：各重量(点、边、面)的数量及其相互关系。
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*刚体运动：不要改变图形上任何两点之间的距离，也不要改变图形的几何运动。
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*拓扑运动：允许身体进行弹性运动，也就是说，在拓扑关系中，图形可以随意伸展和扭曲。但的每个点仍然是不同的点，不同的点不允许合并成一个点。
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拓扑等价：也就是说，一个图形的弹性运动可以使它与另一个图形重合。
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建模坐标系：用于定义基本的身体或图素。定义的每个身体或图素都可以有自己的坐标原点和长度单元。这里定义的身体和图素可以放在用户坐标系的指定位置。
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用户坐标系：用于定义用户的整体图形结构或最高层图形结构，调用后将各种子图和图素放在用户坐标系的适当位置。
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坐标系trong>：可在用户坐标系的任何位置、任何方向定义。它主要有两个用途：一是指定裁剪空间，确定形体的哪部分要显示输出；二是通过定义观察（投影）平面，把三维形体的用户坐标变换成规格化的设备坐标。
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二维流形：指的是对于实体表面上的任意一点，都可以找到一个围绕着它的任意小的领域，该领域与平面上的一个圆盘是拓扑等价的。
4.2欧氏空间中的几何元素包含哪些？如何表示？
点，线，面，环，体
点：一维空间中的点用一元组{t}表示；二维空间中的点用二元组{x,y｝或{x(t),y(t)｝表示；
三维空间中的点用三元组{x,y,z}或{x(t),y(t), z(t)｝表示， 通常用(t)、（x,y)、(x,y,z)来代替{t}、 {x,y}、{x,y,z｝。
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线：直线由其端点（起点和终点）定界；曲线由一系列型值点或控制点表示，也可用显式、 隐式方程表示。
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面：由一个外环和若干内环界定其范围。
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环：由有序、 有向边（直线段或曲线段）组成的面的封闭边界。
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体：
-从实际形体中选择出来，可用一些确定的尺寸参数控制其最终位置和形状的一组单元实 体， 如长方体、 圆柱体、 圆锥体、 圆环体和球体等。
-由参数定义的一条（或一组）轮廓线沿一条（或一组）空间参数曲线作扫描运动而产生的形体。
-用代数半空间定义的形体，在此半空间中点集可定义为{(x,y,z) I f(x,y,z)≤ 0}，此处的f 是不可约多项式， 多项式的系数可以是形状参数。 半空间定义法只适用正则形体
4.3利用正则集的概念简述实体的定义。
通过对边界表示的物体做正则集合运算可构造新的边界表示的物体。
对具有平面边界、曲面边界的物体进行集合运算的算法很多，算法的大致过程包括四个阶段，即：
-相交检测：预检查两个物体是否相交。
-计算交线：计算物体表面之间的交线。
-表面分类：对物体的表面分类。
-结果表示：获得正则集合运算结果物体的边界面之后，依据该边界表示所采用的数据结构，建立其边界表示。
*4.5简单多边形的欧拉公式满足什么条件？复杂多面体呢？
**简单多面体:**顶点数 V、边数 E 和面数 F满足关系 V-E+F=2。
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**复杂多面体:**令H表示多面体表面上孔的个数，G表示贯穿多面体的孔的个数，C表示独立的、不相连接的多面体数，则扩展后的欧拉公式为V-E+F-H=2(C-G)。
*4.6试比较线框模型和实体模型的优缺点。
线框模型：
优点：简单
缺点：
- 第一，用线框模型表示的三维形体常常具有二义性，
- 第二， 由于不存在面的信息，三维线框模型很容易构造出无效形体
- 第三，三维线框模型不能表示出曲面的轮廓线， 因而就不能正确表示曲面信息。
- 线框模型包含的信息有限，因此无法进行图形的线面消隐。
实体模型：
优点：可以很容易地产生具有真实感的实体图像， 便于自动生成数控加工数据和自动进行干涉检查，支持剖切、 物性分析以及有限元分析等.
缺点：
- 集合运算的中间结果难以用简单的代数方程表示，求交困难。
- CSG树不能显式地表示形体的边界，因而无法直接显示CSG树表示的形体。
解决缺点：光线投射算法
*4.7简述有哪些方法可实现多边形表面模型？
数据结构、多边形网格
**4.12试说明什么是分形儿何。
具有无限的自相似性的物体，即是指物体的整体和局部之间细节的无限重现。
**4.14利用形状语法表示三维形体有何特征？
将一组产生式规则应用到初始物体，从而增加与原形状协调的细节层次。给定一组产生式规则，形状设计者可以在从给定初始物体到最终物体结构的每一次变换中应用不同的规则。
**4.15利用粒子系统表示三维形体有何特征？
能够随时间变化，比如流动、翻腾、滴或膨胀等。微粒的大小和形状可随时间变化。其他性质，如微粒透明度、颜色和移动等，都可随机地变化。
