计算机图形学基础-习题1

课本是《计算机图形学基础教程(第二版)》 孙家广 胡事民著
下列答案仅个人所答，正确与否，不做保证。

1、计算机图形学的主要研究内容是什么？
答：
一、计算机中图形的表示方法
二、利用计算机进行图形的“计算、处理和显示”的相关原理与算法

2、列举三个以上图形学的应用领域
答：
一、计算机艺术。如绘画、建模、渲染等。
二、计算机动画。如基于物理模型的计算机动画生成。
三、真实感图形实时绘制与自然景物仿真。如光学仿真、表面属性等。
四、用户接口。如图形化操作系统。
例如对于AB两物体，两物体的外型是什么样、两物体的“碰撞”效果如何、两物体的遮挡关系影响何方向光线结果等，通过一个鼠标点一点或者拖动的操作窗口就能直观改变显示结果。

3、一个图形系统通常由哪些图形设备组成？
答：
一、图形显示设备。如（阴极射线管）CRT显示器、（液晶）LCD显示器、（半导体发光二极管）LED显示器等。
二、图形处理器。即GPU，俗称显卡。
三、图形输入设备。如键盘、鼠标、触摸屏、数字化仪等。

4、图形和图像的区别是什么？
答：两者间的区别越来越模糊，多数时候也许并不区分。
图形含有几何属性，强调场景的几何表示，是由场景的几何模型和景物的物理属性共同组成的。
图像是计算机内以位图形式存在的灰度信息。

5、CRT显示器的原理是什么？
答：
原理就是其名称，阴极射线管。更具体地：高速的电子束由电子枪射出，在聚焦系统、加速系统、磁偏转系统作用下达到预期的荧光屏位置，使荧光屏对应位置的物质的电子由稳定的低能态转变为不稳定的高能态、并在短时间内重新回到稳定的低能态而发出荧光。

6、LCD有哪些技术指标？
答：仅列出基本的技术指标，如复杂光学指标与其各个标准就不列出来了。
一、可视角度。能看见清晰图像的最大角度，当然，是有标准的，如CR10、CR5。
二、点距。两液晶颗粒之间的距离。
三、分辨率。对于LCD显示器硬件来说，分辨率是指该设备的原生（真实）分辨率，即液晶颗粒数量，如2560×1600，软件系统对于非原生分辨率的需求，通过“缩放”实现。

7、有哪些常用的图形输入设备？
答：
现在大部分人常用的是鼠标和键盘。未来也许就是VR控制器了，直接脑机接口也有可能。

8、提出“计算机图形学”的一些基本概念和技术，确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位，从而被称为计算机图形学之父的是（ A ）
A. Ivan E. Sutherland  B. Pierre Bézie  C. Steven A. Coons  D. Bui-Tuong Phong

9、ACM SIGGRAPH 的最高奖是以（C）的名字命名的。
A. Ivan E. Sutherland  B. Pierre Bézie  C. Steven A. Coons  D. Bui-Tuong Phong

10、印刷业常用的颜色模型是（B）
A. RGB  B. CMY  C. HSV  D. 其他

11、在计算机图形学中，多边形的表示方法通常有（AC）
A. 顶点表示  B. 内角表示  C. 点阵表示  D. 外角表示
光栅图形学的一个基本问题就是把多边形的顶点表示转换为点阵表示，这种转换称为多边形的扫描转换

12、列举三种常见的颜色模型，简要描述其原理与特点。
答：
一、RGB颜色模型。采用三维直角坐标系。使用红、绿、蓝三种加性原色，各个原色复合在一起产生复合色，各原色强度相等时，产生由暗到明的白色，即不同灰度值。RGB颜色模型通常采用单位立方体表示，立方体的主对角线即为不同明暗的白色，（0，0，0）为纯黑色，（1，1，1）为纯白色，立方体其余六个顶点分别对应红、黄、绿、青、蓝、品红。可以理解为在黑色的基础上加入各强度的原色获得目标颜色。

二、CMY颜色模型，以红、绿、蓝的补色青、品红、黄这三种减性原色构成，通过这三种减性原色从白光中滤去某种颜色。CMY颜色模型对应的三维直角坐标系立方体与RGB几乎相同，但原点为白色而非黑色。可以理解为在白色的基础上减去各强度的原色获得目标颜色。

三、HSV颜色模型，主要面向用户。该模型对应于圆柱坐标系的一个圆锥形子集，坐标系往上为V轴、半径为S轴、旋转角为H，分别定义为亮度V、饱和度S、色度H。圆锥的底面朝上、为颜色模型的顶面，往下逐渐收缩为一点，整体呈现为一个倒置的圆锥。顶面V=1，包含RGB模型中的三个面：R=1、G=1、B=1。色度0°表示红色、120°表示绿色、240°表示蓝色，颜色与其补色相差180°。饱和度S取值从0到1，HSV颜色模型代表的色域是CIE色度图的子集，故S=1时的颜色纯度并非100%，毕竟还有V限制。圆锥顶点处V=0，H、S无定义，代表黑色；圆锥顶面中心点S=0、V=1，H无定义，代表白色，从该点到原点代表亮度渐暗的白色。任何V=1、S=1的颜色都是纯色。
RGB和CMY颜色模型的三维表示都是一块立方体，一般人看不见里面长什么样，引入亮度V，通过亮度V的控制，人能直观看见的颜色就多了