北郵工圖期末試題及答案姓名：____________________

一、選擇題（每題2分，共20分）

1.下列哪個選項不是計算機圖形學的基本概念？

A.圖形

B.圖像

C.矢量圖

D.矢量

2.在二維圖形中，以下哪個不是常用的坐標系統？

A.笛卡爾坐標系

B.極坐標系

C.極坐標系統

D.直角坐標系

3.下列哪個選項不是圖形的幾何變換？

A.平移

B.旋轉

C.縮放

D.翻轉

4.下列哪個選項不是計算機圖形學中的基本圖形？

A.矩形

B.三角形

C.圓形

D.橢圓

5.下列哪個選項不是三維圖形的表示方法？

A.參數曲線

B.曲面

C.三角網格

D.二維圖像

6.下列哪個選項不是計算機圖形學中的渲染技術？

A.光照模型

B.模糊效果

C.紋理映射

D.圖像處理

7.下列哪個選項不是圖形的繪制工具？

A.鉛筆

B.鋼筆

C.橡皮擦

D.顏料

8.下列哪個選項不是計算機圖形學中的圖形存儲格式？

A.BMP

B.JPEG

C.GIF

D.SVG

9.下列哪個選項不是計算機圖形學中的圖形處理算法？

A.拼接算法

B.縮放算法

C.平移算法

D.旋轉算法

10.下列哪個選項不是計算機圖形學中的圖形顯示設備？

A.顯示器

B.打印機

C.掃描儀

D.鼠標

二、填空題（每題2分，共20分）

1.計算機圖形學是研究__________________的學科。

2.在二維圖形中，__________________坐標系統是最常用的。

3.計算機圖形學中的圖形變換包括__________________、__________________、__________________。

4.三維圖形的表示方法主要有__________________、__________________、__________________。

5.計算機圖形學中的渲染技術主要包括__________________、__________________、__________________。

6.圖形繪制工具主要有__________________、__________________、__________________。

7.計算機圖形學中的圖形存儲格式主要有__________________、__________________、__________________。

8.計算機圖形學中的圖形處理算法主要有__________________、__________________、__________________。

9.計算機圖形學中的圖形顯示設備主要有__________________、__________________、__________________。

10.計算機圖形學中的圖形輸入設備主要有__________________、__________________、__________________。

三、簡答題（每題10分，共30分）

1.簡述計算機圖形學的基本概念和主要研究內容。

2.簡述二維圖形和三維圖形的主要區別。

3.簡述計算機圖形學中的圖形變換和幾何變換的區別。

4.簡述計算機圖形學中的渲染技術的基本原理。

四、應用題（每題20分，共40分）

1.請設計一個簡單的二維圖形繪制程序，實現以下功能：

a)用戶可以通過鼠標繪制直線、矩形、圓形等基本圖形。

b)用戶可以設置圖形的顏色和線寬。

c)用戶可以保存繪制的圖形為文件。

d)程序應具備基本的錯誤處理機制。

2.請編寫一個三維圖形的旋轉算法，要求實現以下功能：

a)用戶可以輸入一個三維坐標點。

b)用戶可以選擇繞x軸、y軸或z軸旋轉。

c)用戶可以設置旋轉角度。

d)程序應輸出旋轉后的三維坐標點。

五、論述題（每題20分，共40分）

1.論述計算機圖形學在虛擬現實（VR）技術中的應用及其重要性。

2.論述計算機圖形學在動畫制作中的關鍵技術及其作用。

六、編程題（每題40分，共80分）

1.編寫一個程序，實現以下功能：

a)用戶輸入一個正方體的邊長。

b)程序計算正方體的表面積和體積。

c)程序繪制正方體的三維圖形。

2.編寫一個程序，實現以下功能：

a)用戶輸入一個二維平面上的點集。

b)程序計算點集的最小外接矩形。

c)程序繪制最小外接矩形和點集。

試卷答案如下：

一、選擇題答案及解析思路：

1.B.圖像

解析：計算機圖形學主要研究的是圖形的生成、處理和顯示，而圖像通常指的是靜態的視覺信息，不屬于圖形學的基本概念。

2.C.極坐標系統

解析：笛卡爾坐標系、極坐標系和直角坐標系是二維圖形中最常用的坐標系統，而極坐標系統是一個獨立的系統。

3.D.翻轉

解析：圖形的幾何變換通常包括平移、旋轉、縮放和剪切，翻轉不屬于基本的幾何變換。

4.D.橢圓

解析：計算機圖形學中的基本圖形通常包括點、線、矩形、三角形、圓形和橢圓等。

5.D.二維圖像

解析：三維圖形的表示方法包括參數曲線、曲面和三角網格，而二維圖像是靜態的圖像表示，不屬于三維圖形。

6.D.圖像處理

解析：計算機圖形學中的渲染技術包括光照模型、紋理映射和模糊效果等，而圖像處理通常指的是對圖像的編輯和增強。

7.D.鼠標

解析：圖形繪制工具通常包括鉛筆、鋼筆和橡皮擦等，而鼠標是圖形輸入設備。

8.D.SVG

解析：計算機圖形學中的圖形存儲格式包括BMP、JPEG、GIF和SVG等，其中SVG是一種基于XML的矢量圖形格式。

9.A.拼接算法

解析：計算機圖形學中的圖形處理算法包括拼接算法、縮放算法、平移算法和旋轉算法等，拼接算法用于將多個圖形拼接在一起。

10.C.掃描儀

解析：計算機圖形學中的圖形顯示設備包括顯示器、打印機、掃描儀等，而掃描儀是圖形輸入設備。

二、填空題答案及解析思路：

1.圖形的生成、處理和顯示

解析：計算機圖形學主要研究的是圖形的生成、處理和顯示，這是該學科的核心內容。

2.笛卡爾坐標系

解析：在二維圖形中，笛卡爾坐標系是最常用的坐標系統，它使用x軸和y軸來定義點的位置。

3.平移、旋轉、縮放

解析：圖形的幾何變換包括平移、旋轉和縮放，這些變換可以改變圖形的位置、方向和大小。

4.參數曲線、曲面、三角網格

解析：三維圖形的表示方法包括參數曲線、曲面和三角網格，這些方法可以用于描述復雜的三維形狀。

5.光照模型、紋理映射、模糊效果

解析：計算機圖形學中的渲染技術主要包括光照模型、紋理映射和模糊效果，這些技術用于模擬真實世界的光照和視覺效果。

6.鉛筆、鋼筆、橡皮擦

解析：圖形繪制工具主要有鉛筆、鋼筆和橡皮擦等，這些工具用于在圖形上繪制和編輯。

7.BMP、JPEG、GIF

解析：計算機圖形學中的圖形存儲格式主要有BMP、JPEG、GIF和SVG等，這些格式用于存儲和傳輸圖形數據。

8.拼接算法、縮放算法、平移算法

解析：計算機圖形學中的圖形處理算法主要有拼接算法、縮放算法、平移算法和旋轉算法，這些算法用于處理和操作圖形。

9.顯示器、打印機、掃描儀

解析：計算機圖形學中的圖形顯示設備主要有顯示器、打印機、掃描儀等，這些設備用于顯示和輸入圖形。

10.鼠標、鍵盤、觸摸屏

解析：計算機圖形學中的圖形輸入設備主要有鼠標、鍵盤、觸摸屏等，這些設備用于輸入圖形數據和操作。

三、簡答題答案及解析思路：

1.計算機圖形學是研究圖形的生成、處理和顯示的學科，它涉及到計算機科學、數學、藝術等多個領域。

2.二維圖形和三維圖形的主要區別在于它們的空間維度。二維圖形只有x軸和y軸，而三維圖形有x軸、y軸和z軸。

3.圖形的幾何變換是指對圖形進行平移、旋轉、縮放等操作，而幾何變換是指對圖形的形狀、大小和方向進行改變。

4.計算機圖形學中的渲染技術通過模擬真實世界的光照和視覺效果，將三維模型轉換為二維圖像。

四、應用題答案及解析思路：

1.由于應用題需要編寫程序，此處不提供具體代碼，但需要實現的功能包括圖形繪制、顏色和線寬設置、圖形保存和錯誤處理。

2.三維圖形的旋轉算法需要根據用戶輸入的坐標點、旋轉軸和旋轉角度，計算出旋轉后的坐標點，通常使用旋轉矩陣進行計算。

五、論述題答案及解析思路：

1.虛擬現實（VR）技術利用計算機圖形學創建一個三維虛擬環境，用戶可以通過頭戴式顯示器和手柄等設備與之互動，計算機圖形學在VR中的應用包括環境建模、實時渲染、交互設計等，對于提高用戶體驗和模擬真實場景至關重要。

2.動畫制作中的關鍵技術包括角色建模、運動捕捉、關鍵幀動畫、粒子系統等，計