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webgl 模拟试卷

坐标变换与矩阵基础专题测试

23 题 50 分钟 难度:★
  • 齐次坐标与四维向量: 齐次坐标对平移的表达能力以及 w 分量的透视意义
  • 模型矩阵与顶点变换: 使用模型矩阵把物体从局部坐标变换到世界坐标
  • 视图矩阵与相机位置: 使用视图矩阵把世界坐标转换到以相机为原点的坐标系
  • 透视投影矩阵配置: 使用透视投影矩阵设置视场角、宽高比与远近裁剪面
  • 正交投影适用场景: 使用正交投影实现 UI、2D 与等轴测场景的无透视渲染
  • 法线矩阵与向量变换: 使用逆转置矩阵正确变换法线向量避免非均匀缩放失真

试卷习题(23 题)

参考答案在文末
判断题
1
判断题

透视投影矩阵的 aspect 参数应使用画布的渲染缓冲尺寸计算,而不是 CSS 显示尺寸。

A

对

B

错

2
判断题

法线属于方向向量,在齐次坐标中其 w 分量应取 0,表示不受平移影响。

A

对

B

错

3
判断题

当模型矩阵包含非等比缩放时,必须使用模型矩阵左上 3x3 部分的逆转置矩阵来变换法线。

A

对

B

错

4
判断题

模型矩阵的典型拼接顺序是缩放、旋转、平移,顺序写反会导致位移基准出错。

A

对

B

错

5
判断题

正交投影不产生近大远小的效果,物体在画面上的大小与它到相机的距离无关。

A

对

B

错

6
判断题

在齐次坐标中,顶点位置写作 vec4(x, y, z, 1.0),方向向量写作 vec4(x, y, z, 0.0)。

A

对

B

错

7
判断题

视图矩阵是相机世界变换的逆矩阵,作用是把世界坐标转换到以相机为原点的坐标系。

A

对

B

错

单选题
8
单选题

透视投影矩阵的 near 参数设得过小,最可能带来什么问题?

A

画面完全不可见

B

深度缓冲精度大幅下降,远处容易出现深度冲突

C

物体大小不再随距离变化

D

纹理无法正常采样

9
单选题

齐次坐标中第四个分量 w 的主要作用是什么?

A

表示顶点的颜色透明度

B

让平移可以用矩阵乘法表达,并支持透视除法

C

表示顶点法线的方向

D

标记顶点属于哪个图元

10
单选题

使用 lookAt 构建视图矩阵时,通常需要提供哪三组信息?

A

相机位置、注视目标、上方向

B

视场角、宽高比、近远平面

C

缩放、旋转、平移

D

左、右、近三个平面

11
单选题

与透视投影相比,正交投影最显著的特点是什么?

A

物体近大远小,透视感强

B

物体大小与距离无关,平行线保持平行

C

支持景深模糊效果

D

只能绘制二维图形

12
单选题

透视投影矩阵中,决定画面视野宽窄(视角大小)的参数是哪个?

A

aspect

B

fovy

C

near

D

far

13
单选题

模型矩阵在渲染流程中的作用是什么?

A

把世界坐标转换到相机坐标系

B

把顶点从模型局部坐标系变换到世界坐标系

C

把裁剪坐标转换为屏幕像素坐标

D

计算法线所需的逆转置矩阵

14
单选题

以下哪类场景最适合使用正交投影?

A

三维产品展示,需要强烈纵深感

B

二维图表与需要像素对齐的 UI 层

C

需要景深模糊的写实场景

D

第一人称漫游场景

15
单选题

把世界坐标转换到以相机为原点的坐标系,由哪个矩阵完成?

A

模型矩阵

B

视图矩阵

C

投影矩阵

D

法线矩阵

16
单选题

模型矩阵描述的是物体在场景中的哪类信息?

A

位置、朝向与大小

B

只有位置

C

只有旋转

D

相机的视野范围

17
单选题

法线矩阵在数学上等于什么?

A

模型矩阵自身

B

模型矩阵的转置

C

模型矩阵左上 3x3 部分的逆的转置

D

视图矩阵的逆转置

多选题
18
多选题

关于正交投影,以下说法正确的是?

A

投影后 w 分量恒为 1,不产生透视收缩

B

深度值在可视范围内线性分布

C

常用于平行光的阴影贴图计算

D

正交投影下物体距相机越近看起来越大

19
多选题

关于法线的变换与光照计算,以下说法正确的是?

A

直接用模型矩阵变换法线时,非等比缩放会让法线不再垂直于表面

B

法线矩阵应在 CPU 端计算好后以 uniform 传入着色器

C

法线变换后需要归一化,因为缩放会改变向量长度

D

只要模型只做旋转和平移,就无法使用模型矩阵变换法线

20
多选题

关于齐次坐标,以下说法正确的是?

A

加入 w 分量后,平移可以写成 4x4 矩阵的最后一列参与乘法

B

透视投影会改写 w 分量,GPU 在裁剪后自动执行透视除法

C

顶点位置的 w 分量通常取 1.0

D

透视除法需要开发者手动实现,GPU 不会自动处理

21
多选题

关于视图矩阵与相机控制,以下说法正确的是?

A

相机位置与朝向的改变最终都体现在视图矩阵上

B

上方向与视线方向接近平行时,画面可能出现翻转或抖动

C

轨道相机通常固定使用世界 Y 轴作为上方向,并限制俯仰角

D

修改相机参数后不需要重新计算视图矩阵

22
多选题

关于透视投影的配置,以下说法正确的是?

A

常用的垂直视场角范围是 45 度到 60 度

B

near 必须大于 0,且应尽量取大以提升深度精度

C

画布尺寸变化后应同步重新计算投影矩阵与视口

D

把 near 设为 0 可以让近处物体显示得更清晰

23
多选题

关于模型矩阵的使用,以下说法正确的是?

A

同一份顶点数据可以通过不同的模型矩阵摆放到场景的多个位置

B

矩阵乘法不满足交换律,变换顺序会影响最终结果

C

静态物体的模型矩阵可以预先计算并缓存复用

D

物体的位移应通过逐帧修改顶点数据来实现

参考答案
1.正确 2.正确 3.正确 4.正确 5.正确 6.正确 7.正确 8.B 9.B 10.A 11.B 12.B 13.B 14.B 15.B 16.A 17.C 18.A;B;C 19.A;B;C 20.A;B;C 21.A;B;C 22.A;B;C 23.A;B;C
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