计算机图形学的研究与发展

《计算机图形学的研究与发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机图形学的研究与发展摘要：计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。计算机图形学的应用已经深入到真实感图形、科学计算可视化、虚拟现实、计算机美术与设计、计算机动画艺术、智能CAD、并行处理技术等领域。介绍了计算机图形学的发展历史、应用和发展前景。与此同时计算机图形学教学与实践也进入到融合CDIO教育理念的“计算机图形学”课程教学、利用概念图技术改进计算机图形学教学、抓好实验环节促进理论学习和动手能力的提高计算机图形学课程教学多样化教学阶段。关键词：计算机图形学；可视化;研究前沿；VC编程

2、；并行处理；教学模式；课程实践；引言：计算机图形学（以下简称图形学）是计算机科学中最为活跃的一门学科，同时也是计算机专业非常重要的一门专业课程，其应用已经深入到社会的各个领域。但由于该课程与数学的联系非常紧密，理论难度大，且总的学时非常有限，如果某些教学环节处理不好，将会造成学生厌学的后果，严重影响教学质量。在教学过程中，如何紧紧立足本科层次计算机专业的人才培养目标，合理安排教学内容，利用有效的教学模式，处理好课时少与内容多的矛盾、理论与实践的矛盾、学发展与社会应用的矛盾，是各高校图形学教学工作者必须面临的一个重要课题1计算机图形

3、学简介计算机图形学的主要研究内容就是如何在计算机中表形，以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原算法。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分类，一类是基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形计算机图形学主要的一个目的就是要利用计算机产生赏心悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景何表示，再用某种光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质的光照明效果。所以计算机图形学与计算机辅助几何设着密切的关系。事实上

4、，图形学也把可以表示几何场景的曲面造型技术和实体造型技术作为主要的研究内容，同时，真图形计算的结果是以数字图像的方式提供的，计算机图形就和图像处理有着密切的关系。计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线面造型、实型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，以及科学可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。2计算机图形学的发展1963年，伊凡·苏泽兰（IvanSutherland）在麻省理工学了名为《画板》的博士论文，它标志着计算机图形学的正生。至今已有三十多年的历史。此前的计算机主

5、要是符号处统，自从有了计算机图形学，计算机可以部分地表现人的右能，所以计算机图形学的建立具有重要的意义。3计算机图形学的应用及研究前沿3．1科学计算可视化科学计算的可视化是发达国家20世纪80年代后期提出并发展起来的一门新兴技术，它将科学计算过程中及计算结果的数据转换为几何图形及图像信息在屏幕上显示出来并进行交互处理，成为发现和理解科学计算过程中各种现象的有力工具。3．2虚拟现实虚拟现实，也有人称之为虚拟环境（VirtualEnvironment），是美国国家航空和航天局及军事部门为模拟而开发的一门高新技术，它利用计算机图形产生器

6、，位置跟踪器，多功能传感器和控制器等，有效地模拟实际场景和情形，从而能够使观察者产生一种真实的身临其境的感觉。虚拟环境由硬件和软件组成，硬件部分主要包括：传感器（Sensors）、印象器（Efeeter）和连接侍感器与印象器产生模拟物理环境的特殊硬件。利用虚拟现实技术产生虚拟现实环境的软件需完成3个功能：建立作用器（Actors）以及物体的外形和动力学模型；建立物体之间及周围环境之间按照牛顿运动定律所决定的相互作用；描述周围环境的内容特性。3．3计算机美术与设计应用与普及阶段（1984年以来）。以微机和工作站为平台的个人计算机图形

7、系统逐渐走向成熟，大批商业性美术（设计）软件面市；以苹果公司的MAC机和图形化系统软件为代表的桌面创意系统被广泛接受，CAD成为美术设计领域的重要组成部分。3．4计算机图形学与VC编程结合将两者结合起来可以起到互补的作用。从编程的角度来看，计算机图形学为VC编程提供了大量现成的、适合现阶段学生练习的编程思想，学生进行编程实践训练有了目标;从学习计算机图形学课程的角度来看，要完成图形学编程任务需要深入思考算法，程序执行的结果可以迅速、直观地验证对算法的理解是否正确。将计算机图形学与VC编程紧密结合起来，可以同时提高这两门课的学习质量

8、，对于学生打好基础、提高编程能力有直接的3．5计算机并行处理由于计算机图形学的迅速发展及图形学这一领域本身的要求，如数据多、计算量大、.速度要求高等，因此并行处理引人图形学成了必然的趋势.对于CAD、三维动画和仿真些需要高速计算能力的应用领域，要获