课件计算机图形学计算机图形学的应用领域和发展趋势

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1、计算机图形学的应用领域和发展趋势一.应用领域图形学有很多应用领域，在这里我只举一例：机构CAD先进仿真方法研究。1.先进仿真关键技术1.1仿真的一般步骤仿真主要由系统抽象数学建模仿真实验结果分析等步骤组成如图1所示1.2面向对象的仿真方法在一般的仿真语言中数据与程序往往是不分的这种仿真研究方式导致仿真软件可重用性降低且仿真结果往往难以与真实系统对应起来因此先进的仿真技术应用面向对象的方法将数据与程序相分离即采用数据库技术将数据封装采用面向对象技术将仿真功能封装成可执行程序以使模型中实体完成的功能减到最少由于数据库和模块化程序接口具有开放性因此面向对象的数据驱动仿真技术具有程序可好

2、的重用性扩充性维护性等优点。图1仿真的基本步骤1.3智能仿真方法仿真与人工智能的结合将使仿真进入一个新的阶段智能化仿真虽然计算机的计算速度是大脑的一百万倍而其在智能领域的表现却很低下因此目前的仿真技术主要是对现实的重现能对未知情况进行预测的系统还很少将信息模糊处理并行运算智能与模糊计算相结合的信息处理方式融入仿真系统将是系统具有较好的智能化同时大大降低系统作出智能判别所须的计算量1.4计算机图形学技术在仿真中的应用计算机图形学涉及图元的输出二维几何变换三维物体的表示三维几何和建模变换可见面判别算法光照模型和面绘制算法计算机动画等关键技术其中计算机动画技术使运动过程的可视化成为现实

3、仿真动画设计按如下步骤进行：运动过程拆分、运动对象定义、关键帧描述、插值帧的生成在目前流行的三维图形软件如3Dsmax中已有较成熟的动画制作技术能很好地解决图元的输出二维几何变换三维物体的表示三维几何和建模变换可见面判别光照模型和面绘制计算机动画等问题但所制作的动画只能是预定义运动路径或观察路径无法解决实时交互和智能化设计问题参数化绘图技术为解决这一问题提供了途径2.曲柄连杆机构CAD仿真2.1机构CAD仿真的基本要求机构设计的难点在于直观地表现设计结果即直观地表现运动情况并能根据运动情况实时修改设计参数机构CAD仿真即根据设计表现机构的运动情况和受力情形然后根据运动情况实时修改

4、设计参数如此循环直到满足设计要求为止。2.2四连杆机构中的数据处理平面连杆机构能实现多种运动形式的转换和比较复杂的运动传递较大的力因此广泛应用于各种机械和仪器设备中［5］但平面连杆机构运动轨迹和压力角的计算比较复杂导致设计过程不直观给设计带来了不便。2・3人工智能技术在机构仿真中的应用平面连杆机构CAD仿真系统采用智能化技术能对仿真过程进行实时判别和汇报用以下简单规则判别曲柄是否存在1连杆不能是最短杆2最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和采用排序算法实现以上两条判断其中第一条很容易实现第二条实现方法如下设一数组将四连杆各杆长度賦给数组然后对数组排序将最小值与最大值之和

5、与另外两值之和进行比较即可假如杆长符合以上两条件则可产生曲柄连杆机构的运动动画否则将产生不能产生曲柄的信息并提出合理的修改建议平面四杆机构的主要参数是传动角急回特性死点位置仿真软件能实时汇报以上这些特性参数值。2.4参数化绘图方法实现运动过程可视化根据以上数学算式可计算出数据，调用重画函数向窗口发送窗口区更新信息以重画窗口从而产生动画效果2.5机构CAD仿真软件简介(1)平面连杆机构CAD仿真系统的功能(2)平面连杆机构CAD仿真系统是一个实时交互式仿真系统应用计算机动画技术使曲柄连杆机构的设计直观可靠可实时汇报机构的特性参数准确地反映曲柄连杆机构的急回运动等特性软件界面如图5所

6、示死点位尺，曲柄9机架兴血为,715”成2*2*28"廿程連比系数：1.72传功角，82°12*22"请綸入雾■二W5曲斬连杆机构实时交力罠代滇系蜒界曲AHU一1冷4・二、发展从20世纪80年代以来，超大规模集成电路的发展，为图形学的飞速发展奠定了物质基础。计算机的运算能力的提高，图形处理速度的加快，使得图形学的各个研究方向得到充分发展，图形学已广泛应用于动画、科学计算可视化、CAD/CAM.影视娱乐等各个领域。计算机图形学的理论和技术在不断发展，其应用前景将会更加引人注目，但有许多问题还有待于研究解决。信息工程学院计算机科学技术系03级4班黄亦佳1031001549