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1、诠解计算机图形学发展历程及应用摘要：综观计算机图形学的进展，我们发觉图形学的进展快速，而且仍在快速的向前进展。并且已经成为一门独立的学科，傲站在科学的前端，有着广泛的进展前景。关键词：图形实时绘制自然景物仿真计算机图形学(computergraphics，简称cg)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。简洁地说，计算机图形学的主要讨论内容就是讨论如何在计算机中表示图形、以及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。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的，
2、如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形。经过30多年的进展，计算机图形学已成为计算机科学中最为活跃的分支之一，并得到广泛的应用。本文将介绍计算机图形学的讨论内容、进展历史，应用和图形学前沿的方向。1计算机图形学的进展简史1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院(mit)旋风号(whirlwind)计算机的附件诞生了。该显示器用一个类似示波的阴极射线管(crt)来显示一些简洁的图形。在整个50年月，只有子管计算机，用机器语言编程，主要应用于科学计算，为这些计算机置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于预备和酝酿时期并称之为：“被动式图形学。1
3、963年，伊凡&8226;苏泽兰在麻省理工学院发表了名为画板的博士论文，它标志着计算机图形学的正式诞生。此前的计算机主要是符号处理系统，自从有了计算机图形学，计算机可以部分地表现人的右脑功能了，计算机图形学的建立意义重大。2计算机图形学的应用2.1计算机帮助设计与制造cAn/cAn是计算机图形学在工业界最广泛，最活跃的应用领域。计算机图形学被用来进行土建工程，机械结构和产品的设计，包括设计飞机、汽车、船舶的外形和发电厂、化工厂等的布局以及电子线路、电子器件等。有时，着眼于产生工程和产品相应结构的精确图形，然而更常用的是对所设计的系统，产品和工程的相关图形进行人机交互设计和修改，经过反复的选代设
4、计，便可利用结果数据输出零件表、材料单、加工流程和工艺卡，或者数据加工代码的指令。在电子工业中，计算机图形学应用到集成电路、印刷电路板，电子线路和网络分析等方面的优势十分明显。在网络环境下进行异地异构系统的协同设计，已成为cAD领域最热门的课题之一。现代产品设计已不再是一个设计领域内孤立的技术问题，而是综合了产品各个相关领域，相关过程，相关技术资源和相关组织形式的系统化工程。cAD领域另一个特别重要的讨论领域是基于工程图纸的三维形体重建。三维形体重建是从二维信息中提取三维信息，通过对这些信息进行分类，综合等一系列处理，在三维空间中重新构造出二维信息所对应的三维形体，恢复形体的点、线、面及其拓扑
5、关素，从而实现形体的重建。2.2科学计算可视化目前科学计算可视化广泛应用于医学，流体力学，有限元分析，气象分析当中。尤其在医学领域，可视化有着宽阔的进展前途。依靠精密机械做脑部手术是目前医学上很热门的课题，而这些技术的实现的基础则是可视化。当我们做脑部手术时，可视化技术技术将医用ct扫描的数据转化成图象，使得医生能够看到并精确的判别病人的体内患处，然后通过碰撞检测一类的技术实现手术效果的反馈，关心医生胜利完成手术。我们利用了可视化技术。天气气象站将大量数据，通过可视化技术转化成形象逼真的图形后，经过认真的分析就可以清楚的预见几天后的天气状况。2.3图形实时绘制与自然景物仿真重现真实世界的场景叫
6、做真实感绘制。真实感绘制主要是模拟真实物体的物理属性，简洁的说就是物体的样子，光学性质，外表的纹理和粗糙程度，以及物体间的相对位置，遮挡关系等等。在自然景物仿真这项技术中我们需要过行消除隐藏线及面、明暗效应、颜色模型、纹理、光线跟踪，辐射度等工作。这其中光照和外表属性是最难摸拟的。而且还必需处理物体外表的明暗效应，以便用不同的色彩灰度来增加图形的真实感。自然景物仿真在几何图形、广告影视、指挥掌握，科学计算等方面应用范围很广。除了建筑计算机可实现的逼真物理模型外，真实感绘制还有一个讨论重点是讨论加速算法，力求能在最短的时间内绘制出最真实的场景。2.4计算机动画随着计算机图形和计算机硬件的不断进展
7、，计算机动画应运而生。事实上动画也只是生成一幅幅静态的图象，但是每一幅都是对前一幅小部分修改，如何修改便是计算机动画的讨论内容，这样，当这些连续播放时，整个场景就动起来。早期的计算机动画灵感来源于传统的卡通片，在生成几幅被称作“关健帧，连续播放时2个关健帧就被有机的结合起来了。计算机动画内容丰富多彩，生成动画的方法也多种多样，比方基于特征的图象变形，二维样子混合，轴变形方法，三维自由形体变形等。近年来人们普遍将留意力转向基于物理模型的计算机动画生成方法。这是一种崭新的方法，该方法大量运用弹性力学和流体力学的方程进行计算，力求使动画过程表达出最适合真实世界的运动规律。然而要真正到达真实运动是很难
8、的，比方人的行走或跑步，要实现很自然的人走路的画面，计算机方程特别冗杂和计算量极大，基于物理模型的计算机动画还有很多内容需要进一步讨论。2.5计算机艺术用计算机从事艺术创作，计算机图形学除了广泛用于艺术品的制造，如各种图案、花纹及传统的油画、中国国画等。还胜利的用来制造广告、动画片甚至电影，其中有的影片还获得了奥斯卡奖。这是电影界最高的殊荣。目前国内外不少人士正在研制人体模拟系统，这使得在不久的将来把历史上早已去世的有名影视明星重新搬上新的影视片成为可能。这是一个传统的艺术家无法实现也不行想象的。3计算机图形学进展前景综观计算机图形学的进展，我们发觉图形学的进展快速，并且已经成为一门独立的学科
9、，傲站在科学的前端。计算机图形学的已经应用到各个领域。比方计算机帮助设计与制造，自然景物仿真和计算机动画。在我们的生活处处可见，使我们的生活变的绚丽多彩。还有将可视化用于天气预报，使气象预报越来越精确；用于地质堪探，使地质学家可以发觉新资源；用于医学做一些精密的手术提高了人们的寿命等。总之计算机图形学的应用给人类带来了许多好处，在促进人们物质水平提高的同时，也给我们带来的精神上的享受。当然，计算机图形学在某些领域的进展还未成熟，需要图形学工作者再接再厉，不断完善它的缺乏之处。从长远来看。计算机图形学有着广泛的进展前景，而且将在人们的生活中起着越来越重要的作用。本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页