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計算機的圖形技術(shù)及其應用
作為一種視覺(jué)媒體，計算機圖形技術(shù)不僅為人們提供了一種獨特的藝術(shù)表現形式及其空間，還為設計師們的創(chuàng )意發(fā)揮帶來(lái)了極大的便利。下面是YJBYS小編為大家搜索整理的關(guān)于計算機的圖形技術(shù)及其應用，歡迎參考閱讀，希望對大家有所幫助!想了解更多相關(guān)信息請持續關(guān)注我們應屆畢業(yè)生培訓網(wǎng)!
計算機圖形技術(shù)始于上個(gè)世紀60年代初期，是由圖形學(xué)奠基人美國麻省理工學(xué)院的I・E・Sutherland首次提出的。從此，計算機圖形技術(shù)由被動(dòng)轉變?yōu)橹鲃?dòng)，并得到了迅速的發(fā)展，已經(jīng)成為人機交互中十分重要的手段之一。特別是光柵圖形顯示器的出現，其以豐富的色彩、真實(shí)的圖像及低廉的價(jià)格后來(lái)者居上，為計算機圖形技術(shù)的廣泛應用開(kāi)辟了嶄新的道路。如今，計算機圖形技術(shù)已經(jīng)在醫學(xué)、經(jīng)濟管理、生產(chǎn)加工以及藝術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的發(fā)展和應用。
一、計算機圖形技術(shù)及有關(guān)內容分析
作為一門(mén)新興技術(shù)，計算機圖形技術(shù)主要是以物體在計算機中的模型為依據，通過(guò)計算機的處理產(chǎn)生物體真實(shí)或想象的圖形。計算機圖形產(chǎn)生的過(guò)程和拍照過(guò)程十分相似，都需要對物體進(jìn)行拍照，該物體首先必須真實(shí)存在;而要想在計算機內產(chǎn)生其圖形，需先構造其模型，然后對模型進(jìn)行一系列的變換和處理，并將其展示于顯示屏上。也就是說(shuō)，計算機圖形技術(shù)需要解決的是造型與繪制兩方面的問(wèn)題。而造型技術(shù)主要包括兩個(gè)方面：幾何造型技術(shù)與分形幾何造成技術(shù)。
(一)幾何造型技術(shù)
此技術(shù)主要針對的是規則形體的造型，例如二次曲面體、平面多面體及自由曲面體等等。對物體幾何模型構建過(guò)程中，必須包括兩大方面的信息，一是幾何方面的信息，二是拓撲結構方面的信息。其中，幾何信息主要指的是物體的幾何形狀及其空間分布位置等信息，拓撲信息主要指的是各部分之間的關(guān)系。對于幾何造型而言，其主要包括如下兩個(gè)分支，即曲面造型與實(shí)體造型。就造型的歷史而言，這兩種造型相互獨立、平行地發(fā)展，并互為支持和補充。而曲面造型研究的是曲線(xiàn)及曲面的表示，以及曲面求交、局部修改與顯示等問(wèn)題，有關(guān)實(shí)體造型主要研究的是復雜程度較高的三維形體造型問(wèn)題，有關(guān)幾何及拓撲信息十分完備。如今，較為常用的方法是將復雜的形體經(jīng)布爾運算以簡(jiǎn)單提體素構成產(chǎn)生，其中較為重要的計算方法是離散法造型，其采用平面多面體對體素進(jìn)行表示，并大大簡(jiǎn)化了布爾運算過(guò)程，但是，這樣一來(lái)加大了面、面相交的計算量，因此，產(chǎn)生了拓撲分類(lèi)等方面的問(wèn)題，目前，拓撲分類(lèi)相關(guān)問(wèn)題一直處于探討之中。
(二)分形幾何造型技術(shù)
由于自然界中多數三維實(shí)體屬于不規則形體，因此，無(wú)法采用歐式幾何進(jìn)行定義，而計算機動(dòng)畫(huà)及藝術(shù)應用過(guò)程中勢必要涉及到自然景物的描繪等方面，可使用分形幾何造型技術(shù)。依據這種分形思想，通過(guò)簡(jiǎn)單模型以及少量可調參數即可對某一大類(lèi)物體進(jìn)行表示，通過(guò)不斷改變有關(guān)參數，遞歸調用此模型即可逐步生產(chǎn)具有龐大數據量的物體。此為一種過(guò)程式的模擬方式，也稱(chēng)數據放大技術(shù)，利用此造型技術(shù)可進(jìn)行各種物體的構造。此為，還有一種對不規則物體進(jìn)行模擬的技術(shù)，即粒子系統技術(shù)。粒子系統主要是通過(guò)許多形狀較為簡(jiǎn)單的微小粒子來(lái)對不規則物體進(jìn)行表示，通過(guò)其生命系統能夠產(chǎn)生許多運動(dòng)變化的畫(huà)面，例如，可對細胞分裂的過(guò)程進(jìn)行描述，也可對動(dòng)態(tài)自然景象進(jìn)行模擬等等。
二、計算機圖形技術(shù)的應用分析
(一)計算機輔助設計及制造
CAD/CAU如今已經(jīng)成為計算機圖形中最為活躍，應用最為廣泛的領(lǐng)域。此技術(shù)主要負責用于土建、機械結構以及產(chǎn)品設計方面，包括飛機、汽車(chē)、船舶外形的設計，發(fā)電廠(chǎng)及化工廠(chǎng)的布局，以及電子器件及其線(xiàn)路等方面。在電子工業(yè)中，計算機輔助設計及制造技術(shù)被廣泛應用于電子線(xiàn)路、集成電路、網(wǎng)絡(luò )分析、印刷電路板等方面，并具有較強的優(yōu)勢。對于規模較大、復雜程度較高的集成電路板而言，根本無(wú)法手工進(jìn)行設計和繪制，而此技術(shù)不僅可以對其進(jìn)行設計及畫(huà)圖，還可以短時(shí)間內將其完成，并將結果送至后續工藝加工和處理。美國甚至將CAD系統用于飛機整體的設計及模擬過(guò)程中，包括飛機外型的設計、零部件的安裝及其檢驗等方面。
(二)科學(xué)計算的可視化
隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展以及數據量的逐步增加，有關(guān)數據的分析及處理過(guò)程越來(lái)越難，若能將這些數據采用圖形的形式進(jìn)行表示，即可解決這些問(wèn)題。隨著(zhù)科學(xué)計算可視化(VSC)的誕生到如今，VSC已經(jīng)在醫學(xué)、氣象分析、流體力學(xué)及有限元分析中得到了廣泛的應用。特別是在醫學(xué)領(lǐng)域中，可視化已經(jīng)得到了廣闊的發(fā)展�？梢暬夹g(shù)可以將醫用CT掃描數據直接轉化成三維圖像，這樣一來(lái)，醫生可以看到并對病人患處進(jìn)行準確判斷。
(三)真實(shí)感繪制
在計算機對真實(shí)世界場(chǎng)景進(jìn)行重現方式即所謂的真實(shí)感繪制，其可對真實(shí)物體的物理屬性進(jìn)行模擬，此外，此技術(shù)對于研究加速算法也十分有用，可在最短的時(shí)間內對最真實(shí)的場(chǎng)景進(jìn)行繪制，例如求光線(xiàn)跟蹤的加速等。
(四)計算機動(dòng)畫(huà)
隨著(zhù)計算機圖形技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿(mǎn)足于高質(zhì)量的靜態(tài)場(chǎng)景，因此，計算機動(dòng)畫(huà)應運而生。其實(shí)，計算機動(dòng)畫(huà)也是一幅幅靜態(tài)圖像所生成的，但是每幅都對前一幅進(jìn)行一定程度的修改，至于如何進(jìn)行修改是計算機動(dòng)畫(huà)需要研究的主要內容，當靜態(tài)畫(huà)面連續進(jìn)行播放時(shí)，整個(gè)場(chǎng)景即變成動(dòng)畫(huà)了。近些年來(lái)，人們開(kāi)始將注意力轉向以物理模型為基礎的計算機動(dòng)畫(huà)的生成方面上來(lái)。此法通過(guò)對彈性力學(xué)及流體力學(xué)方程進(jìn)行大量運算和計算，將動(dòng)畫(huà)過(guò)程表現出了真實(shí)世界的運動(dòng)規律。
三、結語(yǔ)
計算機圖形技術(shù)以其方便、快捷等優(yōu)勢為工業(yè)、醫藥行業(yè)、機械設計及藝術(shù)設計等方面提供了十分強大的技術(shù)表現手段。由此可見(jiàn)，計算機圖形技術(shù)已經(jīng)成為藝術(shù)創(chuàng )作的主要工具，并提供了多種多樣的創(chuàng )作途徑以及制作空間，賦予了更多更為廣泛的意義。
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