计算机图形学论文

《计算机图形学论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机图形学论文（3页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、计算机图形学论文学号:2010137238姓名：黄锋 专业：信计背景：学习了半学期的计算机图形学，虽然不是学到很多的关于编程方面的东西，但是也不孙白学，也能勉强说得上简简单单的懂得一些，以下将从概念，发展，内容，利用三个方面进行简单而不算成熟的描述。计算机图形学的概念： 计算机图形学，顾名思义就是利用计算机对图形进行操作，亦或是对生活中的事物在经过人工的数学建模以后利用计算机将那些不便理解的数字、矩阵、符号等变换成我们能够十分轻松理解的在计算机显示器上显示的图形，甚至是图像！但按照书本上的比较官方的说法就是：计算机图形学是一种使用图形生成原理和算法将二维或三维图形转化成光栅化的计算机显示的学科

2、。明显，它就是关于图形图像的一门科学，而关于图形和图像的区别，或许还是很多人不能够明确区分的。我且简介一下，首先是我们要明白图形是有两类的：一类是基于线条表示的几何图形，另一类是基于光照、材质和纹理映射表示的真实感图形。图形的表示方法有两种：一是参数法，参数法是在设计阶段采用数学建模时用形状参数和属性参数描述图形的方法；二是点阵法，点阵法是在实现阶段用具有颜色信息的像素点阵来表示图形的一种方法。前者描述的图形就是传统上的图形，而后者所描述的一般称为图像。一方面,作为一个学科,计算机图形学在图形基础算法、图形软件与图形硬件三方面取得了长足的进步,成为当代几乎所有科学和工程技术领域用来加强信息理解

3、和传递的技术和工具。另一方面,计算机图形学的硬件和软件本身已发展成为一个巨大的产业计算机图形学的发展：计算机图形学的诞生可以追溯到20世纪60年代，该学科的发展与计算机硬件的技术的发展是密不可分的。首先是SAGE于1957年投入运行，虽然这个系统于此世纪中期就停止，但该系统可以作为一个雏形预示着交互式图形生成技术的诞生。直到1963年Ivan E.Sutherland 的论文Sketchpad:一个人际通信的图形系统的完成，正式确立了计算机图形学作为一个崭新学科的独立地位，而今计算机图形学作为一门学科已经独立存在四十多年了。20世纪70年代，由于光栅扫描显示器的诞生，20世纪60年代就已萌芽的

4、光栅图形学算法迅速地发展起来，区域填充、裁剪和消隐等基本图形概念及其相应算法纷纷产生，图形学进入一个全盛的发展时期。在此后的时间里，各种关于计算机图形学的新东西诞生：20世纪70年代，真实感图形和实体造型技术的产生，1970年Bouknight大的光反射模型，1971年Gouraud的双线性光强插值模型，1975年Phong著名的双线性法向插值，1980年光透视模型另外不得不提的便是图形显示器的发展及其工作原理。图形显示器的发展经历了随机扫描显示器、直视存储管显示器及目前广泛使用的光栅扫描显示器，在此只提及光栅扫描显示器。光栅扫描显示器是画点设备，此处需说明阴极射线管(cathode ray

5、tube,CRT)，阴极射线管有五部分组成：电子枪、聚焦系统、偏转系统、荧光粉层和玻璃外壳，其工作原理是：CRT通电后灯丝发热，阴极被激发射出电子，点在受到控制栅的调节形成电子书，电子束经聚焦系统聚焦以后以高速轰击荧光屏，荧光，粉层被激发后发出辉光形成一个光点，偏转系统可以控制电子束在指定的位置上轰击荧光屏，整个荧光屏依次扫描完成后图像显示完成。由于荧光粉具有余辉特性-电子束停止轰击荧光屏后，荧光粉的亮度并不是立即消失，而是按指数规律衰减，图像逐渐变暗，为了得到亮度稳定的图像，电子枪需要不断地根据帧缓冲的内容轰击荧光屏，反复重回同一帧图像，即不顿刷新屏幕，但是与此同时，产生的图形会出现走样的现

6、象，所以还需进行反走样处理，对于彩色图像的显示，则需要彩色光栅显示器，该显示器的每个像素有成三角形排列的红、绿、蓝三原色的3个荧光点组成，另需3支电子枪与之对应，又叫“三枪三束显示器”。除此之外还有各种显示器：液晶显示器、等离子显示器、三维显示器。计算机图形学的内容：计算及图形学的研究内容十分的广泛，其内容也是相当丰富的，有：基本图形的扫描转换中的Bresenham算法，还有针对走样现象的反走样技-硬件技术(提高显示器的分辨率)和软件技术(改进软件算法)；多边形的填充中的有效边表填充算法、边缘填充算法区域填充算法(又有四邻域填充和八邻域填充)；二维变换中的平移变换、比例变换、旋转变换、错切变换

7、以及裁剪中的Cohen-Sutherland直线段裁剪算法和中点分割直线段裁剪算法、梁友栋-Barsky直线段裁剪算法；三维变换中的平移变换、比例变换旋转变换、反射变换以及错切变换和投影中的平行投影、透视投影等，其中的透视投影我们在生活中很多的地方都可以看见，例如，我们站在一条林间小道，向小道的尽头看去就可以发现小道的两侧在很远的地方成为了一个点，而这个点就是所谓的“灭点”；自由曲线和曲面,内容涉及曲面重建、曲面简化、曲面转换以及曲面位差，这方面的是相对复杂的，但正是因为它更能表现生活，所以在生活中也有很多的应用，例如各种机械设计，广告设计之类的产业都运用到这点技术；分形几何，这点则不得不说是

8、个奇迹，因为我们生活中很多的不规则的事物，如闪电、崎岖不平的山路、大树以及海岸线都可以用分形几何的知识加技术实现来展示在我们的眼前；动态消隐则是用来表示图形的一种方法。以上的知识还仅仅是我们课程中简单介绍的东西，我们现在也只是简单的熟悉一些罢了，因为想要真正的学到点什么东西仅仅靠课堂上的东西还是远远不足的，这边要求在其他时间里多下功夫去了解，去实现，这样自己的能力再能有大的进步。计算机图形学的应用：我们生活中的许多事物能得用到计算机图形学的知识，其主要的应用领域有:计算机辅助设计、计算机艺术、虚拟现实、计算机辅助教学等领域。我们平时见到的汽车，之所以有如此完美的线条就是离不开计算机图形学的帮助

9、，这便是在计算机辅助设计方面的应用，我们平时看到的一些比较有艺术感的设计则属于计算机艺术领域的应用，另外，我们喜欢看电影的人则是十分欣赏3D电影，因为它能让我们有身临其境的感觉，以及我们看迪斯尼动画电影时，里面的水之类的事物都显得那么的真实，而这所有的都要归功于计算机图形学在虚拟现实领域的应用，还有就是课程的教学，现在的教学变得更加的精彩，同样是得归功于计算机图形学的应用。同样的，在相关学科也可用到计算机图形学的知识，例如在数字图像处理中的一个平移，一个旋转，都可以借用计算机图形学中的知识。以下仅以实例说明：将一张名为template.jpg的图片旋转pi/3在此选择用matlab编程(因为C

10、+编程还不是那么的熟练！)首先选择一个旋转中心(n1/2,n2/2),其中n1,n2 分别是矩阵的行数和列数，相当于x轴y轴，先将旋转中心在x轴上平移n1/2个单位,在y轴上平移n2/2个单位，再绕此点旋转pi/3，接着反平移x轴上n1/2,y轴上n2/2，所以对应的变换矩阵为:T=;再进行编程便可以得到旋转后的图像，即为计算机图形学知识的借用！(因简单的介绍，故未消除噪音)clear,clctheta=pi/3;A=imread(template.jpg);/导入所要处理的图片A=imresize(A,0.5);/图片的大小subplot(1,2,1)imshow(A)/显示图片n1,n2=

11、size(A);m1=round(n1*cos(theta)+round(n2*sin(theta);/处理后的图片横轴像素数m2=round(n1*sin(theta)+round(n2*cos(theta); /处理后的图片纵轴像素数B=255*ones(m1,m2);/新建一个矩阵，以容纳新生成的图片m=0;n=0;for i=1:n1 for j=1:n2m=round(i*cos(theta)-j*sin(theta)+round(n2/2)*sin(theta)-round(n1/2)*cos(theta); n=round(i*sin(theta)+j*cos(theta)-ro

12、und(n1/2)*sin(theta)-round(n2/2)*cos(theta); B(m+round(m1/2),n+round(m2/2)=A(i,j); end endsubplot(1,2,2)imshow(B/256);显示旋转后的图片经过了一段时间计算机图形学的学习，我对于图形学中基本图形有了一定的了解，尤其是现在对其中的一些算法有了进一步的了解，也能用C+编写出一些简单的算法，例如直线中点Bresenham算法画出点阵表示的直线，同样推及圆和椭圆。深度研究图形学，需要高深的数学知识，且每一个细化的方向需要的知识也不一样。图形学是计算机科学与技术学科的活跃前沿学科，被广泛的应用到生物学、物理学、化学、天文学、地球物理学、材料科学等领域。想到计算机图形学在我们生活各方面的都有应用，我不禁感慨计算机图形学的强大，并好奇在日后它将会对我们的生活产生什么样的影响。参考书目：计算机图形学基础教程(Visual C+) 孔令德 著