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計算機的圖形技術(shù)及其應(yīng)用
作為一種視覺媒體，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(xiàn)形式及其空間，還為設(shè)計師們的創(chuàng)意發(fā)揮帶來了極大的便利。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(yīng)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(xù)關(guān)注我們應(yīng)屆畢業(yè)生培訓(xùn)網(wǎng)!
計算機圖形技術(shù)始于上個世紀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)由被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃�，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(xiàn)，其以豐富的色彩、真實的圖像及低廉的價格后來者居上，為計算機圖形技術(shù)的廣泛應(yīng)用開辟了嶄新的道路。如今，計算機圖形技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟管理、生產(chǎn)加工以及藝術(shù)等多個領(lǐng)域中得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。
一、計算機圖形技術(shù)及有關(guān)內(nèi)容分析
作為一門新興技術(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(jù)，通過計算機的處理產(chǎn)生物體真實或想象的圖形。計算機圖形產(chǎn)生的過程和拍照過程十分相似，都需要對物體進行拍照，該物體首先必須真實存在;而要想在計算機內(nèi)產(chǎn)生其圖形，需先構(gòu)造其模型，然后對模型進行一系列的變換和處理，并將其展示于顯示屏上。也就是說，計算機圖形技術(shù)需要解決的是造型與繪制兩方面的問題。而造型技術(shù)主要包括兩個方面：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(guī)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(gòu)建過程中，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(jié)構(gòu)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分支，即曲面造型與實體造型。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及曲面的表示，以及曲面求交、局部修改與顯示等問題，有關(guān)實體造型主要研究的是復(fù)雜程度較高的三維形體造型問題，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(fù)雜的形體經(jīng)布爾運算以簡單提體素構(gòu)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行表示，并大大簡化了布爾運算過程，但是，這樣一來加大了面、面相交的計算量，因此，產(chǎn)生了拓撲分類等方面的問題，目前，拓撲分類相關(guān)問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(shù)三維實體屬于不規(guī)則形體，因此，無法采用歐式幾何進行定義，而計算機動畫及藝術(shù)應(yīng)用過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(jù)這種分形思想，通過簡單模型以及少量可調(diào)參數(shù)即可對某一大類物體進行表示，通過不斷改變有關(guān)參數(shù)，遞歸調(diào)用此模型即可逐步生產(chǎn)具有龐大數(shù)據(jù)量的物體。此為一種過程式的模擬方式，也稱數(shù)據(jù)放大技術(shù)，利用此造型技術(shù)可進行各種物體的構(gòu)造。此為，還有一種對不規(guī)則物體進行模擬的技術(shù)，即粒子系統(tǒng)技術(shù)。粒子系統(tǒng)主要是通過許多形狀較為簡單的微小粒子來對不規(guī)則物體進行表示，通過其生命系統(tǒng)能夠產(chǎn)生許多運動變化的畫面，例如，可對細胞分裂的過程進行描述，也可對動態(tài)自然景象進行模擬等等。
二、計算機圖形技術(shù)的應(yīng)用分析
(一)計算機輔助設(shè)計及制造
CAD/CAU如今已經(jīng)成為計算機圖形中最為活躍，應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。此技術(shù)主要負責(zé)用于土建、機械結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)品設(shè)計方面，包括飛機、汽車、船舶外形的設(shè)計，發(fā)電廠及化工廠的布局，以及電子器件及其線路等方面。在電子工業(yè)中，計算機輔助設(shè)計及制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電子線路、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(guī)模較大、復(fù)雜程度較高的集成電路板而言，根本無法手工進行設(shè)計和繪制，而此技術(shù)不僅可以對其進行設(shè)計及畫圖，還可以短時間內(nèi)將其完成，并將結(jié)果送至后續(xù)工藝加工和處理。美國甚至將CAD系統(tǒng)用于飛機整體的設(shè)計及模擬過程中，包括飛機外型的設(shè)計、零部件的安裝及其檢驗等方面。
(二)科學(xué)計算的可視化
隨著科技的不斷發(fā)展以及數(shù)據(jù)量的逐步增加，有關(guān)數(shù)據(jù)的分析及處理過程越來越難，若能將這些數(shù)據(jù)采用圖形的形式進行表示，即可解決這些問題。隨著科學(xué)計算可視化(VSC)的誕生到如今，VSC已經(jīng)在醫(yī)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(yīng)用。特別是在醫(yī)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(yī)用CT掃描數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化成三維圖像，這樣一來，醫(yī)生可以看到并對病人患處進行準確判斷。
(三)真實感繪制
在計算機對真實世界場景進行重現(xiàn)方式即所謂的真實感繪制，其可對真實物體的物理屬性進行模擬，此外，此技術(shù)對于研究加速算法也十分有用，可在最短的時間內(nèi)對最真實的場景進行繪制，例如求光線跟蹤的加速等。
(四)計算機動畫
隨著計算機圖形技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿足于高質(zhì)量的靜態(tài)場景，因此，計算機動畫應(yīng)運而生。其實，計算機動畫也是一幅幅靜態(tài)圖像所生成的，但是每幅都對前一幅進行一定程度的修改，至于如何進行修改是計算機動畫需要研究的主要內(nèi)容，當靜態(tài)畫面連續(xù)進行播放時，整個場景即變成動畫了。近些年來，人們開始將注意力轉(zhuǎn)向以物理模型為基礎(chǔ)的計算機動畫的生成方面上來。此法通過對彈性力學(xué)及流體力學(xué)方程進行大量運算和計算，將動畫過程表現(xiàn)出了真實世界的運動規(guī)律。
三、結(jié)語
計算機圖形技術(shù)以其方便、快捷等優(yōu)勢為工業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、機械設(shè)計及藝術(shù)設(shè)計等方面提供了十分強大的技術(shù)表現(xiàn)手段。由此可見，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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