淺談?dòng)?jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)技術(shù)與發(fā)展

【摘要】隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，計(jì)算機(jī)在實(shí)際生活中的應(yīng)用也越來越廣泛，其中代表的就是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是集圖形原理、方法和技術(shù)于一體的一門學(xué)科，在實(shí)際的應(yīng)用中解決了很多的問題。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中包含了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、可視化技術(shù)、造型技術(shù)等等，近幾年計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有了進(jìn)一步的發(fā)展。文中會(huì)介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)技術(shù)以及發(fā)展的相關(guān)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；相關(guān)技術(shù)；發(fā)展

一、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)技術(shù)介紹

（一）數(shù)學(xué)基礎(chǔ)技術(shù)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)有很緊密的聯(lián)系，一定程度上是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)支撐著整個(gè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展。數(shù)學(xué)基礎(chǔ)技術(shù)內(nèi)容主要包括曲線曲面、幾何造型、集合等等，其中最關(guān)鍵的曲線曲面理論中包含很多的知識(shí)，曲線曲面理論利用自身的優(yōu)勢(shì)很好地解決了實(shí)際存在的一些數(shù)學(xué)問題，受到廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。但是有的理論知識(shí)還處在不斷完善的階段，還不能真正投入到實(shí)際的應(yīng)用中。而分形幾何學(xué)的引進(jìn)促進(jìn)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的創(chuàng)新和發(fā)展，原本的圖形學(xué)只能表現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的事物，由于分形幾何學(xué)的引進(jìn)，可以體現(xiàn)各種形態(tài)的事物，擴(kuò)寬了圖形學(xué)的發(fā)展領(lǐng)域。

（二）計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)肯定有密切的關(guān)聯(lián)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的環(huán)境下產(chǎn)生。因此，圖形學(xué)的發(fā)展一定要依靠先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)的硬盤、顯示器、分辨率甚至于計(jì)算機(jī)本身的性能都會(huì)直接影響圖形學(xué)的發(fā)展。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)現(xiàn)在發(fā)展的重點(diǎn)放在圖形的軟件設(shè)計(jì)、圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)上，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)是圖形學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)和前提。

（三）動(dòng)畫技術(shù)

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用得最為廣泛的一種技術(shù)，現(xiàn)在很多的動(dòng)畫視頻以及造型都是通過動(dòng)畫技術(shù)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)簡(jiǎn)單地說就是利用計(jì)算機(jī)本身的優(yōu)勢(shì)，將原本靜止的畫面生動(dòng)化和真實(shí)化。它可以利用鼠標(biāo)隨意移動(dòng)圖形的位置，還可以改變畫面的大小和色彩，根據(jù)設(shè)計(jì)要求來調(diào)整原本的畫面，設(shè)計(jì)出不一樣的視覺效果，現(xiàn)在很多的平面廣告技術(shù)主要依靠動(dòng)畫技術(shù)實(shí)現(xiàn)，帶給受眾非同尋常的視覺體驗(yàn)，吸引大家的關(guān)注。

（四）可視化技術(shù)

可視化技術(shù)一般被稱為數(shù)據(jù)的可視性，普遍用于氣象數(shù)據(jù)的分析、海洋數(shù)據(jù)的分析以及地質(zhì)勘探的數(shù)據(jù)分析等等，利用計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)和圖形結(jié)合在一起，讓數(shù)據(jù)以更加直觀的方式呈現(xiàn)出來。圖形學(xué)的可視化技術(shù)只需要輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)就可以形成相應(yīng)的圖形以及數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)在圖形學(xué)的可視化技術(shù)開始應(yīng)用到醫(yī)學(xué)圖像的處理中，但是由于受到技術(shù)條件的限制還不能有效分析醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。

（五）虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)是指將屏幕中的畫面以一種真實(shí)地形式呈現(xiàn)出來，讓觀眾感覺處在現(xiàn)實(shí)生活中一樣，現(xiàn)在我們觀看的3D電影大多利用的是這種技術(shù)。計(jì)算機(jī)根據(jù)人類肉眼觀看習(xí)慣和規(guī)律來設(shè)置相應(yīng)的畫面，從不同的角度滿足觀眾的視覺需要，讓觀眾在不同場(chǎng)景的轉(zhuǎn)換中恍如在不同時(shí)空中穿梭。這種技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是將原本靜止的畫面以最生動(dòng)真實(shí)的形式表現(xiàn)出來，給靜止的畫面注入了生命。

二、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫設(shè)計(jì)

早在20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)就有了一定的發(fā)展，給我們的生活帶來了很大的改變，但是由于受到計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制，實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫追求的是畫面的生動(dòng)性和連續(xù)性，將一些獨(dú)立靜止的畫面用不同的幀串聯(lián)在一起，形成一幅生動(dòng)的動(dòng)畫作品。計(jì)算機(jī)圖形利用動(dòng)畫技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到游戲、影視以及廣告作品中，設(shè)計(jì)的動(dòng)畫場(chǎng)面不僅很好地將動(dòng)作與情節(jié)結(jié)合在一起，帶給觀眾巨大的視覺沖擊，還能利用動(dòng)畫設(shè)計(jì)將整部作品的意義升華。例如大家十分熟悉的《阿凡達(dá)》這部作品就是利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)帶給觀眾不一樣的感受，不僅是好萊塢大片，很多的動(dòng)畫片也使用了動(dòng)畫技術(shù)，讓小朋友在動(dòng)畫片中感受樂趣。

（二）教學(xué)應(yīng)用

近幾年計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用也越來越廣泛，生動(dòng)的圖形能夠幫助學(xué)生更好地消化知識(shí)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)可以將教材上復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)以生動(dòng)形象的圖像直觀地呈現(xiàn)出來，這樣的教學(xué)方式不僅能夠減輕老師和學(xué)生的壓力，還能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解。例如，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)技術(shù)形成數(shù)學(xué)模型或者是物理模型，學(xué)生通過對(duì)模型的學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。

（三）圖形顯示

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)依靠本身的可視化技術(shù)可以將數(shù)據(jù)和圖形有效地結(jié)合在一起，圖形顯示是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展的一個(gè)主要方向?，F(xiàn)在很多的氣象圖、地形圖以及資源分布圖中都使用了圖形學(xué)，相關(guān)部門利用這些圖形能夠在最短的時(shí)間內(nèi)掌握想要了解的信息，有助于決策的科學(xué)性和合理性?，F(xiàn)在很多行業(yè)的發(fā)展都要借助這些精密的地圖，特別是工程建設(shè)以及旅游資源開發(fā)等等，通過這些圖形顯示制定最佳的工作方案。

（四）網(wǎng)絡(luò)生成技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)生成技術(shù)是今后發(fā)展的主要方向，可以分為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格兩種形式。

1、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的方式又可以稱為映射法，這種方法是利用映射的原理和映射函數(shù)等將網(wǎng)格映射到一個(gè)獨(dú)立的空間中，再利用多種方式將網(wǎng)格與物體本身相脫離，最后形成一個(gè)全新的物體。

2、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

生成非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的方式有很多種，相比較結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格而言更加方便，在實(shí)際的應(yīng)用中也會(huì)更加實(shí)用。生成非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的方法主要有布點(diǎn)、分解、柵格，其中應(yīng)用得最多的就是布點(diǎn)以及柵格，非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格今后的發(fā)展方向是全自動(dòng)網(wǎng)格劃分以及三維網(wǎng)格?，F(xiàn)在二維網(wǎng)格的發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟和穩(wěn)定，三維網(wǎng)格也開始投入研究和運(yùn)用，這些都為全自動(dòng)網(wǎng)格的劃分方式提供了有利的條件，全自動(dòng)網(wǎng)格劃分方式的形成，可以大大提高工作效率。

三、總結(jié)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展很大程度上推動(dòng)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，同時(shí)圖形學(xué)的研究和應(yīng)用也帶動(dòng)了相關(guān)學(xué)科的進(jìn)步和完善，隨著圖形學(xué)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用越來越明顯，它已經(jīng)成為當(dāng)代社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展不可缺少的一部分。但是在實(shí)際應(yīng)用中還是要正確對(duì)待圖形學(xué)，根據(jù)自身的具體情況有針對(duì)性地運(yùn)用圖形學(xué)的相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的健康發(fā)展。

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