计算机图形学的应用领域其前景

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摘 要：随着早期的图形图像处理技术的快速发展,而逐步形成了集二维和三维一体的计算机图形学,经过这么多年的迅速发展,计算机图形学已成为一门独立的学科,并在科学研究中占据了非常重要的地位.

关 键 词：计算机图形学应用

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0020-01

计算机图形学（ComputerGraphics,通常简称为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.简单地说,计算机图形学的主要研究内容就是研究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.一般的图形可以由点、线、面、体等元素组成,还可以通过对图形的饱和度、色相、明暗对比度进行调整；如果把三维图形看成是由二维图形在多维空间换而来的,那么计算机图形学研究的就是这个变换过程是如何进行的；本文主要从计算机图形学的应用领域以及前景两方面进行简要的分析.

1计算机图形学的应用领域

1.1计算机辅助设计（CAD）领域

计算机辅助设计（CAD）是计算机图形学最为广泛的应用领域之一,它包括了土木工程、机械工业以及制造加工业等方面.概括起来总体分为以下几个方面.

（1）人机交互系统方面的应用；通过精确的产品设计、系统的框架设计,最终通过反复的修改设计,从而输出材质单以及加工流程和数据加工代码.

（2）电子工业方面的应用；在这个方面,计算机图形学具备了很大的优势,因为大型的电子电路板不可能由简单的人工手绘去完成,而计算机图形系统不仅能完成这项任务,还可以在很短的时间内完成.

（3）航天工业方面的应用；美国波音公司的777飞机利用计算机辅助设计对机身进行整体设计以及建立模型,最后包括机身各零部件的组装和模拟.

（4）三维建模方面的应用；通过计算机图形系统可以很简单的对二维信息向三维立体转变,不过对三维图形的重建主要是以多面体为主,任意曲面体的重建至今还是个难题.

1.2科学计算的可视化应用

随着科学技术的迅速发展,人们对复杂数据的理解和研究变得更加困难,在传统不可见的方式下,很难对一些数据进行透彻的分析,在这个时候,计算机图形学可以实现对数据的可视化.目前科学计算的可视化在各个领域应用很广,尤其是在医学方面最为广泛；可视化技术让医用CT在扫描的时候,将对象数据转为三维立体的效果,让医生更加直观的看到患者的问题所在,还可以提供各项碰撞反馈,不过这项研究目前来讲还很不成熟.

1.3图形的绘制与实物仿真

图形的绘制与实物仿真最主要体现在仿真两个字上,简单的来说,就是把周围事物、景观、人等等真实的模拟出来,但是难点在于如何形象真实的体现这些对象,因此真实感很重要.对一个物体的模拟,包括了对物体的形状,表面材质和纹理,光滑和粗糙程度等,这其中最难的是光照和材质纹理的模拟.经过计算机图形系统的模拟,可以奇妙的让原本毫无生机的对象瞬间变得栩栩如生,这方面的应用其未来可预见性的发展前景很好.

1.4二维和三维动画

我们生活中的很多对象都在无时无刻的运动着,所以动画的制作可以给我们带来很多生活上的乐趣.而传统的二维动画似乎已经不能让人们为之一振,更具视觉冲击的三维动画在目前对我们来说,更加让人期待.不仅仅是工业的需要,还是3D人工智能系统,都需要三维动画的支持；如今的3D电影能够给人带来非常强烈的视觉冲击,它的技术核心就是我们的计算机图形软件,例如3dax、maya等,在一部3D电影里大量的使用了计算机图形系统中的各种特效.除了电影还有电脑游戏里也大规模的采用了3D技术渲染,应用非常广泛.

2计算机图形学的发展前景

由于图形硬件的飞速发展,计算机图形学也伴随着同步发展,如今不管是工业还是民用行业对图形系统的需求都非常高,而计算机图形技术不仅能够渲染出非常逼真的模拟对象,还能够与高精度的图形处理紧密结合,从而实现更加丰富的3D渲染世界.计算机图形学还可以跟视频处理软件结合,增加真实感,例如应用在虚拟博物馆中等.计算机图形学在其不同的应用领域中都表现的非常出色,未来的发展前景一片光明.计算机图形学如今已经成为演变成独立的一门学科,它的应用方面之广让人惊叹,例如：计算机辅助设计与工业制造；实物仿真以及3D动画.它在我们的身边处处可见,让我们因为它而生活的更加绚丽多彩；除了这些,它还把可视化应用于天气预报,更加准确的预报了天气气象；它还用于地质勘探,让我们能够挖掘更多的新能源；它还用于医学方面,给人类的身体健康创造了新的时代；总而言之,计算机图形学在应用方面给大家带来的好处数不胜数.它不仅促进了人类物质水平提高,还给人类带来了精神上的满足.不过,计算机图形学在一些方面的发展还并不成熟,更加迫切的需要图形学工作者继续努力,不断的改善它的不足.计算机图形学的发展前景非常广泛,并且将在人类的生活中起到不可忽视的作用.同时,如果深入研究图形学,需要很深奥的数学知识来辅助,而且每个细化的方向所需的知识也不一样.我相信图形学将来有非常好的前景.我曾经对第九届中国计算机图形学的大会做了些资料整理,观赏了大师发表的题目,例如,几何与工业建模、三维仿真与显示技术、可视化与交互技术,他们都研究的很深入,这些方向前景也非常好,同时还发掘了图形学某些方面算法的优化和研究,将更加利于图形学发展,新时代的计算机图形学将作为一门代表着核心科技的学科展示在我们眼前,它的发展不仅值得专业大师们的关注,更加值得我们所有图形学爱好者们关注,我作为其中一员,将一如既往的关注计算机图形学的发展.

3结语

通过一段时间的学习,对计算机图形学所涉及的方方面面都有了初步的了解,深入研究计算机图形学,就会发现其所蕴含的知识点非常丰富,也很有深度,本文简要的探讨了下计算机图形学的一些应用范围以及发展前景,关于计算机图形学的未来发展,应该是值得所有计算机研究者重视的一个重要研究方向.