第一篇：計算機(jī)圖形學(xué)結(jié)課論文

計算機(jī)圖形學(xué)結(jié)課論文

——計算機(jī)圖形學(xué)在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的應(yīng)用

姓 名：班 級：學(xué) 號：系 部：環(huán)境與市政工程系

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xx給水排水工程x班 xxxxx 前言摘要：隨著計算機(jī)圖形學(xué)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，他的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛和深入，本文先介紹什么是虛擬世界，再將其在虛擬世界領(lǐng)域的應(yīng)用作全面的介紹和舉例。時代在進(jìn)步，科學(xué)在發(fā)展，若你還不知道計算機(jī)圖形學(xué)在虛擬世界的應(yīng)用價值，那么請認(rèn)真閱讀此文，本文將讓你走進(jìn)科學(xué)的暴風(fēng)。

正文：

虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）是一項崛起于二十世紀(jì)八十年代末九十年代初的高新技術(shù)、實用技術(shù)。它是利用計算機(jī)軟硬件以及各種傳感器構(gòu)成三維信息的人工環(huán)境——虛擬環(huán)境，從而真實地模擬現(xiàn)實世界中可以實現(xiàn)的（甚至是不可實現(xiàn)的）物理上的、功能上的事物和環(huán)境。

作為一項綜合技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要涉及到計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和人工智能等領(lǐng)域。如前所述，虛擬現(xiàn)實的主要目的在于提供虛擬環(huán)境，并在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)用戶和環(huán)境的互動，從這個角度上說，虛擬現(xiàn)實主要有三個方面的含義：首先借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成虛擬實體，虛擬實體主要是針對用戶的生理感覺（視、聽、觸、嗅等）而言；其次，用戶可以通過人的生理的自然技能同這個環(huán)境交互，人的生理的自然技能主要是頭部、眼球的轉(zhuǎn)動，身體四肢、軀干的運(yùn)動等人體力學(xué)運(yùn)動；最后虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要利用傳感器完成人和虛擬環(huán)境的交 互。

我們可以說，虛擬現(xiàn)實的基礎(chǔ)是對環(huán)境的虛擬，而對環(huán)境的虛擬又主要基于計算機(jī)圖形學(xué)運(yùn)用。近年來計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展對虛擬現(xiàn)實技術(shù)極大的推動作用，也說明了計算機(jī)圖形學(xué)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域中的主要領(lǐng)導(dǎo)地位。

它主要具備四個重要特征：

一、多感知性：即虛擬現(xiàn)實能多維感知，不僅包括視覺，還包括聽覺，觸覺和嗅覺等；

二、存在感：即臨場感，指用戶感到存在于虛擬環(huán)境中的真實度；

三、四、交互性：指用戶和環(huán)境的雙向交流；

自主性：指虛擬環(huán)境中物體根據(jù)物理定律運(yùn)動的程度。

虛擬現(xiàn)實的技術(shù)因素主要包括圖形圖像的處理、語音處理與音響、模式識別、人工智能、智能借口、傳感器、實時分布系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。典型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本組成主要包括：

一、效果產(chǎn)生器：完成人與虛擬環(huán)境交互的硬件接口裝置；

二、實景仿真器：系統(tǒng)的核心部分，由計算機(jī)軟件系統(tǒng)、軟件開發(fā)工具等組成；

三、應(yīng)用系統(tǒng)：面向具體問題的軟件部分，描述仿真的具體內(nèi)容；

四、集合構(gòu)造系統(tǒng)：提供描述仿真對象的物理特性的信息。

在這幾個基本組成中，計算機(jī)圖形學(xué)理論作為基礎(chǔ)理論無疑都發(fā)揮著巨大的作用。

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，為了使人和計算機(jī)能夠融洽的交互，讓人 沉浸到虛擬環(huán)境中去，必須配備相應(yīng)的硬件設(shè)備。

首先是跟蹤系統(tǒng)，它的主要任務(wù)是實時檢測出虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人體各部位的空間坐標(biāo)和指向，并將這些數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，生產(chǎn)隨視線變化的圖像。跟蹤系統(tǒng)主要包括：電磁跟蹤系統(tǒng)、聲學(xué)跟學(xué)跟蹤系統(tǒng)和光蹤系統(tǒng)。

其次是觸覺系統(tǒng)，在用戶與虛擬環(huán)境產(chǎn)生接觸的環(huán)節(jié)，觸覺系統(tǒng)產(chǎn)生沉浸效果，使用戶可以感覺到虛擬物體的反作用力。

第三是音頻系統(tǒng)，由語音與音響合成設(shè)備、識別設(shè)備和聲源定位設(shè)備構(gòu)成，通過聽覺通道提供的輔助信息可以加強(qiáng)擁護(hù)對環(huán)境的感知。

再有就是圖像生成和顯示系統(tǒng)，它的主要作用是：計算生成真實感的圖形；計算生成或取得有真實感的背景圖像；將圖形和背景統(tǒng)一安排在同一坐標(biāo)系中。圖像生成和顯示系統(tǒng)是虛擬環(huán)境系統(tǒng)的重要組成部分，也凸顯出計算機(jī)圖形學(xué)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的重要地位。

最后就是可視化顯示設(shè)備，它集上述四種技術(shù)于一體，并結(jié)合了人類感知的生理特點(diǎn)。

從虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成可以看出，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在本質(zhì)上也是一類仿真系統(tǒng)，是一種與計算機(jī)圖形學(xué)的理論與技術(shù)密切相關(guān)的仿真系統(tǒng)。一般意義上的仿真是指通過對給定模型進(jìn)行計算，最后給出一系列的數(shù)據(jù)，這就是數(shù)字仿真；通過計算機(jī)圖形學(xué)的理論和技術(shù)，為數(shù)字仿真過程及結(jié)果增加圖形、圖像和動畫表現(xiàn)，使得仿真過程更加直觀，結(jié)果更容易理解，并能驗證仿真過程是否正確，這便是可視化仿真。虛擬現(xiàn)實是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)系統(tǒng)，虛擬世界是全體虛擬環(huán)境或給定仿真對象的全體，而對對象的仿真主要是視覺上的刻畫，這就給計算機(jī)圖形學(xué)提供了廣闊的應(yīng)用平臺。建立在計算機(jī)圖形學(xué)理論和技術(shù)之上并通過其他途徑完善的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，與一般交互式仿真系統(tǒng)相比，具有更高的真實性和多維性。

由于計算機(jī)圖形學(xué)理論的發(fā)展和進(jìn)步，使得虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對對象的刻畫更為深刻，從而推動了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育、醫(yī)療、娛樂、科技、工業(yè)制造、建筑和商業(yè)等領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。

近年來在城市規(guī)劃，室內(nèi)設(shè)計,文物保護(hù)，交通模擬，虛擬現(xiàn)實游戲，工業(yè)設(shè)計，遠(yuǎn)程教育等方面都取得了巨大的發(fā)展，虛擬無限相信，這是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，并且會運(yùn)用更加廣泛。1:城市規(guī)劃

在城市規(guī)劃中經(jīng)常會用到VR技術(shù)，用VR技術(shù)不僅能十分直觀的表現(xiàn)虛擬的城市環(huán)境，而且能很好的模擬各種天氣情況下的城市，而且可以一目了然的了解排水系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，道路交通，溝渠湖泊等等。而且能模擬颶風(fēng)、火災(zāi)、水災(zāi)、地震等自然災(zāi)害的突發(fā)情況。對于政府在城市規(guī)劃的工作中起到了舉足輕重的作用。2:室內(nèi)設(shè)計

在室內(nèi)設(shè)計應(yīng)用方面，用VR技術(shù)不僅能十分完美的表現(xiàn)室內(nèi)的環(huán)境，而且能在三維的室內(nèi)空間中自由行走。目前業(yè)內(nèi)常用VR技術(shù)做室內(nèi)360度全景展示和室內(nèi)漫游，受到一致好評，而且不僅能在室內(nèi)漫游，還能用VR技術(shù)做預(yù)裝修系統(tǒng)，可以實現(xiàn)即時動態(tài)的對墻壁的顏色進(jìn) 行更換或貼上不同材質(zhì)的墻紙，還可以更換地面的顏色或貼上不同的木地板、瓷磚等，更能移動家具的擺放位置、更換不同的裝飾物。這一切都在VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)下將被完美的表現(xiàn)。3:文物保護(hù)

VR技術(shù)在文物保護(hù)方面也是應(yīng)用相當(dāng)廣泛的，埃及的金字塔就做過網(wǎng)上的體驗中心，運(yùn)用了全景虛擬技術(shù)和三維虛擬技術(shù)，而且IBM目前正在運(yùn)用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)對北京故宮進(jìn)行整個故宮的數(shù)字虛擬。屆時大家也許可以在網(wǎng)上直接看到數(shù)字三維化的故宮。4:交通

無論是在空中、陸地還是海洋河流的交通規(guī)劃模擬方面，VR虛擬技術(shù)都有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，不僅僅能用三維GIS技術(shù)將各種交通路線表現(xiàn)得十分到位，更能動態(tài)模擬各種自然災(zāi)害情況。5:房地產(chǎn)

近幾年在房地產(chǎn)的表現(xiàn)和推廣應(yīng)用方面，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)被得到越來越多的應(yīng)用，更有逐步取代效果圖和三維動畫之勢。用VR虛擬技術(shù)不僅可以十分完美的表現(xiàn)整個小區(qū)的環(huán)境，設(shè)施。還能表現(xiàn)不存在但即將建成的綠化帶，噴泉，休息區(qū)，運(yùn)動場等等。不僅如此，用戶還能在整個小區(qū)中任意漫游、仔細(xì)欣賞小區(qū)的每一處風(fēng)景。大大刺激了瀏覽者的感受。6:游戲

對于游戲的開發(fā)，目前VR技術(shù)比較適合開發(fā)：角色扮演類、動作類、冒險解迷類、競速賽車類的游戲，其先進(jìn)的圖像引擎絲毫不亞于目前 的主流游戲引擎的圖像表現(xiàn)效果，而且整合配套的動力學(xué)和AI系統(tǒng)更給游戲的開發(fā)提供了便利。7:軍事

VR技術(shù)就是誕生于軍事應(yīng)用，在軍事應(yīng)用方面很多，包括：模擬戰(zhàn)場，模擬操作，模擬駕駛，模擬裝配等等。都需要通過VR技術(shù)來實現(xiàn)。而且在相關(guān)軍事工作匯報中也會有VR技術(shù)的支持。8:家電

家電產(chǎn)品的展示、展覽、發(fā)布上。運(yùn)用VR技術(shù)不僅可以完美表現(xiàn)產(chǎn)品的外觀，更能將其功能表現(xiàn)的淋漓盡致。而且家電行業(yè)產(chǎn)品種類繁多、數(shù)量龐大。市場需求量十分大，無論是使用全景虛擬還是視頻虛擬還是三維虛擬技術(shù)都能在家電行業(yè)大有作為。9:地理

VR技術(shù)在地里應(yīng)用上，主要是運(yùn)用三維GIS地理信息系統(tǒng)來表現(xiàn)直觀的三維地形地貌，對于地理工作者提供便利，對于相關(guān)工程建設(shè)提供可靠的參考數(shù)據(jù)。10:教育

VR技術(shù)在教育領(lǐng)域，主要是發(fā)揮其互動性和生動的表現(xiàn)效果，用于立體幾何、物理化學(xué)等相關(guān)課件的模擬制作。而且在相關(guān)專業(yè)的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠提供學(xué)員更多的輔助，比如虛擬駕駛、各種交通規(guī)則的模擬。特種器械模擬操作、模擬裝備等等。11:工業(yè)

VR技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用上，主要運(yùn)用于工業(yè)園模擬、機(jī)床模擬操作、設(shè) 備管理、虛擬裝配、工控仿真。由于VR技術(shù)本身的特性所以從事以上的相關(guān)工作模擬十分方便、快捷而真實準(zhǔn)確。12:視頻

VR技術(shù)在工視頻應(yīng)用上，已經(jīng)相當(dāng)廣泛了，在各大電視臺中均有虛擬演播室，而且有的電視臺還運(yùn)用了虛擬主持人。這種虛擬技術(shù)的運(yùn)用無論是CCTV還是各個地方衛(wèi)視都有應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實環(huán)境

多感知性

三維GIS地理信息系統(tǒng)

虛擬裝配

第二篇：計算機(jī)圖形學(xué)論文

工欲善其事，必先利其器

——淺析計算機(jī)圖形學(xué)及其作用 本學(xué)期學(xué)校開設(shè)了計算機(jī)圖形學(xué)，一開始不知計算機(jī)圖形學(xué)為何物的我不是很理解為什么要有這門課，但是經(jīng)過一學(xué)期的洗禮過后，我對計算機(jī)圖形學(xué)有了一定的理解。我知道了計算機(jī)圖形學(xué)(Computer Graphics，簡稱CG)是一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。簡單地說，計算機(jī)圖形學(xué)的主要研究內(nèi)容就是研究如何在計算機(jī)中表示圖形、以及利用計算機(jī)進(jìn)行圖形的計算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法。圖形通常由點(diǎn)、線、面、體等幾何元素和灰度、色彩、線型、線寬等非幾何屬性組成。從處理技術(shù)上來看，圖形主要分為兩類，一類是基于線條信息表示的，如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等，另一類是明暗圖，也就是通常所說的真實感圖形。計算機(jī)圖形學(xué)一個主要的目的就是要利用計算機(jī)產(chǎn)生令人賞心悅目的真實感圖形。對于我們將來從事景觀設(shè)計的人來說，為了使自己的方案獲得更多人的欣賞，必須創(chuàng)建圖形所描述的場景的幾何表示，再用某種光照模型，計算在假想的光源、紋理、材質(zhì)屬性下的光照明效果。所以計算機(jī)圖形學(xué)與另一門學(xué)科計算機(jī)輔助幾何設(shè)計有著密切的關(guān)系。事實上，圖形學(xué)也把可以表示幾何場景的曲線曲面造型技術(shù)和實體造型技術(shù)作為其主要的研究內(nèi)容。同時，真實感圖形計算的結(jié)果是以數(shù)字圖象的方式提供的，計算機(jī)圖形學(xué)也就和圖像處理有著密切的關(guān)系。

談到圖形和圖像時，現(xiàn)如今圖形與圖像兩個概念間的區(qū)別越來越模糊，但還是有區(qū)別的：圖像純指計算機(jī)內(nèi)以位圖形式存在的灰度信息，而圖形含有幾何屬性，或者說更強(qiáng)調(diào)場景的幾何表示，是由場景的幾何模型和景物的物理屬性共同組成的。

計算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容非常廣泛，如圖形硬件、圖形標(biāo)準(zhǔn)、圖形交互技術(shù)、光柵圖形生成算法、曲線曲面造型、實體造型、真實感圖形計算與顯示算法、非真實感繪制，以及科學(xué)計算可視化、計算機(jī)動畫、自然景物仿真、虛擬現(xiàn)實等。

自1963年，伊凡·蘇澤蘭(Ivan Sutherland)在麻省理工學(xué)院發(fā)表了名為《畫板》的博士論文，標(biāo)志著計算機(jī)圖形學(xué)的正式誕生起，至今已有四十多年的歷史。此前的計算機(jī)主要是符號處理系統(tǒng)，自從有了計算機(jī)圖形學(xué)，計算機(jī)可以部分地表現(xiàn)人的右腦功能了，所以計算機(jī)圖形學(xué)的建立具有重要的意義。通過課堂上的學(xué)習(xí)以及網(wǎng)上的介紹，我發(fā)現(xiàn)近年來，計算機(jī)圖形學(xué)在如下幾方面有了長足的進(jìn)展：

在智能CAD方面，就目前流行的大多數(shù)CAD軟件來看，主要功能是支持產(chǎn)品的后續(xù)階段一一工程圖的繪制和輸出，產(chǎn)品設(shè)計功能相對薄弱，利用AutoCAD 最常用的功能還是交互式繪圖，如果要想進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，最基本的是要其中的AutoLisp語言編寫程序，有時還要用其他高級語言協(xié)助編寫，很不方便。而新一代的智能CAD 系統(tǒng)可以實現(xiàn)從概念設(shè)計到結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程。

在計算機(jī)美術(shù)與設(shè)計方面，自1952年．美國的Ben·Larose用模擬計算機(jī)做了預(yù)示著電腦美術(shù)的開始得具有歷史性意義的波型圖《電子抽象畫》開始，以微機(jī)和工作站為平臺的個人計算機(jī)圖形系統(tǒng)逐漸走向成熟，大批商業(yè)性美術(shù)設(shè)計軟件如雨后春筍般紛紛面市； 以蘋果公司的MAC 機(jī)和圖形化系統(tǒng)軟件為代表的桌面創(chuàng)意系統(tǒng)被廣泛接受，CAD成為美術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的重要組成部分。而計算機(jī)設(shè)計學(xué)包括三個方面：即環(huán)境設(shè)計(建筑、汽車)、視覺傳達(dá)設(shè)計(包裝)、產(chǎn)品設(shè)計。CAD對藝術(shù)的介入，分三個應(yīng)用層次：(1)計算機(jī)圖形作為系統(tǒng)設(shè)計手段的一種強(qiáng)化和替代； 效果是這個層次的核心(高精度、高速度、高存儲)。(2)計算機(jī)圖形作為新的表現(xiàn)形式和新的形象資源。

(3)計算機(jī)圖形作為一種設(shè)計方法和觀念。

同時，計算機(jī)圖形學(xué)、計算機(jī)繪畫、計算機(jī)音樂、計算機(jī)輔助設(shè)計、電影技術(shù)、電視技術(shù)、計算機(jī)軟件和硬件技術(shù)等眾多學(xué)科的最新成果都對計算機(jī)動畫技術(shù)的研究和發(fā)展起著十分重要的推動作用。計算機(jī)動畫的一個重要應(yīng)用就是制作電影特技 可以說電影特技的發(fā)展和計算機(jī)動畫的發(fā)展是相互促進(jìn)的。比如廣受歡迎的終結(jié)者系列中便大量運(yùn)用了電腦特技，而在影片《阿凡達(dá) 》中幾乎成為了電影特效的天下，電影特技的運(yùn)用豐富了人們的視覺效果，是電影賣座的重要保證。我國的計算機(jī)動畫技術(shù)起步較晚。1990年的第11屆亞洲運(yùn)動會上，首次采用了計算機(jī)三維動畫技術(shù)來制作有關(guān)的電視節(jié)目片頭。從那時起，計算機(jī)動畫技術(shù)在國內(nèi)影視制作方面得到了訊速的發(fā)展，繼而以3D Studio 為代表的三維動畫微機(jī)軟什和以Photoshop等為代表的微機(jī)二維平面設(shè)計軟件的普及，對我國計算機(jī)動畫技術(shù)的應(yīng)用起到了推波助讕的作用。計算機(jī)動畫的應(yīng)用領(lǐng)域十分寬廣 除了用來制作影視作品外，在科學(xué)研究、視覺模擬、電子游戲、工業(yè)設(shè)計、教學(xué)訓(xùn)練、寫真仿真、過程控制、平面繪畫、建筑設(shè)計等許多方面都有重要應(yīng)用。

科學(xué)計算的可視化是發(fā)達(dá)國家八十年代后期提出并發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它將科學(xué)計算過程中及計算結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為幾何圖形及圖象信息在屏幕上顯示出來并進(jìn)行交互處理，成為發(fā)現(xiàn)和理解科學(xué)計算過程中各種現(xiàn)象的有力工具。它涉及到下列相互獨(dú)立的幾個領(lǐng)域：計算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理、計算機(jī)視覺、計算機(jī)輔助設(shè)計及交互技術(shù)等。科學(xué)計算可視按其實現(xiàn)的功能來分，可以分為三個檔次：(1)結(jié)果數(shù)據(jù)的后處理；(2)結(jié)果數(shù)據(jù)的實時跟蹤處理及顯示；(3)結(jié)果數(shù)據(jù)的實時顯示及交互處理。

“虛擬現(xiàn)實”(Virtual Reality)一詞是由美國噴氣推動實驗室(VPL)的創(chuàng)始人拉尼爾(Baron Lanier)首先提出的 在克魯格(Algren Krueger)70年

代中早期實驗里．被稱為 人工現(xiàn)實”(Artificial reality)；而在吉布森(William Gibson)l984 年出版的科幻小說Necromancer里，又被稱為“可控空間”(Cyberspace)。虛擬現(xiàn)實是美國國家航空和航天局及軍事部門為模擬而開發(fā)的一門高新技術(shù) 它利用計算機(jī)圖形產(chǎn)生器，位置跟蹤器，多功能傳感器和控制器等有效地模擬實際場景和情形，從而能夠使觀察者產(chǎn)生一種真實的身臨其境的感覺。虛擬環(huán)境由硬件和軟件組成，硬件部分主要包括：傳感器(Sensors)、印象器(Effecter)和連接侍感器與印象器產(chǎn)生模擬物理環(huán)境的特殊硬件。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實環(huán)境的軟件需完成以下三個功能：建立作用器(Actors)以及物體的外形和動力學(xué)模型：建立物體之間以及周圍環(huán)境之間接照牛頓運(yùn)動定律所決定的相互作用；描述周圍環(huán)境的內(nèi)容特性。

在工程設(shè)計方面，計算機(jī)圖形學(xué)的作用主要表現(xiàn)在（1）建筑設(shè)計，包括方案設(shè)計、三維造型、建筑渲染圖設(shè)計、平面布景、建筑

構(gòu)造設(shè)計、小區(qū)規(guī)劃、日照分析、室內(nèi)裝潢等各類CAD應(yīng)用軟件。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括有限元分析、結(jié)構(gòu)平面設(shè)計、框/排架結(jié)構(gòu)計算和分析、高層結(jié)構(gòu)分析、地基及基礎(chǔ)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工等。

（3）設(shè)備設(shè)計，包括水、電、暖各種設(shè)備及管道設(shè)計。

（4）城市規(guī)劃、城市交通設(shè)計，如城市道路、高架、輕軌、地鐵等市政工程設(shè)

計。

（5）市政管線設(shè)計，如自來水、污水排放、煤氣、電力、暖氣、通信（包括電

話、有線電視、數(shù)據(jù)通信等）各類市政管道線路設(shè)計。

（6）交通工程設(shè)計，如公路、橋梁、鐵路、航空、機(jī)場、港口、碼頭等。

（7）水利工程設(shè)計，如大壩、水渠、河海工程等。

（8）其他工程設(shè)計和管理，如房地產(chǎn)開發(fā)及物業(yè)管理、工程概預(yù)算、施工過程

控制與管理、旅游景點(diǎn)設(shè)計與布置、智能大廈設(shè)計等。

那么如何學(xué)好計算機(jī)圖形學(xué)呢？ 除了計算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)知識以外，我們還需要相關(guān)知識，懂得越多，才能學(xué)的越好。

英語，如果要學(xué)好計算機(jī)圖形學(xué)的話，我認(rèn)為需要閱讀大量的英文書籍和資料，畢竟國外相關(guān)研究更加深入，好的英文功底有助于緊跟國際潮流。

數(shù)學(xué)，計算機(jī)圖形學(xué)里面經(jīng)常會遇到數(shù)學(xué)方面的知識，比如高等數(shù)學(xué)中的數(shù)值分析，微分幾何，拓?fù)洌钪蹈耪撘约拔⒎址匠痰取?/p>

物理，如果要進(jìn)行基于物理的建模，一些物理理論是要學(xué)習(xí)的。如力學(xué)，光學(xué)，有限元??

編程語言，C語言或C++是計算機(jī)圖形學(xué)中通用的語言。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述圖形形象時，除了通用的鏈表、樹等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)外，圖形學(xué)還有自己特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

所以說，一門學(xué)科可能會和許多學(xué)科發(fā)生穿插，不能希望只通過一本教科書就能學(xué)好一門學(xué)科，一定要在掌握教科書內(nèi)容的基礎(chǔ)上與其他學(xué)科融會貫通才能獲得更大的收獲。這就是我學(xué)習(xí)計算機(jī)圖形學(xué)的心得，可能不夠成熟，希望在以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)中獲得更多的經(jīng)驗，為自己未來的職業(yè)生涯打下堅實的基礎(chǔ)。

第三篇：《計算機(jī)圖形學(xué)》實驗報告

吉林大學(xué)

計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

《計算機(jī)圖形學(xué)》實驗報告

班級： 211923班

學(xué)號： 21190928

姓名： 林星宇

2021-2022學(xué)年第1學(xué)期

第四篇：計算機(jī)圖形學(xué)學(xué)習(xí)心得

《計算機(jī)圖形學(xué)》學(xué)習(xí)報告

? 東西方建筑中的理性

盡管東方“木構(gòu)”的暫時性文化和西方“石砌”的永久性文化氛圍造成了建筑形式風(fēng)格的差異，但是它們都兼有理性和感性美。從柱式的英文“order”一詞，到中國古建筑等級制的基數(shù)開間，無不透露著匠人的理性思考；從古埃及繪畫中為了將人的特征最大限度表現(xiàn)而作的頭部側(cè)面身體正面的繪畫，到文藝復(fù)興達(dá)芬奇創(chuàng)造的透視畫法，一步步將人們引向更為理性的世界。

西方古典主義者強(qiáng)調(diào)構(gòu)圖中的主從關(guān)系，突出軸線、講求配稱；倡導(dǎo)理性，主張建筑的真實，反對表現(xiàn)感情和情緒。隨之而來的比例、節(jié)奏、韻律、秩序美，是建筑區(qū)別于雕塑和繪畫兩大藝術(shù)的特點(diǎn)。

維特魯威提出的建筑三原則：堅固、適用、美觀，時時刻刻提醒著我們建筑是要被建造起來的，它是我們的“避難所”，需要理性的結(jié)構(gòu)、縝密的分析和思考。時代在進(jìn)步，建筑理論從勒杜克的結(jié)構(gòu)理性主義發(fā)展到現(xiàn)在的解構(gòu)主義，再也不是建筑形式適應(yīng)結(jié)構(gòu)的時代了，而是兩者互為促進(jìn)。

我們對建筑的理解不再是像路易斯康那樣再去問磚想做什么，等待它做拱卷的回答。我們向大自然學(xué)習(xí)，卡拉特拉瓦創(chuàng)造了許多帶有理性美的仿生建筑。當(dāng)我們想進(jìn)一步拓寬我們的思維時，我們還能向誰求助？計算機(jī)圖形學(xué)為我們打開了理性思考的一扇窗。

? 計算機(jī)圖形學(xué)對理性建筑的貢獻(xiàn)

半個多世紀(jì)以來，計算機(jī)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。它的進(jìn)步不僅僅使世界變得更平，信息交流更便捷，在此平臺上開發(fā)的各種繪圖軟件更是將建筑師從傳統(tǒng)的手工渲染畫圖中解放出來，也解放了結(jié)構(gòu)師的工作量。用了30年的時間，計算機(jī)的速度從K（103）到T（1012），而從T到Z（1021），我們只用了10年時間。發(fā)展的速度是越來越快，我們設(shè)計方法和速度都得到了革新。這是這樣一個數(shù)字化信息化的時代，才有弗蘭克蓋里建筑的夸張和扎哈哈迪德設(shè)計的新奇。

原來我們隨手繪出的自由曲線，現(xiàn)在計算機(jī)都能幫我們算出是否有建造的可能，以及建筑性能也能在建造前得到分析。在創(chuàng)意上，計算機(jī)也能將我們模糊的概念無限發(fā)展，給它一個規(guī)則，它可能還你一個超乎想象的造型，在理性規(guī)則中生成感性而自由的建筑。

知其然，還應(yīng)知其所以然，看著電視機(jī)的變薄，圖像更加逼真，這變化的一切都建立在計算機(jī)圖形學(xué)的架構(gòu)下，了解了基礎(chǔ)原理，才能更高效地做高質(zhì)量的建筑設(shè)計。

? 計算機(jī)圖形學(xué)的理論知識

1.相關(guān)概念

計算機(jī)圖形學(xué)是主要研究通過計算機(jī)處理用集合數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型所描述的圖形的原理、算法和系統(tǒng)。包括圖形的輸入、存儲、運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、傳送和輸出。數(shù)字化技術(shù)是泛指在某特定領(lǐng)域利用包括硬件、軟件在內(nèi)的計算機(jī)與電子技術(shù)以及數(shù)學(xué)或數(shù)字模型等描述的問題進(jìn)行求解、模擬或分析活動的一切應(yīng)用技術(shù)。

建筑數(shù)字化技術(shù)研究應(yīng)用包括建筑的數(shù)字化設(shè)計和反映建筑的數(shù)字化特征在內(nèi)的數(shù)字技術(shù)。而建筑數(shù)字化技術(shù)的核心幾何學(xué)科就是計算機(jī)圖形學(xué)。2.反映建筑數(shù)字化特征的典型圖形技術(shù)

建筑的動態(tài)特征——圖形顯示：如奧地利格拉茨美術(shù)館的925盞燈形成的外墻面顯示屏 建筑的互動特征——圖形顯示：如杜瑟赫姆市的隨情感變化而色彩變化的建筑物

建筑的數(shù)字特征——幾何運(yùn)算：如柏林Max Reinhardt大樓模型及“莫比烏斯環(huán)”變換 建筑的虛實特征——交互式圖形：如法國國立圖書館（實體與網(wǎng)絡(luò)圖書館）

設(shè)計手段和設(shè)計媒體的數(shù)字化特征——交互式圖形：如紐約韓國基督教長老會教堂 而建筑性能如聲環(huán)境、熱環(huán)境、光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境模擬的可視化分析中都用到了圖形學(xué)。3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是計算機(jī)生成的給人多種感官刺激的虛擬世界（環(huán)境），是一種高級的人機(jī)交互系統(tǒng)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三個基本特征：沉浸感、交互性、想象力 它具有多學(xué)科的綜合性，正如建筑學(xué)是一門綜合的藝術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)包括圖像處理、圖形學(xué)、計算幾何、多傳感器、網(wǎng)絡(luò)、多媒體和仿真技術(shù)等。

正如課堂上老師放映的《碟中諜4》，逼真的爆炸場景，以及從皮克斯動畫開始的動物毛發(fā)到最近火熱的《少年派》逼真的老虎與人共存畫面，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進(jìn)步影響到了我們生活的方方面面，觸到了我們原來想都不敢想的世界。

而VR技術(shù)在建筑行業(yè)中，有以下作用：（1）指導(dǎo)設(shè)計：讓建筑師通過瀏覽觀察和了解空間關(guān)系，特別是對空間大小、方向、形狀和建筑元素行為的理解。（2）建筑表現(xiàn)與環(huán)境仿真（3）仿真施工：檢查和修改施工細(xì)節(jié)、合理性和有效性

4.虛擬現(xiàn)實的基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)：建模與描繪

基于幾何和圖形學(xué)的建模和描繪技術(shù)

直接幾何建模

3D掃描建模

投影視圖建模

基于圖像的場景描繪技術(shù)（IBR）

圖像投影變形技術(shù) 光場重建技術(shù)

混合式IBR技術(shù)

IBR技術(shù)圖形的繪制獨(dú)立于場景的復(fù)雜性，僅僅與所要生成畫面的分辨率有關(guān)。

第五篇：計算機(jī)圖形學(xué)實驗

實驗三 MFC畫直線

最近自己在學(xué)習(xí)如何在VC 6.0 開發(fā)環(huán)境下的使用MFC AppWizard（exe）來繪畫一條直線，雖然比較簡單，通過這樣的練習(xí)可以幫助你熟悉MFC的開發(fā)環(huán)境以及其中的消息傳遞機(jī)制，希望對于像我一樣初入MFC圖形繪制學(xué)習(xí)的人有幫

助

第一步：構(gòu)建MFC窗體

打開Visual C++ 6.0編譯器 新建→工程→MFC AppWizard（exe），工程名以DrawLine為例，然后確定。為了方便，在MFC應(yīng)用程序向?qū)А襟E1當(dāng)中選擇“單文檔”，其余所有的步驟都為默認(rèn)值，直接“完成”。這樣一個簡單的MFC窗體就構(gòu)建好了，自己不妨Compile—Build—BuildExecute一下。

第二步：編輯菜單項

選擇ResourceView視窗展開Menu文件夾，左鍵雙擊IDR_DRAWLITYPE，右邊就會出現(xiàn)菜單圖形編輯界面，為了簡化，我們只在添加幫助→DrawLine功能選擇項。雙擊空白會彈出“菜單項目 屬性”對話框。ID：ID_DRAW_LINE；標(biāo)明：

DrawLine(&D)，其它的為缺省。

第三步：建立消息命令

如果此時運(yùn)行該程序，你會發(fā)現(xiàn)幫助—DrawLine的功能選項是灰色的，原因就在于我們還沒有添加該功能的消息命令相應(yīng)函數(shù)。通過“查看—Message Maps—Project：DrawLine—Class name：CDrawLineView—Object IDs：ID_DRAW_LINE—選定COMMAND—Add Function?”，其它為默認(rèn)，最后確定完成。現(xiàn)在如果再重新運(yùn)行該程序的話，會發(fā)現(xiàn)原來的灰色已經(jīng)消除了。

第四步：添加鼠標(biāo)消息響應(yīng)

打開ClassView視窗，右鍵選定CDrawLineView，選擇Add Windows Messsage Handler會彈出對話框，完成CDrawLineView類的WM_LBUTTONDOWN、WM_MOUSEMOVE、WM_LBUTTONUP三個Windows消息事件的新建。

第五步：添加響應(yīng)代碼

首先，在ClassView視窗中雙擊CDrawLineView會定位到“DrawLineView.h : interface of the CDrawLineView class”的文件，添加CDrawLineView類的成員：protected: int m_Drag;POINT m_pPrev;POINT m_pOrigin;三個成員變量。視窗中展開CDrawLineView類，雙擊定位OnLBUTTONDOWN()函數(shù)。在該函數(shù)消息響應(yīng)

處添加如下代碼：

//建立好繪圖的設(shè)備環(huán)境

CClientDC dc(this);OnPrepareDC(&dc);

dc.DPtoLP(&point);

//獲取起始點(diǎn)坐標(biāo) m_pPrev=point;m_pOrigin=point;

m_Drag=1;

然后，定位于OnMouseMove()，添加如下代碼（其中關(guān)鍵用到了橡皮筋技術(shù)）：

//建立好繪圖的設(shè)備環(huán)境

CClientDC dc(this);

OnPrepareDC(&dc);dc.DPtoLP(&point);

dc.SetROP2(R2_NOT);//橡皮筋繪圖技術(shù)

//判斷是否BUTTONDOWN

if(m_Drag)

{

dc.MoveTo(m_pOrigin);dc.LineTo(m_pPrev);dc.MoveTo(m_pOrigin);dc.LineTo(point);

}

m_pPrev=point;

最后，在OnLBUTTONDOWN()添加代碼： m_Drag=0;

程序運(yùn)行效果圖

實驗4 實現(xiàn)圓的生成算法

一、實驗?zāi)康?/p>

1.熟悉CDC圖形程序庫； 2.掌握中點(diǎn)畫圓生成算法； 3.掌握Bresenham畫圓算法。

二、實驗內(nèi)容

利用VisualC++6.0設(shè)計一個簡易畫圓繪圖板，驗證圓生成算法。

三、實驗指導(dǎo)

1.生成繪圖應(yīng)用程序的框架，如下圖所示。具體實現(xiàn)見第二次實驗，過程不再詳細(xì)說明。

2.在應(yīng)用程序中增加菜單

完成相關(guān)菜單的設(shè)計，具體的效果如下圖所示，并設(shè)置好相關(guān)菜單消息的映射，具體的實現(xiàn)在前面的實驗中介紹過，再此不在詳細(xì)說明。

3.在繪圖函數(shù)中添加代碼

通過以上步驟，得到了與菜單對應(yīng)的消息映射，就可以在函數(shù)中添加代碼繪制圖形了。（1）利用中點(diǎn)畫圓算法實現(xiàn)圓的生成（算法原理見教材）。void CDraw_CirView::OnMid(){ // TODO: Add your command handler code here CDC*pDC=GetDC();//得到繪圖類指針

RedrawWindow();//重繪窗口

int x,y,x0=200,y0=200,r=100;//圓的圓心為(x0,y0),半徑為r float d;x=0;y=r;d=1.25-r;

pDC->SetPixel(x+x0,y+y0,RGB(255,0,0));pDC->SetPixel(y+x0,x+y0,RGB(255,0,0));pDC->SetPixel(y+x0,-x+y0,RGB(255,0,0));pDC->SetPixel(x+x0,-y+y0,RGB(255,0,0));pDC->SetPixel(-x+x0,-y+y0,RGB(255,0,0));pDC->SetPixel(-y+x0,-x+y0,RGB(255,0,0));pDC->SetPixel(-y+x0,x+y0,RGB(255,0,0));pDC->SetPixel(-x+x0,y+y0,RGB(255,0,0));while(x<=y){

if(d<0)

{

d=d+2*x+3;

x++;

}

else

{

d=d+2*(x-y)+5;

x++;

y--;}

pDC->SetPixel(x+x0,y+y0,RGB(255,0,0));

pDC->SetPixel(y+x0,x+y0,RGB(255,0,0));

pDC->SetPixel(y+x0,-x+y0,RGB(255,0,0));

pDC->SetPixel(x+x0,-y+y0,RGB(255,0,0));

pDC->SetPixel(-x+x0,-y+y0,RGB(255,0,0));

pDC->SetPixel(-y+x0,-x+y0,RGB(255,0,0));

pDC->SetPixel(-y+x0,x+y0,RGB(255,0,0));

pDC->SetPixel(-x+x0,y+y0,RGB(255,0,0));} } 由以上代碼繪出的圖形如下：

（2）利用Bresenham算法生成圓（算法原理見教材）。void CDraw_CirView::OnBre(){ // TODO: Add your command handler code here CDC*pDC=GetDC();//得到繪圖類指針

//RedrawWindow();//重繪窗口

int x,y,x0=200,y0=200,r=50;//圓的圓心為(x0,y0),半徑為r int delta,delta1,delta2,direction;x=0;y=r;delta=2*(1-r);while(y>=0){

pDC->SetPixel(x+x0,y+y0,RGB(0,0,255));

pDC->SetPixel(x+x0,-y+y0,RGB(0,0,255));

pDC->SetPixel(-x+x0,y+y0,RGB(0,0,255));

pDC->SetPixel(-x+x0,-y+y0,RGB(0,0,255));

if(delta<0)

{

delta1=2*(delta+y)-1;

if(delta<=0)direction=1;

else direction=2;

}

else if(delta>0)

{

delta2=2*(delta-x)-1;

if(delta2<=0)direction=2;

else direction=3;

}

else direction=2;

switch(direction)

{

case 1:x++;

delta+=2*x+1;

break;

case 2:x++;y--;

delta+=2*(x-y+1);

break;

case 3:y--;

delta+=(-2*y+1);

break;

} } }

由以上代碼繪出的圖形如下：

（3）以上是本次實驗的基本部分，利用中點(diǎn)畫圓和Bresenham畫圓算法實現(xiàn)的基本圖形的繪制。能不能利用該算法，完成一些復(fù)雜圖形的生成，比如利用基本的畫圓算法繪制一個奧運(yùn)五環(huán)。甚至根據(jù)畫圓算法，實現(xiàn)二次曲線的生成，如橢圓的生成等等。請同學(xué)們認(rèn)真考慮，完成這部分的內(nèi)容，上機(jī)調(diào)試。

四、思考

1.如何實現(xiàn)圓心為任意位置的圓的繪制； 2.兩種畫圓算法的比較。