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计算机图形学相关技术范文1
关键字：计算机图形学：发展：应用
所谓计算机图形学，就是运用计算机的相关技术对图形进行研究，在图形的生成、处理等过程中起着非常重要的作用，随着该项技术的不断发展，它在计算机科学中变得越来越活跃，逐渐成为了主要技术之一，并受到了广大工作者的喜欢，应用广泛。下面我们主要从其内容、发展过程、在现实生活中的运用等方面进行阐述。
1 应用范围
1.1 用于对设计进行补充和制造
现如今，在建筑工程、设计产品和机械构造中，计算机图形学被广泛应用，甚至还可以对飞机、汽车等的外形进行设计，还能有效地对建筑物的分布进行相关设计。在现实工作中，我们为了能更好的对工程或产品进行正确的外形设计，我们可以使用计算机图形学，它是采用人机交互的设计措施，对对象进行有效的设计工作。目前，在电子工业中，也广泛的运用计算机图形学。随着信息网络化的不断发展，CAD成为了当代最热门的学科之一，现如今对产品进行设计对比传统的方式而言，有了很大的提高，人们对于产品设计的要求也越来越高，这就要求相关人员，从不同的角度进行考虑，了解多方面的知识，综合整理各种资料，更加系统地进行工作。CAD的出现有效地解决了在工作过程中出现的问题。
1.2 用于医学、气象等领域
在医学、气象等领域中我们可以充分利用其可视化技术。特别是在医学行业中，我们可以用相关的器械进行手术，而其可视化是实现这些技术的有效措施。它可以将CT扫描得到的结果转化成人们容易理解的图像，从而帮助医生能够快速有效的找出病人的病因。然后再通过相关的技术实施手术。该技术还被广泛应用与气象预报中，随着气象技术的不断发展，它可以为我们提供近期几天的天气信息，为我们的生活带来了很多便利。
1.3 用于模拟仿真
模拟仿真技术的发展，受到了人们的高度重视。这项工作过程复杂，会出现很多的困难，尤其是对自然景物进行仿真的工作，我们要充分考虑各种自然环境对景物的影响，尤其是对光和其表面的模拟很难捉摸，现如今，对自然景物进行模拟已广泛应用于各个领域。
平时我们再看电视的时候，总能发现一些感觉很真实的场景，引人注目，这些都是运用自然仿真的技术实现的，这项技术可以让我们的生活越来越精彩。
1.4 用于计算机动画
随着计算机技术的发展，人们对于其动画也提出了很高的要求。传统的高质量的静态图像已不能满足人们的需求，这就要求我们工作人员逐步提高自己的专业水平。计算机的动画实际上就是对其静态图像进行相关的处理而产生的，计算机动画涵盖内容广，可以通过多种方式实现，近期人们逐渐将其重心转移到怎样根据相应的物力模型设计计算机动画，这是一项新型技术，该技术通过对相关学科进行研究分析，使得计算机动画在呈现过程中更加的真实。在这过程中会出现很多的困难，多想技术不能得到落实，根据物理模型模拟动画的技术有待我们进一步 研究。
1.5 用于艺术领域中
现如今，越来越多的艺术工作者利用计算机进行工作，尤其对于一些美术工作人员而言，计算机中的相关软件能够为他们的工作带来很多便利。
2 该项学科的发展
上个世纪50年代，第一台拥有图形显示技术的计算机在美国一所大学里诞生，这台计算机使用相关的元件将图形显示在计算机的显示器上。过了几年，也是在美国，绘图仪被发明了，这些技术的输出功能都是通过对计算机的原始语言进行编程，并进行科学计算而得出的。这个时期是计算机图形学的发展初期。
上个世纪50年代末，美国的一个实验室开发了相关体系，使得计算机拥有了指挥和控制的功能，这是人机互动技术的开端。过了几年，这个工作室发表了相关文章，在这篇文章中首次出现了，计算机图形学这一专业术语，该概念的出现，有效的证明了计算机图形学的人际交互技术是一项可行的、应被广泛使用的技术，从而巩固了计算机图形学在计算机科学中的地位。这篇文章中所提出的一些技术和概念，至今仍被运用在计算机科学中。
在上个世纪六十年代，研究人员提出了新的思想，该种思想主要是使用相应的方面来讲曲面构造出来。同时，法国的一位工程师也提出了自己的想法，该办法在产品的外形设计中被广泛应用，这也是CAD技术得以出现的有力条件。
计算机图形学在上个世纪七十年生了重大的变革，由于新型显示器的出现，使得在六十年代开始出现的一些算法，开始迅速发展，一些对图形的处理方法由此出现了，图形学从此变得流行起来，在各个领域得到广泛的研究。由此完整的CAD技术就出现了，随着图形软件的不断发展，如何使软件的功能更加齐全、标准，成为了研究人员重点研究的对象。后来，在美国的一个技术会议上，有关人员根据实际的情况制定了一整套的完善规则，他们还成立了相应的组织，对计算机图形学的相关工作进行规定，该组织连续两年提出了相关的标准，国际标准化组织也对其进行了规定等，这些规定的实施，为日后计算机图形学的发展打下了坚实的基础。
在上个世纪的七十年代，计算机图形学产生了巨大的进展，使得相关技术得以产生，研究人员相继提出了各种模型，开创了具有真实性和模拟性的图形学。这两点可以从七十年代美国和日本研究人员发表的相关文章中得到证实。
在上个世纪八十年代，美国和日本的研究人员，采用辐射度相关的计算方法，并将此方法与计算机图形学相结合，模拟了光的反射原理。这一重大实验，对使图形学更加真实的效果趋于成熟。在这个时期还出现了另一种方法，就是讲电路中集成很多的晶体管，这为图形学的发展提供了有效的条件。
3 结语
综上所述，我们知道目前图形学的发展速度不断提高，已成为一种新型的科技技术，广泛用于各个领域，已融入到我们的生活中，让我们的生活充满色彩，它在气象预测中的运用，能够让我们快速有效的了解未来几天的气象信息，在医学中的运用可以提高医学水平，从而延长了人类的寿命，还有模拟技术的发展，使得计算机动画更加的形象，真实。
参考文献：
[1]王义豹.计算机图形原理与编程[M].天津科学技术出版社.2011
计算机图形学相关技术范文2
关键词：计算思维；计算机图形学；教学内容；教学方法
1.背景
计算思维是美国周以真教授在2006年正式提出的教育理念。周教授认为计算思维不仅属于计算机科学家，而且还应和阅读、写作、算术：Reading，wRiting，and aRithmetic——3R）一样，成为每个人必须具备的基本技能。
计算思维的概念一经提出，就激发了美国学术界的强烈反响。2007年，美国卡内基·梅隆大学和微软宣布建立微软一卡内基·梅隆计算思维中心。2008年，美国国家科学基金会启动了“计算使能的科学发现与技术创新”研究计划。该计划旨在通过计算思维领域的创新和进步来促进自然科学和工程技术领域产生革命性的成果。
在中国，计算思维被认为是振兴大学计算教育的途径，是促使科学与工程领域产生革命性创新成果的重要因素。针对校级公共必修课之一的计算机导论课，文献[3]论述了该课程与计算思维的关系；针对计算机专业的基础课程，国内教育工作者就如何在离散数学、程序设计、算法设计与分析等课程教学过程中培养学生的计算思维能力上进行探索，取得了一定成果。而针对计算机专业的高年级课程，文献[7]、[8]分别探讨了如何在编译原理课程和人工智能课程中强化学生的计算思维能力。
计算机图形学是计算机及相关专业本科生的一门重要专业选修课，兼顾理论和实践，具有很强的综合性和交叉性。然而，该课程由于学科内容多、理论难度大、实践性强，且作为专业选修课学时有限，导致了课程内容不易被掌握、学生学习积极性不高等问题。因此，我们将培养学生的计算思维能力融入该课程，并针对课程的学科特点和学生特点，对课程的教学改革进行了思考和探索。
2.计算机图形学中的计算思维
计算机图形学作为高等院校计算机核心课程之一，应当启发学生使用计算思维方式解决各种计算机图形学相关的实际问题。计算思维涉及运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。下面，我们从这三方面来探讨计算机图形学所体现的计算思维。
1）求解问题。
计算机图形学中的各种经典算法均为问题求解的过程。例如，直线生成、圆弧生成、多边形填充和区域填充等光栅图形学中的具体问题，均需要通过计算机进行实现。讲解这些实际问题的解决思路，可以培养学生利用计算机科学的基本概念进行问题求解的计算思维能力。
2）设计系统。
计算机图形系统包含了硬件系统和软件系统的设计。
图形硬件系统用来生成、处理和显示图形，通常由中央处理器和图形输入/输出设备构成。在图形硬件系统的设计中，考虑到图形系统计算的工作量非常大，尤其是虚拟场景和实时动画等的显示，所以系统增加了固化的图形处理芯片，即显卡。图形输入/输出设备也是基于人类的使用习惯和对颜色的感知习惯所设计。
图形软件系统分为图形生成、图形处理、图形显示及人机交互几个部分。如何通过代码将不同内容集成起来，构造出复杂的人机交互图形系统，需要通过逐步分解、细化的方式，将规模较大、比较笼统的问题，转换成比较详细的描述，并有机地串联起来用代码实现。
通过设计开发软硬件系统，培养学生利用计算机科学的基本概念进行系统设计的计算思维能力。
3）理解人类行为。
计算机图形学就是在研究、分解和模拟画家绘画过程的科学。计算机图形学通过研究分析，展现画家绘画的思维方式，并让人们明白思维是可实现的。画家绘画的基本步骤和计算机图形学的基础技术对应关系如表1所示。
以画家绘制建筑风景画为例，画家首先要选取景物和观察的视角，这和图形学中的投影、射影变换、视见体的规范化、三维规范体裁剪等技术相对应；选好场景和视角后，画家会在脑海中对各个建筑物的位置和角度进行微调，以展现最美观的画面，这和图形学中物体的几何变换（平移变换、放大和缩小变换、旋转变换等）技术相对应；完成构思后，画家会先用细笔勾勒出各个建筑物的轮廓，这和图形学用网格建模技术相对应；然后进行上色，即图形学中的颜色模型和光照模型相关技术；最后，画家绘制雾气效果、建筑物表面细节等，这与图形学研究的真实感图形绘制技术相对应。
计算机图形学可培养学生运用计算机科学的基本概念进行人类行为理解方面的计算思维能力，因为计算机图形学是完全由人通过计算机构造出来的虚拟绘画世界，课程所研究的技术均是基于对人类社会绘画的理解、模拟或扩展。反过来，计算机图形学也可以指导人类社会的绘画并使之更有章法。
3.面向计算思维的教学内容探索
在培养学生计算思维能力这个新目标的指引下，我们对传统的计算机图形学教学内容进行了适当调整：强调对计算思维能力的培养，在理解基本原理和基本概念的同时，也重视应用，培养学生动手解决实际问题的能力。首先，我们根据学生的实际学习需求，精选部分核心教学内容，压缩或屏蔽部分理论知识，使学生更专注于必要知识的学习，从而提高教学效率和教学质量。其次，教学内容的制订应跟上时代的步伐，重点介绍学科最新的前沿技术，提高学生的学习兴趣，拓宽他们的知识面。在以上一系列方针的指导下，我们调整后的教学内容主要包括9部分，各部分的学时分配如表2所示。
我们对课程内容的主要变动和调整总结如下，培养学生们运用计算机图形学的理论提出问题、分析问题和解决问题。
1）在第1章概述部分引入了OpenGL绘图程序包的介绍和使用说明，并以实验的方式要求学生掌握基于OpenGL的简单图形设计方法；在后面章节的课程中也融入OpenGL的使用和功能介绍，将图形学理论与OpenGL绘图程序包相结合。这样，有利于学生在学习问题求解的方法（即算法）的同时，掌握问题求解的手段（即OpenGL），将抽象的算法和形象的工具实现技术融会贯通。
2）将第2章的基本图形生成算法设为学生自学部分。内容涵盖了基本的光栅图形生成算法，详细说明了计算机在显示器上绘制直线和圆弧的算法、多边形的填充与其他相关的图形基本元素的生成算法。这部分难度适中，很适合学生课后学习，教材提供部分源代码，学生通过自学将代码补齐，完成实验。
3）将第3-7章的内容用一个实验串起来讲，这个实验要求学生们完成一个三维实体或场景的建模与交互。我们先展示实验作品，然后通过分析作品的实现过程，引申出相关各个章节的理论部分，并一一扩展开来。最后，学生通过自行设计场景、分析实验架构、动手编程等过程来亲身体验。
4）增加讨论课和第9章的技术前沿讲座，激发学生的探索精神，培养他们批判性和创造性的计算思维能力。
4.面向计算思维的教学方法
4.1“所见即所得”的课堂教学方式
计算机图形学是一门思维性很强的课程，涵盖的知识点广而抽象，因此，我们改进了传统的按知识点分拆讲解为主的教学方式，采用了“形象抽象形象”的“所见即所得”的教学方式。例如，在讲解颜色、光照、视图模型变换等知识点之前，我们先“形象”地展现一个三维场景，并对此展开分析，将三维场景绘制相关的知识点“抽象”出来，并逐章展开讲解，并让学生参与讨论；最后，通过实验的方式让学生自行设计并编程实现一个“形象”的三维场景。这种“所见即所得”的教学方式将计算机图形学抽象的思维过程形象地表达出来，并通过布置实验，很好地调动了学生思考和探究的积极性，从而达到培养学生计算思维能力的目标。
4.2采用注重培养计算思维能力的实验内容
本课程设置18学时的课内实验，包括4个实验项目，具体安排如表3所示。
本课程的实践性较强，因此课程考核摒弃了笔试方式，采用实验考核和项目考核相结合的方式。实验考核主要考查学生平时对相关知识的掌握程度，主要由第1、2和第4个实验组成。项目考核基于第3个实验，要求学生分组（每组不超过2人）完成一个比较复杂的三维模型或场景的建模项目，利用OpenGL、C++和FLTK，设计并制作三维真实感场景，要求提交设计制作文档、源代码、可执行文件、PPT演示文稿等材料。
5.改革效果
通过课程的学习，多数学生均能掌握现代计算机图形学的基本原理和交互式图形系统的实现技术，具备了使用计算机图形软件、分析和设计图形系统的基本能力，了解了计算机图形学的研究方向和发展前景。
通过与学生座谈，我们发现学生对课程的学习内容有了充分的认识，特别是在设计三维模型时，能够理解绘画步骤，掌握图形学建模流程，并且有意识地运用计算思维思考问题和解决问题。
计算机图形学相关技术范文3
关键词：计算机图形学；游戏开发；课程建设
中图分类号：G4
文献标识码：A
doi：10.19311/ki.16723198.2017.01.082
0引言
随着市场对游戏开发人才的需求越来越大。许多高校在本科阶段设置了有关游戏开发方向的课程。“计算机图形学”作为一门计算机科学方向的专业基础课，主要讲授包括：模型绘制、模型渲染、纹理和光照等内容。这些内容是构成游戏开发的主要理论基础。然而，在实际教学过程中学生普遍反映“计算机图形学”难学，主要体现在图形学涉及的数学知识较多、相关算法晦涩难懂。如果没有大量的实践，学生会感到空洞与乏味。如何在讲授“计算机图形学”基本理论的同时，结合游戏开发的实践，使得学生将枯燥的理论和算法与游戏开发的能力实现有机的对接，是一个值得深入探讨的问题。本文在分析了目前“计算机图形学”授课内容的基础上，结合其内容与游戏开发之间的内在联系，对面向游戏开发的“计算机图形学”课程建设思路进行了探讨。
1当前“计算机图形学”授课现状
目前大多数高校的本科“计算机图形学”授课时间控制在50学时左右。以笔者所在的学校为例，理论与实验学时分别是36和14学时。如图1所示，理论授课内容主要分为二维、三维模型绘制、几何变换和渲染，相关数学基础和图形引擎库OpenGL等。传统的课堂教学中，二维图形学的内容占据相当大的比例。然而，在实际游戏开发实践中，二维图形涉及的较少，主要以包括：三维建模、几何变换、视图变换、材质、纹理贴图、图形渲染、模型动画等三维图形学的内容为主。如表1所示，实验内容主要以模型的绘制、剪裁、渲染为主，实验类型主要以验证型为主，实现方法主要采用C++语言和OpenGL图形库。学生在学习这一部分内容的时候，普遍感到算法较为枯燥，而且无法和实际应用联系起来，容易产生厌学的情绪。而且，OpenGL作为一款以C++为基础的开源三维图形引擎，优点是独立于窗口系统和操作系统，以它为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植，弊端是封装性不够，要实现复杂的游戏动画效果需要学生对底层的动画原理和数学知识有较强的理解和熟练掌握C++编程技能。
在授课环节上，老师一般采用是先讲授图形学理论课，然后进行实验课，目的是在实验环节让学生应用所学的理论知识，锻炼实践能力。但该方式也存在一些弊端：理论课和实验课相对割裂，学生在学习图形学算法和理论时对枯燥的内容感到较难，缺少实践，而在实验环节，在有限的时间内很难真正掌握开发工具并作出具有一定深度的作品。
2面向游戏开发能力的算机图形学课程建设思路
基于上述问题，笔者结合游戏开发所需要的能力特点，从以下几个方面入手，对“计算机图形学”课程的改革进行了论述。
2.1课程内容
由于本门课程的学时限制，我们对目前授课内容的基础上进行了相应的取舍，即讲授重点放在三维图形学的内容。另外，将一些游戏开发过程中较为关键的图形学相关内容补充到授课内容中，例如以下两方面的内容：
场景组织与模型渲染：场景组织是三维游戏中核心内容之一。在一个三维游戏中，需要将许多的模型用某种数据结构的方式将其组织起来，然后在绘制每一帧的时候将其渲染处理。如何合理有效地管理三维场景中物体之间的相关、从属、互相影响的关系会对三维场景的生成效率产生重要影响。场景组织需要牵涉到数据结构中的排序算法，如：N叉树排序、堆排序算法。现有的大多数图形学教材并没有将上述内容列入主要章节，而场景组织的相关算法是实现游戏开发的核心算法之一，对这一部分的内容应补充进授课内容。
模型交互与动画算法：在游戏开发过程中，三维模型的交互是利用鼠标和键盘对模型的运动进行控制。三维模型的动画包括：模型运动、碰撞检测、人体骨骼动画、漫游等。掌握这部分内容对于学生深入理解游戏开发来说也是极有必要的。根据笔者所知，目前的《计算机图形学》教材中，大多数没有涉及这部分内容，但也有一些《计算机图形学》课本增加了三维模型动画及动力学的内容，如潘云鹤等所著的《计算机图形学：原理、方法及应用》一书中，就计算机动画的应用作为专门的一章内容进行介绍。
2.2内容组织
针对图形学中大多数的理论比较抽象，实验也大多为算法的验证型实验。大多数学生在学习本门课之前并没有相关计算机图形学方面的知识储备，因此造成学生普遍反映没能将所学知识应用到实际应用中，从而降低学习本门课程的兴趣。教师在具体讲授过程中，可以按照构造游戏的流程，从角色建模讲起，用游戏设计这一根主线找出各部分内容之间的联系，使得学生对课程的内容和游戏开发之间的关系有一个全貌性的认识。本文对图形学中相关算法与游戏开发的具体应用之间进行必要的对接。例如，在讲解物体建模内容方面，可以先采用三维建模软件（3DMAX或MAYA）实现基本物体的建模过程，并通过不同的视图展示模型的线框或三角面片视图。这样可以让学生直观的感受图形学中三维模型是如何构造的，从而让其理解在OpenGL中所调函数的意义。三维模型的显示方面，通过在三维建模软件中设置摄像机成像原理，经过三维空间中实体的世界变换、视角变换等过程了解模型剪裁、几何变换、投影变换的作用，从而更好的辅助学生了解相关算法的理解。真实感图形学主要包括光照模型、纹理贴图等，是图形学中较为复杂和难理解的内容。老师利用三维建模软件中的灯光、材质、质感、纹理贴图的实现过程，让学生直观的了解图形学中实现真实感的途径与方法。欲使课堂讲授的内容生动起来，必须有实际的案例支撑，因此建设面向游戏方向的图形学案例库，使得学生能够快速理解和掌握相关理论和技术，对于提高图形学课程的授课质量至关重要。
2.3图形库的使用
目前大多数图形学课本都是采用OpenGL作为实验的图形生成库。该图形库对于学生理解简单模型的生成具有良好的作用。但是OpenGL对场景组织、模型渲染、真实感、动画等功能的封装不够，从而造成需要学生对一些渲染、光照等数学模型有着较为深刻的理解，并将其用C++语言和OpenGL实现。为了让学生掌握游戏开发中有关场景组织、模型渲染和动画等相关功能，本文建议使用当前主流的3D图形API，如：DirectX或者OSG（Open Screen Graph）等。DirectX是微软开发的多媒体引擎主要用于Windows操作系统开发。Open Scene Graph是一个著名的开源三维图形库，被广泛的应用在可视化仿真、游戏、虚拟现实、科学计算、三维重建。这两个图形库对涉及场景组织、渲染、光照、模型交互动画等高级算法具有良好的封装，使得学生在使用只需要调用相关的API函数即可生成生动的游戏渲染和动画效果。
3结论
结合图形学教学的实际以及游戏开发专业方向的培养目标，从教学内容、内容组织、图形库选择三个方面对于面向游戏开发导向的“计算机图形学”课程教学改革进行了一些探讨，希望能对游戏开发专业的教学和课程建设有所促进。
参考文献
[1]孙家广，胡事民.计算机图形学基础教程[M].北京：清华大学出版社，2005.
[2]向世明.OpenGL编程与实例[M].北京：电子工业出版社，1999.
[3]潘云鹤.计算机图形学：原理、方法及应用[M].北京：高等教育出版社，2002.
计算机图形学相关技术范文4
关键词：计算机图形学；教学改革；教学实践
中图分类号：G642标识码：A文章编号：1009-3044(2007)03-10874-02
1 引言
计算机图形学是近三十年来发展迅速、应用广泛的新兴学科。已经在图形用户接口、计算机动画、地形地貌和自然资源图、计算机辅助设计等领域产生了广泛的用途。到如今，计算机图形学已经作为一门重要的专业基础课，在全国大部分院校的计算机专业或相关专业中得到开设。然而根据笔者自己的教学体会，从计算机图形学的开设和学生的学习情况来看，该门课程在教学内容设置和课堂教学形式等方面都有较大的改善空间。
2 计算机图形学的学科特点和当前的教学形式
计算机图形学是一门新兴学科，具有学科交叉性。也是建立在传统的图学理论、现代数学和计算机科学基础上的一门边缘性学科。计算机图形学的核心技术是如何建立所处理对象的数学模型并生成该对象的图形，其主要研究内容可概括为以下几个方面[1]：
（1）几何模型构造技术。例如各种不同类型几何模型(二维、三维、多维) 的构造方法及性质分析, 曲线曲面的表示与处理, 专用与通用模型构造系统的研究等等。
（2）图形生成技术。例如线段、圆弧、字符、区域填充的生成算法；隐藏线/隐藏面消除、光照明模型、浓淡处理、纹理、阴影、灰度与色彩等各种真实感图形生成技术。
（3）图形编辑与处理技术。例如图形的平移、旋转、缩放、投影、裁剪等各种几何变换操作的方法及其软件或硬件实现技术。
（4）图形信息的存储、检索与交换技术。例如图形信息的各种机内外表示方法、组织形式、存取技术、图形数据库的管理、图形信息的通信等。
（5）人机交互与用户接口技术。例如新型定位设备、选择设备等的研发, 各种交互技术如构造技术、命令技术、选择技术、响应技术等的研究, 以及用户模型、命令语言、反馈方法、窗口系统等用户接口技术的研究等。
（6）动画技术。研究实现高速动画的各种软、硬件方法，开发工具，动画语言等。
（7）图形输出设备与输出技术。例如各种图形显示器逻辑结构的研究，实现高速图形功能的专用芯片的开发, 图形硬拷贝设备的研究等。
（8）图形标准与图形软件包的研究开发。如制订一系列图形国际标准，使其能满足多方面图形应用软件开发工作的需要，并使图形应用软件摆脱对硬件的依赖性，允许在不同系统间方便地进行移植。
从上面的内容可以看出，计算机图形学具有学科内容丰富、理论性强、实践性强的特点。因此要将这样一门课的内容较好的传授给学生，不是一件容易的事情。学科内容的丰富性决定了学生必须阅读更多的参考资料，才能更好的掌握计算机图形学的知识。而现实的情况是，学生去图书馆借阅资料的越来越少，而是用更多时间去参与社会活动、做兼职等等。理论性强的内容讲授起来一般是比较枯燥的，面对这样一种形式，如果仅仅是呆板的讲授教材上的理论，将是达不到预期效果的。实践性强则要求学生具有较强的动手操作能力和编程能力，从另外一个方面来说，更是要求老师要有更强的动手实践能力。通过这样的分析，可以看出传统的这种课堂上讲授理论，课下让学生去做实验的教学方式很难达到预期的教学效果，急切需要探讨新的教学思路和教学方法[2]。
3 计算机图形的学的教学新思路与实践探讨
针对计算机图形学的学科特点，本人根据讲授计算机图形学的切身体验，在计算机图形学的讲授中加强了以下几个方面的探讨。
3.1 加强图形图像在多媒体教学中的作用
计算机图形学本身的研究对象是图形，又与图像有着密切的联系，因此在教学的过程中更要抓住学科的本质，突出图形图像在教学中的魅力，以便引起和加强学生对该门学科的兴趣。从另外一个方面来说，计算机图形学涉及大量图形造形、图形生成和变换的算法。这部分内容一定要让学生亲自动手实践，培养学生的自我成就感。这些工作对于提高学习兴趣、增强原理、算法的理解性具有很大的作用。
3.2 重视实践教学
计算机图形学是一门实践性很强的学科，需要学生大量的编程练习，然而很多教材上的练习都是基于Turbo C环境下的编程练习。虽然Turbo C提供了非常优秀的C语言编程环境，但是由于它的陈旧性和古板性，多数学生对它并不感兴趣。因此非常有必要考虑将计算机图形学中的编程练习移植到VC、VB、C++ Builder等可视化的编程环境上来[3]。这一方面让同学们学习编程时有与时俱进的感觉，另外一方面又能学到新的内容。
3.3 加强新知识新内容的引进
虽然计算机图形学当中的一些基本原理不会改变，但是它仍旧是一门迅速发展的学科，尤其是在三维建模、真实感图形、动画技术以及虚拟现实技术等方面。OpenGL的发展和兴起为上述技术领域的发展起到了巨大的促进作用。目前，OpenGL已被认为是高性能图形和交互式视景处理的标准，目前包括ATT公司UNIX软件实验室、IBM公司、DEC公司、SUN公司、HP公司、Microsoft公司和SGI公司在内的几家在计算机市场占领导地位的大公司都采用了OpenGL图形标准。因此在教学的过程中，加强OpenGL的教学，使学生学会基于OpenGL的图形编程，对于提高学生学习兴趣和对以后的发展潜力都是至关重要的。
3.4 恰当设计课后习题
好的习题对于帮助学生预习和自学，激发学生兴趣等方面有重要作用[4]。在设计习题的时候应注意这两个个方面，一是从实际生活中举例，这样使学生更容易接受和理解；二是巧妙设计习题的内容，例如在让同学们编程练习直线生成算法的时候，可以顺便让他们画线生成自己的姓名。
3.5 计算机图形学的教学内容安排
目前从计算机图形学的开设层次看，在大专、本科和研究生三个层次上都有所开设，但是在三个层次的教学内容编排上还有待进一步的改善。从培养目标上来看，大专着重培养学生的技能和实际工作的能力，再加上专科生本身的数学知识和编程能力相对较弱，因此在教学的时候应该偏重计算机图形的在实际中的应用和基本概念的传授上，能够理解计算机图形的显示原理、图形生成与图形变换的一些原理即可。本科则主要培养学生的综合素质和发展潜力，应该重点讲解和要求熟练掌握图形的生成算法，二维三维图形的几何变换和观察变换，以及人机交互接口的设计等部分，以便为下一步研究生阶段的学习打下坚实的基础。研究生培养学生的科研能力和深入研究的创新精神，这些主要在本科阶段的基础上进行。从这些方面来说，计算机图形学的内容编排要一定要适合各个层面的要求，这都要求任课教师要根据学生的特点合理编排教学内容。
4 总结
计算机图形学是一门迅速发展的交叉学科，它的教学还需要在今后的实践中不断探索和发展。本文仅从自己对计算机图形学的教学体会中，分析了计算机图形学的学科特点和当前的教学形式，提出了一些新的教学思路和方法。作为教师，也需要不断充实和丰富自己的理论知识，同时也要加强实践指导能力，这样才能适应不断发展的形势的要求。
参考文献：
[1]贾建，康宝生，李浩荣.“计算机图形学”课程教学改革与实践[J].高等理科教育，2004，5：67-69.
[2]曾巧明，何红波. 计算机图形学的教学改革和创新探讨[J].长沙铁道学院学报（社科版），2003，3：111-113.
[3]吴元斌. 《计算机图形学》教学的几点体会[J].安康师专学报，2004, 16: 119-121.
计算机图形学相关技术范文5
【关键词】图形图像；处理技术
中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1006-0278(2012)01-094-01
图形图像处理技术课程在图形图像制作专业课程体系中，既是一门基础课，也是一门专业课。计算机图形学是借助计算机来研究图形表达、处理图像、显示生成的学科。历经30多年的发展，计算机图形学成为现代应用科学中最活跃的分支之一，并得到广泛的运用。
一、计算机图形图像处理的基本概念
计算机图形图像处理是指把由概念或数学描述所表示物体的几何数据或几何模型，用计算机进行显示、存储、修改、完善及进行相关有关操作的过程。图形图像处理包括的主要内容有:1.几何变换，如平移、旋转、缩放、透视和投影等；2.图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割和图像分析等；3.曲线和曲面拟合；4.建模或造型设计；5.隐线、隐面消除；6.明暗处理；7.贴图纹理；8.色彩设计。
二、计算机图形系统的组成与功能
（一）计算机图形系统的组成
计算机图形系统由硬件设备和相应的图形图像软件系统两部分组成。高质量的计算机图形离不开高性能的计算机图形硬件设备。图形系统硬件通常由图形处理器，图形输出设备和输入设备组成。图形处理器是图形系统结构的重要部件，是连接计算机和显示终端的纽带。图形处理器具有存储和处理图形的功能，而且能完成大部分的图形函数计算，这大大减轻了CPU负担，提高了系统的显示能力和速度。随着计算机系统、图形输入输出设备的发展，计算机图形软件也不断地更新和完善，目前有许多支持计算机图形技术的软件系统。如各种子程序包、图形函数库、甚至是专用的图形系统。随着图形系统的发展，提出了图形软件标准化的问题。为实现程序的可移植性，开发出了面向设备的驱动程序包或面向用户的图形生成及管理程序包。
（二）图形系统的功能
图形系统的设计和研制是计算机科学和工程领域的重要内容。作为一个图形系统，至少应具有计算、存储、输入、输出、对话等五个方面的基本功能。计算功能:实现设计过程中所需的计算、变换、分析等。存储功能:存放(形体的)几何数据、形体间的关系，并可对数据实时检索、维护。输入功能:输入形体的几何参数及各种命令。输出功能:可显示过程中的状态，修改后的结果，并可硬拷贝及输出。对话功能:通过图形显示器及相应人―机交互设备直接进行人―机通信。用户通过显示器观察设计结果和图形，通过选择拾取设备，对不满意部分作修改。系统还可追溯以前的工作步骤，对用户操作执行的错误给予必要的提示和跟踪以上五种功能是一个图形系统所具备的基本功能，至于每种功能中有哪些能力，则因不同系统而异。
三、计算机图形学的发展与应用
（一）计算机图形学的发展
计算机图形学的研究起源于美国麻省理工学院, 20世纪50年代初到60年代中期，麻省理工学院积极从事计算机辅助设计和制造技术研究。它证明了交互式计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确立了计算机图形学作为一个崭新的学科分支的独立地位1964年，孔斯提出了用小块曲面片组合表示自由曲面，使曲面片边界上达到任意高阶连续的理论方法，称孔斯曲面。此方法受到工业界和学术界极大重视。
（二）计算机图形学的应用领域
1.计算机辅助设计与制造是计算机图形学在现代工业界应用最为广泛和流行的工具。计算机图形学被广泛应用于建筑设计、室内施工图设计、机械产品设计。包括飞机、动车、汽车、船舶的外形设计和发电厂、模具厂等的功能布局。在电子工业设计中，计算机图形学应用到大规模集成电路、印刷电路板、电子线路和网络分析等方面发挥的优势十分明显。
2.计算机图形化的用户接口。一个好的图形化用户界面能大大提高软件的易用性，随着Apple公司图形界面操作系统的推出，特别是微软windows应用操作系统的普及，标志着图形学已经融入到计算机的各个领域。
3.地形地貌和自然资源图。国土基础信息是国家经济系统的重要组成部分。利用这些存储的信息可绘制平面图、生成三维地形地貌图，为高层次的国土整治进行预测和提供决策，为综合治理和资源利用开发研究提供科学依据，在军事方面也体现着重要价值。
4.计算机动画和艺术设计。用于艺术创意和设计的软件很多，如二维平面的应用程序CorelDraw, Photoshop, Paintshop，三维动画建模和渲染软件3D MAX, Maya等口在现代各行各业中应用广泛，发挥着重要作用。
四、图形与图像的区别与联系
（一）数据来源不同:图像数据来自客观世界:图形数据来自主观世界。
（二）处理方法不同:图像处理方法包括几何修正、图像变换、图像增强、图像分割、图像理解、图像识别等:图形处理方法包括几何变换、开窗和裁剪、隐藏线和隐藏面消除、曲线和曲面拟合、明暗处理、纹理产生等。
计算机图形学相关技术范文6
信息工程专业在学科的建设上一直没有太大的变动，基本上是沿用了过去建立起来的教学体系，但随着当今社会信息技术的迅猛发展，信息工程专业中的一些学科设置已经不能适应该学科的发展了。而计算机图形学科涉及的内容广泛，包括数学、物理学以及计算机科学，综合性很强。在传统的教学模式中，注重理论教学，偏向教材的教学模式遏制了学生们创新思维的发展，也不利于培养学生们的动手能力。而计算机图形学恰恰具有很强的实践性，它既要求学生们牢牢掌握相关的理论知识，又要求学生把理论知识运用到实践当中去，并且在实际应用中不断的发现新问题，运用理论知识进行分析，进而将新问题解决的循环往复的过程。理论知识是为实践活动进行服务的，但现实的教学模式却完全将二者颠倒了，这就阻碍了学生主观能动性的发展，导致其学习效率低下，发散性思维被束缚。计算机图形学本身所蕴含的知识就特别晦涩难懂，在实际的教学工作中，缺乏对相关知识进行创新讲解的能力，使得学生的综合能力和创新能力都没有得到很好的提升。
二、计算机图形学
计算机图形学在教学内容的选取上,应该紧跟学科发展的步伐，多关注当前研究的热点问题，同时引入相关的学科概念，知识原理，增加一些学科的趣味性，利用多种形式的教学手段使呆板无趣的学科概念变得生动有趣，这样会让学生们更能理解教学的重点。在教学内容上，计算机图形学应该剔除老旧的内容，结合专业的特点，将最新的学科相关知识加入到课程教学中，这样不仅能大大提高该学科的教学水平，也能提高教学的效率。计算机图形学主要包括科学计算可视化、计算机设计学、计算机动画艺术等。这些技术的发展跟信息科学的发展也是密不可分的。枯燥、空洞的计算机图形学在教学上，教师要充分利用现代化多媒体教学模式，使抽象的理论概念更加具体，复杂的算法演示更加的形象。
同时教师跟学生之间要相辅相成，老师要找出更为有效的教学方式，学生也要积极配合老师。计算机图形学的内容较抽象，对数学要求的也比较高，编程的过程相对比较复杂，使得学生们在学习的过程中阻力较大，学习的热情不高，积极性较差。同时，该学科还是实践性很强的学科，要求学生不仅要具有编程能力，还要有实际动手操作的能力。而编程能力又很难掌握，大部分同学很难用计算机完成生成图形的任务，这也间接地打击了学生学习的积极性。对于很多学生来说，选择学习计算机图形这门学科是因为对图形感兴趣，在选择之前，没有进行相关的了解，只是单纯的认为该门学科就是平面图像的处理以及绘制出各种彩页上的效果图。所以在学习之初充满了期待，但是真正进入到学习中，发现不是想象中的那么简单，并且学校在课程的设置上，只是最基础的入门学习，要想做出好的效果需要不断的实践以及刻苦的钻研，还有后续的不断学习，理想与现实的落差，不但打击了学生学习的积极性，更会导致学生最后放弃对该学科的学习。
三、教学模式
对于信息工程专业在计算机图形学的教学上，要结合信息工程专业的特点来进行，抓住计算机图形学的核心技术主题，找出该门学科与信息处理共同关注的内容来调整课程的教学内容，这样一来，能使学生更深刻的理解计算机图形学的相关概念，更快速的进入计算机图形学发展的最前沿，更多的掌握该学科最新的发展动态。任何一门学科的学习都应该以扎实的基础知识做铺垫，所以在计算机图形学的学习中，基础知识肯定是不容忽视的。其次，老师应该采用多种教学方式来进行课程的讲解，可以采用多媒体进行相关课程的学习。利用计算机进行算法的模拟演练，还可以利用flash的动态演示，让学生们更直观的了解算法的生成，这样还可以充分调动学生的积极性。鼓励学生们自己动手，尝试编程，让学生们从被动接受到主动学习，培养学生自主学习，自主探究的学习态度，开拓学生们的发散性的思维方式。在实践中发现问题，解决问题。
计算机图形学是一门交叉型学科，对于教师的专业知识要求也是非常严格的，教师应该根据信息技术的不断发展，对自身的理论知识进行充实和更新，并且要在教学的模式上有所创新，在讲解理论知识时避免枯燥、乏味的课堂氛围，积极调动学生们的学习热情。要明确学科学习的重点与难点，着重培养学生的应用开发能力，强调实践的重要性，多开展相关的实际操作课程，对学生在实践中遇到的难题进行细致的讲解。也可以鼓励同学们之间建立学习小组，分组的标准是把不同方面有强项的学生组在一起，这样既可以互相弥补自身的不足，又可以在自己薄弱的地方，请教该项能力较强的同学，共同学习，共同研究。团队式的学习模式既能提高学习效率，又能使学生有较高的学习积极性。在成绩的考核上不能以小组的形式进行考核，这样是为了避免某些同学浑水摸鱼，应该逐一进行考核，以检测学生们的学习成果。
案例：在大连市某高校的课堂上，老师正在利用flash向同学们演示像素出栈入栈的原理，这深深的吸引了同学们的眼球，平时晦涩难懂的算法，经过动画式的演示之后，使同学们有了更为直观的感受，在观看完之后，老师让学生们自己动手进行实际操作，大部分的学生都会根据刚刚观看过的动态演示进行算法的操作，遇到某些地方不懂了，及时向老师进行询问，这么一堂课下来，课堂上80%的学生都对像素出栈入栈有了一定的了解，老师也根据个别同学出现的问题在课堂上再一次进行了统一的讲解。从课堂之初的flash演示，到观看完的实际操作，到最后老师的答疑解惑，让同学们的学习更具有条理性，学习的目的也变得非常明确。在课后，老师对同学们进行了调查，几乎所有同学都更喜欢这堂课的教学模式，既生动形象的了解了基础知识，又直观的学到了运作的方式，与平时冗长、沉闷的课堂讲解相比，同学们更乐于接受活泼的教学模式。同学们在动态的演示下更有兴趣去学习，有了学习的积极性，也更多了探求知识的欲望。可以说这是一堂成功的计算机图形学教学。
四、结语
