計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞 計算機(jī)圖形學(xué)；數(shù)字媒體技術(shù)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）04-0091-02

Abstract In view of the teaching contents of computer graphics course lay behind in digital media technology specialty. Can’t keep pace with professional and technical development. Analyzed the characteristics of the students and teaching status， puts forward a reform plan. Verified by implementing， has a good effect.

Key words computer graphics； digital media technology； teaching reform

1 引言

算機(jī)圖形學(xué)是計算機(jī)專業(yè)的傳統(tǒng)課程，是研究怎樣顯示、生成和處理圖形的一門學(xué)科[1]，在傳統(tǒng)計算機(jī)相關(guān)專業(yè)中占有重要的地位。數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)是近年來的一個新興專業(yè)，其主要研究內(nèi)容為使用數(shù)字技術(shù)，在各種不同媒體上生成顯示、加工處理圖形及圖像。故此，計算機(jī)圖形學(xué)可看作數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的理論基礎(chǔ)課程，是此專業(yè)發(fā)源于傳統(tǒng)計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的根基，應(yīng)該占有相當(dāng)重要的比重。但計算機(jī)圖形學(xué)課程理論性強(qiáng)、算法多、難度大，而數(shù)字媒體專業(yè)更偏重于應(yīng)用和實踐性，該專業(yè)學(xué)生相比于傳統(tǒng)計算機(jī)專業(yè)學(xué)生在專業(yè)背景和理論基礎(chǔ)上有極大區(qū)別。要在數(shù)字媒體專業(yè)中更好地開展此課程，以達(dá)到更好的教學(xué)效果和質(zhì)量，需要對傳統(tǒng)的課程內(nèi)容做出研究和調(diào)整。

2 教學(xué)現(xiàn)狀及內(nèi)容分析

數(shù)字媒體專業(yè)學(xué)生特點 數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)是融合了數(shù)字信息處理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字藝術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的交叉學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，要求學(xué)生具備良好的數(shù)字媒體技術(shù)和藝術(shù)基礎(chǔ)，能夠進(jìn)行數(shù)字媒體作品的設(shè)計，熟練掌握數(shù)字媒體的制作基礎(chǔ)，同時具備堅實的數(shù)字媒體軟件系統(tǒng)開發(fā)能力。技術(shù)與藝術(shù)并重，既有豐富的藝術(shù)細(xì)胞，又有堅實的技術(shù)支持[2]。

由于各個學(xué)校的招生條件和教學(xué)計劃的不同，每個學(xué)校的學(xué)生素質(zhì)及特點有一定的區(qū)別。但總體來看，此專業(yè)與其他傳統(tǒng)計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的區(qū)別是明顯的，大體表現(xiàn)為：1）具有一定的藝術(shù)基礎(chǔ)；2）編程能力較弱；3）數(shù)學(xué)知識和功底較弱；4）思維更跳脫，對理論算法提不起興趣。

計算機(jī)圖形學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容分析

1）緒論及圖形處理設(shè)備：了解學(xué)習(xí)過程中涉及的相關(guān)概念和知識，理解數(shù)字圖像的組成，了解圖形圖像在計算機(jī)中的表示方法，了解常用的顏色模型，了解圖形設(shè)備的工作原理。

2）基本圖形生成算法：直線、圓和橢圓的生成算法，區(qū)域填充的定義和算法，線型和線寬的處理方法，字符，反走樣等基本技術(shù)。

3）自由曲線和曲面：生成曲線和曲面的參數(shù)表示方法，插值和樣條，Bezier曲線和曲面，B-樣條插值生成曲線和曲面，有理B-樣條和NURBS曲線與曲面。

4）圖形變換與裁剪：圖形的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放等基本變換，理解投影變換、裁剪的算法。

5）實體幾何造型：實體的定義和運算，實體的正則集合運算，實體的邊界表示、分解表示、掃描表示等方法。

6）分形幾何應(yīng)用：分形圖形的生成方法，Julia集與Mandelbrot集，復(fù)平面域的Newton-Raphson方法，自然景物模擬。

7）真實感圖形顯示：觀察變換，消隱算法，整體和局部光照模型，多邊形的明暗處理，紋理貼圖，光線跟蹤算法等。

在上述所述理論教學(xué)之外，現(xiàn)行的實驗教學(xué)主要有兩種：1）采用MFC應(yīng)用程序用C++語言編程模擬相關(guān)算法；

2）采用openGL圖形開發(fā)庫來模擬圖形學(xué)中算法的實現(xiàn)。

3 教學(xué)內(nèi)容改革方案

可以看出傳統(tǒng)的計算機(jī)圖形學(xué)是一門理論性很強(qiáng)的課程，實驗課的主要目的是配合理論教學(xué)，加深對算法的理解。但是數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)從一開始就不是以算法研究為目的，而是以實際應(yīng)用為主。因此，把課程內(nèi)容向?qū)嵱眯缘姆较蜣D(zhuǎn)變就成為本次改革的重頭戲。

改革主體思路：以openGL圖形庫為基礎(chǔ)，將圖形開發(fā)融合到本課程的教學(xué)中；提高實驗教學(xué)所占比重；減少過偏過難的算法，減少算法程序描述的講解；加強(qiáng)圖形學(xué)繪制流水線的講解。

理論教學(xué)改革方案具體如表1所示。理論內(nèi)容若是沒有實驗內(nèi)容來配合，不會有好的教學(xué)效果。本次實驗教學(xué)方案改革具體如表2所示。理論和實驗兩個部分的學(xué)時比例變?yōu)?：1，大大加強(qiáng)了實驗的比重。此種方案相當(dāng)于把openGL編程的內(nèi)容完全融入計算機(jī)圖形學(xué)課程中，但又沒有完全放棄圖形學(xué)課程中的理論及算法部分，只是做了內(nèi)容上的縮減，使教學(xué)內(nèi)容更加實用化，應(yīng)用性更強(qiáng)。

4 教學(xué)實施及其效果

教學(xué)改革不可能一蹴而就，在實際教學(xué)中總會有一些主觀或客觀的制約條件。實際執(zhí)行時，將傳統(tǒng)內(nèi)容逐步轉(zhuǎn)為如上改革之后的教學(xué)內(nèi)容共用了3年時間，改革是一步步進(jìn)行的，效果也是逐漸顯現(xiàn)的。很明顯，學(xué)生對于計算機(jī)圖形學(xué)的興趣越發(fā)濃厚，對此課程的評價也越來越高，課程考核的通過率也在逐年上漲。

5 結(jié)語

本文提出一種偏重于實際應(yīng)用的數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)計算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)改革方案，經(jīng)教學(xué)實施，提高了課程教學(xué)質(zhì)量，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到較好的效果。但在具體實施中也存在不完善之處，在下一步工作中需要完善教學(xué)案例，將此方案進(jìn)一步細(xì)化，爭取更好的效果。

參考文獻(xiàn)

第2篇：計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

隨著教育改革的日益深入，為滿足社會對教育多樣化、多選擇的要求，南京市人民中學(xué)計劃2015年恢復(fù)“南京市匯文女子中學(xué)”的校名，恢復(fù)女校模式，希望能充分利用學(xué)校女性教育的優(yōu)良傳統(tǒng)和辦學(xué)特色，有效擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)資源，形成自己的辦學(xué)風(fēng)格，凸顯個性，在推進(jìn)普通高中多樣化發(fā)展的道路上走出一條新路。

一、數(shù)學(xué)實驗室項目的建設(shè)

早在2011年10月，南京市教育裝備與勤工儉學(xué)辦公室和相關(guān)學(xué)校裝備建設(shè)人員在全市范圍內(nèi)對人民中學(xué)、第三中學(xué)、第十三中學(xué)、田家炳高級中學(xué)、雨花臺中學(xué)等校的“數(shù)學(xué)實驗室”專項工作展開了多方位、多層次的調(diào)研工作。建設(shè)之初，為了數(shù)學(xué)實驗室建設(shè)的實用性與科學(xué)性，多個廠商在我?，F(xiàn)場搭建真實環(huán)境，由師生及相關(guān)建設(shè)人員實地授課體驗。參加體驗的各校數(shù)學(xué)教師與信息中心人員開展了多次交流研討會，最終確定了我校數(shù)學(xué)實驗室的設(shè)備型號與建設(shè)方案。

2012年6月，經(jīng)過南京市教育裝備與勤工儉學(xué)辦公室政府采購的公開招標(biāo)，我校結(jié)合實際需求情況，確定了數(shù)學(xué)實驗室技術(shù)、產(chǎn)品建設(shè)的廠商。陳仲翔校長親自參與了數(shù)學(xué)實驗室的建設(shè)，提出了很多獨特的建設(shè)性指導(dǎo)意見。學(xué)校相關(guān)部門在建設(shè)過程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，設(shè)計的實驗桌使用方便，物品收納柜美觀大方；安裝的計算機(jī)系統(tǒng)軟件穩(wěn)定先進(jìn)。學(xué)校信息技術(shù)中心與技術(shù)公司密切配合，先后開展了圖形計算器軟硬件使用方法與技巧、數(shù)學(xué)實驗室與課程整合案例分析、網(wǎng)絡(luò)教室教學(xué)管理軟件、交互式白板使用方法等方面的培訓(xùn)與研討。

二、數(shù)學(xué)實驗室應(yīng)用的探索與拓展

我校數(shù)學(xué)實驗室的計算機(jī)安裝了幾何畫板、超級畫板、三維立體幾何模型、Microsoft Mathematice等數(shù)學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)輔助軟件，還配備了數(shù)學(xué)立體幾何模型教具，為學(xué)生提供了探究數(shù)學(xué)知識的環(huán)境。為了方便圖形計算器走進(jìn)課堂，實驗室特采用無線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，配備了無線路由器和接收器，打造出移動實驗室。此外，為開發(fā)數(shù)學(xué)室的資源，構(gòu)建多樣化的實驗室，我們還配備了物理溫度敏感器，安裝了Google Earth幫助學(xué)生學(xué)習(xí)地理知識。

1.普及使用

圖形計算器是數(shù)學(xué)實驗室的核心設(shè)備，為了建成后的數(shù)學(xué)實驗室發(fā)揮最大功效，普及圖形計算器的使用，我們邀請了科技公司工作人員分別對全體數(shù)學(xué)教師、學(xué)生進(jìn)行了培訓(xùn)，除確保每位數(shù)學(xué)教師一臺機(jī)器，還定期向?qū)W生開放機(jī)器，鼓勵他們利用數(shù)學(xué)實驗室的設(shè)備進(jìn)行探究和學(xué)習(xí)。我們的理念是“寧愿用壞也不能擺壞”，盡可能提高機(jī)器的使用率，發(fā)揮它的教學(xué)作用。

2.加強(qiáng)教科研活動

實驗室建設(shè)之初，筆者深入鉆研，帶領(lǐng)高二學(xué)生多次精心探究，謀求創(chuàng)新，首次嘗試用圖形計算器開設(shè)了關(guān)于三角函數(shù)的公開課。新穎的教學(xué)模式，活躍的課堂氛圍，讓各位教師體會到了圖形計算器的優(yōu)越性，對數(shù)學(xué)實驗室的建設(shè)給予了大力支持。教研活動中，一些教師就數(shù)字?jǐn)?shù)學(xué)實驗室的探究方法、軟件研發(fā)方向等提出了很多建設(shè)性的意見。為推動圖形計算器的教學(xué)，提高教師的信息技術(shù)應(yīng)用水平，更新教學(xué)觀念，我校數(shù)學(xué)組教師還參加了全國課題“圖形計算器與高中數(shù)學(xué)教學(xué)整合研究”。在課題研究過程中，組內(nèi)教師通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和校際交流等各種形式積極參與到圖形計算器的研究工作中，并取得了階段性進(jìn)展。我們希望數(shù)學(xué)實驗教學(xué)能激發(fā)學(xué)生“學(xué)數(shù)學(xué)、用數(shù)學(xué)、感受數(shù)學(xué)、研究數(shù)學(xué)”的興趣。

3.開展數(shù)學(xué)社團(tuán)活動

本著以學(xué)生發(fā)展為本的思想，我校數(shù)學(xué)組利用數(shù)學(xué)實驗室開展了形式多樣的數(shù)學(xué)社團(tuán)活動，如數(shù)學(xué)講座、數(shù)學(xué)知識競賽、圖形計算器培訓(xùn)等。通過組織數(shù)學(xué)社團(tuán)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，磨煉了他們的意志，增進(jìn)了同學(xué)間的友誼，數(shù)學(xué)愛好者和特長生的隊伍逐步擴(kuò)大。經(jīng)過多次圖形計算器的培訓(xùn)，學(xué)生漸漸愛上了這個“口袋機(jī)”，圖形計算器拉近了數(shù)學(xué)與學(xué)生的距離，讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)的美和學(xué)數(shù)學(xué)的快樂。數(shù)學(xué)社團(tuán)活動開展得有聲有色，活動中涌現(xiàn)了不少高手，他們借助圖形計算器創(chuàng)造了許多精美的圖形作品（如圖1所示）。值得一提的是我校陳舟同學(xué)在“卡西歐杯2013年全國高中數(shù)學(xué)圖形計算器應(yīng)用能力競賽”中取得了第三名、南京市第二名的佳績。

三、數(shù)學(xué)實驗室的成效

抽象的數(shù)學(xué)符號，深奧的數(shù)學(xué)定理，常使學(xué)生對數(shù)學(xué)產(chǎn)生畏懼感。怎樣才能讓孩子們愛上數(shù)學(xué)呢？怎樣才能讓數(shù)學(xué)課堂獨具魅力、充滿生命活力呢？顯然，傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)教學(xué)的要求，我們需要探究新的教學(xué)模式。借助圖形計算器開展的數(shù)學(xué)操作性實驗給數(shù)學(xué)課堂帶來了生機(jī)和活力。通過自我探究、親自演示，學(xué)生見證的是數(shù)學(xué)這座大樓的建設(shè)過程而不是大樓本身，消除了學(xué)生對數(shù)學(xué)在認(rèn)知上的神秘感和恐懼感。在實際使用過程中，我們深刻地體會到圖形計算器的優(yōu)勢。

1.操作簡單，功能多樣，便捷可移動

圖形計算器具有代數(shù)運算、函數(shù)作圖和圖像分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等高級功能。特別是函數(shù)作圖和圖像分析功能非常強(qiáng)大，以往用幾何畫板繪制圓錐曲線非常麻煩，但是利用圖形計算器只需輸入圓錐曲線的方程就可以繪制圖像，還可以分析圓錐曲線的焦點及其他基本性質(zhì)。我校數(shù)學(xué)實驗室采用的是無線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，通過路由發(fā)射器和接收器可以將圖形計算器帶入課堂，提高了圖形計算器的使用率。

2.有利于“數(shù)形結(jié)合思維”的訓(xùn)練

圖形計算器具有將學(xué)科知識概念由“隱形”轉(zhuǎn)向“顯性”的功能，這有利于培養(yǎng)學(xué)生感受、收集和處理信息的能力。圖形計算器有助于學(xué)生更好地理解函數(shù)的特性，理解圖形與代數(shù)表示法之間的關(guān)系。經(jīng)過一年的培訓(xùn)，學(xué)生基本熟練掌握了圖形計算器的使用，圖形計算器強(qiáng)大的功能讓他們震驚，他們在不斷發(fā)掘新功能，比如用機(jī)器畫美麗的圖案，繪制動態(tài)圖像等。

3.圖形計算器讓數(shù)學(xué)課堂更生動

高中的數(shù)學(xué)課堂，許多內(nèi)容比較抽象，很難讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)在生活中的實用性。而圖形計算器給了學(xué)生一種直觀的新鮮感，大大刺激了學(xué)生的視覺感官，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也改變了以往教師教、學(xué)生聽的教學(xué)模式，讓學(xué)生自己動手參與到數(shù)學(xué)實驗中，共同探究知識的由來，體會概念的本質(zhì)。

圖形計算器不僅走進(jìn)了數(shù)學(xué)課堂，更走進(jìn)了學(xué)生的生活。嘗試圖形計算器教學(xué)后，在課間，班里鮮有發(fā)現(xiàn)孩子玩手機(jī)了，他們更多的是在探討圖形計算器的使用，相互比拼，看誰繪制的圖像更漂亮，看誰發(fā)現(xiàn)了新功能。更讓我們意外的是，這個“小口袋機(jī)”竟然促進(jìn)了后進(jìn)生的轉(zhuǎn)變，一些原本成績不太理想的學(xué)生為了探究圖形計算器的更多用途，發(fā)奮學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，并積極參加圖形計算器的各種比賽，學(xué)習(xí)成績和態(tài)度發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變。

第3篇：計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計算機(jī) 圖形學(xué) 應(yīng)用

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0020-01

計算機(jī)圖形學(xué)（Computer Graphics，通常簡稱為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。一般的圖形可以由點、線、面、體等元素組成，還可以通過對圖形的飽和度、色相、明暗對比度進(jìn)行調(diào)整；如果把三維圖形看成是由二維圖形在多維空間中變換而來的，那么計算機(jī)圖形學(xué)研究的就是這個變換過程是如何進(jìn)行的；本文主要從計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域以及前景兩方面進(jìn)行簡要的分析。

1 計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）領(lǐng)域

計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）是計算機(jī)圖形學(xué)最為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域之一，它包括了土木工程、機(jī)械工業(yè)以及制造加工業(yè)等方面。概括起來總體分為以下幾個方面。

（1）人機(jī)交互系統(tǒng)方面的應(yīng)用；通過精確的產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)的框架設(shè)計，最終通過反復(fù)的修改設(shè)計，從而輸出材質(zhì)單以及加工流程和數(shù)據(jù)加工代碼。

（2）電子工業(yè)方面的應(yīng)用；在這個方面，計算機(jī)圖形學(xué)具備了很大的優(yōu)勢，因為大型的電子電路板不可能由簡單的人工手繪去完成，而計算機(jī)圖形系統(tǒng)不僅能完成這項任務(wù)，還可以在很短的時間內(nèi)完成。

（3）航天工業(yè)方面的應(yīng)用；美國波音公司的777飛機(jī)利用計算機(jī)輔助設(shè)計對機(jī)身進(jìn)行整體設(shè)計以及建立模型，最后包括機(jī)身各零部件的組裝和模擬。

（4）三維建模方面的應(yīng)用；通過計算機(jī)圖形系統(tǒng)可以很簡單的對二維信息向三維立體轉(zhuǎn)變，不過對三維圖形的重建主要是以多面體為主，任意曲面體的重建至今還是個難題。

1.2 科學(xué)計算的可視化應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對復(fù)雜數(shù)據(jù)的理解和研究變得更加困難，在傳統(tǒng)不可見的方式下，很難對一些數(shù)據(jù)進(jìn)行透徹的分析，在這個時候，計算機(jī)圖形學(xué)可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的可視化。目前科學(xué)計算的可視化在各個領(lǐng)域應(yīng)用很廣，尤其是在醫(yī)學(xué)方面最為廣泛；可視化技術(shù)讓醫(yī)用CT在掃描的時候，將對象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為三維立體的效果，讓醫(yī)生更加直觀的看到患者的問題所在，還可以提供各項碰撞反饋，不過這項研究目前來講還很不成熟。

1.3 圖形的繪制與實物仿真

圖形的繪制與實物仿真最主要體現(xiàn)在仿真兩個字上，簡單的來說，就是把周圍事物、景觀、人等等真實的模擬出來，但是難點在于如何形象真實的體現(xiàn)這些對象，因此真實感很重要。對一個物體的模擬，包括了對物體的形狀，表面材質(zhì)和紋理，光滑和粗糙程度等，這其中最難的是光照和材質(zhì)紋理的模擬。經(jīng)過計算機(jī)圖形系統(tǒng)的模擬，可以奇妙的讓原本毫無生機(jī)的對象瞬間變得栩栩如生，這方面的應(yīng)用其未來可預(yù)見性的發(fā)展前景很好。

1.4 二維和三維動畫

我們生活中的很多對象都在無時無刻的運動著，所以動畫的制作可以給我們帶來很多生活上的樂趣。而傳統(tǒng)的二維動畫似乎已經(jīng)不能讓人們?yōu)橹徽?，更具視覺沖擊的三維動畫在目前對我們來說，更加讓人期待。不僅僅是工業(yè)的需要，還是3D人工智能系統(tǒng)，都需要三維動畫的支持；如今的3D電影能夠給人帶來非常強(qiáng)烈的視覺沖擊，它的技術(shù)核心就是我們的計算機(jī)圖形軟件，例如3ds max、maya等，在一部3D電影里大量的使用了計算機(jī)圖形系統(tǒng)中的各種特效。除了電影還有電腦游戲里也大規(guī)模的采用了3D技術(shù)渲染，應(yīng)用非常廣泛。

2 計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展前景

由于圖形硬件的飛速發(fā)展，計算機(jī)圖形學(xué)也伴隨著同步發(fā)展，如今不管是工業(yè)還是民用行業(yè)對圖形系統(tǒng)的需求都非常高，而計算機(jī)圖形技術(shù)不僅能夠渲染出非常逼真的模擬對象，還能夠與高精度的圖形處理緊密結(jié)合，從而實現(xiàn)更加豐富的3D渲染世界。計算機(jī)圖形學(xué)還可以跟視頻處理軟件結(jié)合，增加真實感，例如應(yīng)用在虛擬博物館中等。計算機(jī)圖形學(xué)在其不同的應(yīng)用領(lǐng)域中都表現(xiàn)的非常出色，未來的發(fā)展前景一片光明。計算機(jī)圖形學(xué)如今已經(jīng)成為演變成獨立的一門學(xué)科，它的應(yīng)用方面之廣讓人驚嘆，例如：計算機(jī)輔助設(shè)計與工業(yè)制造；實物仿真以及3D動畫。它在我們的身邊處處可見，讓我們因為它而生活的更加絢麗多彩；除了這些，它還把可視化應(yīng)用于天氣預(yù)報，更加準(zhǔn)確的預(yù)報了天氣氣象；它還用于地質(zhì)勘探，讓我們能夠挖掘更多的新能源；它還用于醫(yī)學(xué)方面，給人類的身體健康創(chuàng)造了新的時代；總而言之，計算機(jī)圖形學(xué)在應(yīng)用方面給大家?guī)淼暮锰帞?shù)不勝數(shù)。它不僅促進(jìn)了人類物質(zhì)水平提高，還給人類帶來了精神上的滿足。不過，計算機(jī)圖形學(xué)在一些方面的發(fā)展還并不成熟，更加迫切的需要圖形學(xué)工作者繼續(xù)努力，不斷的改善它的不足。計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展前景非常廣泛，并且將在人類的生活中起到不可忽視的作用。同時，如果深入研究圖形學(xué)，需要很深奧的數(shù)學(xué)知識來輔助，而且每個細(xì)化的方向所需的知識也不一樣。我相信圖形學(xué)將來有非常好的前景。我曾經(jīng)對第九屆中國計算機(jī)圖形學(xué)的大會做了些資料整理，觀賞了大師發(fā)表的題目，例如，幾何與工業(yè)建模、三維仿真與顯示技術(shù)、可視化與交互技術(shù)，他們都研究的很深入，這些方向前景也非常好，同時還發(fā)掘了圖形學(xué)某些方面算法的優(yōu)化和研究，將更加利于圖形學(xué)發(fā)展，新時代的計算機(jī)圖形學(xué)將作為一門代表著核心科技的學(xué)科展示在我們眼前，它的發(fā)展不僅值得專業(yè)大師們的關(guān)注，更加值得我們所有圖形學(xué)愛好者們關(guān)注，我作為其中一員，將一如既往的關(guān)注計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展。

3 結(jié)語

通過一段時間的學(xué)習(xí)，對計算機(jī)圖形學(xué)所涉及的方方面面都有了初步的了解，深入研究計算機(jī)圖形學(xué)，就會發(fā)現(xiàn)其所蘊(yùn)含的知識點非常豐富，也很有深度，本文簡要的探討了下計算機(jī)圖形學(xué)的一些應(yīng)用范圍以及發(fā)展前景，關(guān)于計算機(jī)圖形學(xué)的未來發(fā)展，應(yīng)該是值得所有計算機(jī)研究者重視的一個重要研究方向。

參考文獻(xiàn)

第4篇：計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)案例；教學(xué)方法；計算機(jī)圖形學(xué)

計算機(jī)圖形學(xué)是近年來發(fā)展最快的計算機(jī)學(xué)科方向之一，是計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)的必修課程。但在實際的教學(xué)過程中，按照傳統(tǒng)的教學(xué)方式，我們發(fā)現(xiàn)計算機(jī)圖形學(xué)涉及到大量的數(shù)學(xué)知識，包括各種生成算法、處理技術(shù)和顯示過程，涉及到數(shù)學(xué)模型和復(fù)雜的公式推導(dǎo)，在理解上要求具有比較強(qiáng)的空間想象力，學(xué)生理解上比較困難。本文結(jié)合二類本科院校培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才的要求，根據(jù)十多年的教學(xué)實踐，提出了圖形系統(tǒng)案例教學(xué)方法，將計算機(jī)圖形學(xué)知識和實現(xiàn)圖形系統(tǒng)結(jié)合起來，從現(xiàn)有系統(tǒng)中找靈感，從計算機(jī)圖形學(xué)課程中學(xué)理論，搭建自己的圖形系統(tǒng)，使學(xué)生真正理解計算機(jī)圖形學(xué)的本質(zhì)，達(dá)到理論與實踐雙豐收，取得了比較明顯的教學(xué)效果。

一、課程特點和教學(xué)模式

1.課程特點

(1)　計算機(jī)圖形學(xué)不僅涉及到圖形硬件、軟件和大量的實現(xiàn)算法，而且與微電子學(xué)、信息科學(xué)、幾何學(xué)、圖論學(xué)等專業(yè)學(xué)科密切相關(guān)，并在發(fā)展中逐步與圖像處理、模式識別、人工智能、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)語音處理結(jié)合起來，要求授課教師具有比較全面的知識結(jié)構(gòu)，講解有所側(cè)重，合理取舍。

(2)　計算機(jī)圖形學(xué)需要用到大量的數(shù)學(xué)模型和算法。計算機(jī)圖形學(xué)作為圖形顯示和處理的一門學(xué)科，具有很深的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)和實用技術(shù)。計算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)，任何圖形的顯示都必須首先構(gòu)造出數(shù)學(xué)模型，然后再通過算法程序?qū)崿F(xiàn)圖形的顯示和處理。另一方面，為了在計算機(jī)上顯示和處理復(fù)雜的圖形，要求人們不斷地學(xué)習(xí)和研究數(shù)學(xué)，構(gòu)造精巧的數(shù)學(xué)模型和實現(xiàn)算法，這就是計算機(jī)圖形學(xué)的實質(zhì)。但對于初學(xué)者來說，應(yīng)當(dāng)講授較少的數(shù)學(xué)知識，或者直接采用數(shù)學(xué)結(jié)論，而簡略中間繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程。在講課過程中，如果過分注重圖形學(xué)所涉及到的理論知識、數(shù)學(xué)模型和構(gòu)造算法，學(xué)生就會感到比較抽象和難懂。

(3)　計算機(jī)圖形學(xué)是一門實踐性很強(qiáng)的課程，不僅要求學(xué)量的理論知識，而且更多的是要求算法的實現(xiàn)，要求程序的編寫和調(diào)式能力，因此需要更加重視實驗環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)計算機(jī)圖形學(xué)的目的在于構(gòu)建圖形系統(tǒng)，包括計算機(jī)圖形硬件的搭建和圖形軟件的編寫。計算機(jī)圖形學(xué)是設(shè)計AutoCAD、Photoshop、CoreDraw等圖形系統(tǒng)軟件的理論基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)計算機(jī)圖形學(xué)，要與使用圖形系統(tǒng)軟件區(qū)分開來。計算機(jī)圖形學(xué)是設(shè)計圖形系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)，而學(xué)習(xí)現(xiàn)有的圖形軟件則是為了進(jìn)行計算機(jī)平面設(shè)計、動畫設(shè)計、影視制作、CAD等具體的應(yīng)用領(lǐng)域。反過來，參考和學(xué)習(xí)這些現(xiàn)有的圖形系統(tǒng)軟件可以幫助理解計算機(jī)圖形學(xué)的知識和方法。

根據(jù)用戶和計算機(jī)圖形系統(tǒng)的關(guān)系，可以把利用計算機(jī)圖形學(xué)的用戶分為三類：一是圖形理論研究，二是系統(tǒng)設(shè)計程序員，三是圖形系統(tǒng)的操作員。

計算機(jī)圖形學(xué)的目標(biāo)在于培養(yǎng)前兩種人才，即圖形理論研究與圖形系統(tǒng)實現(xiàn)者，研究圖形學(xué)新的理論和技術(shù)，編寫各種專業(yè)圖形處理軟件，品設(shè)計人員使用。

2.系統(tǒng)案例教學(xué)模式

案例教學(xué)作為一種教學(xué)手段已經(jīng)得到廣大師生的認(rèn)可。該教學(xué)法是在教師的精心策劃和指導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容的要求，運用典型案例，將學(xué)生引入到特定實踐環(huán)節(jié)情境中，并以學(xué)生為中心對案例進(jìn)行交互式討論和探索的過程。案例教學(xué)具有下面四個共同的特點：一是真實性，案例必須是真實可靠的事件；二是典型性，必須是包括特殊情境和具有代表性的問題；三是濃縮性，必須多角度地呈現(xiàn)問題，提供足夠的信息；四是啟發(fā)性，必須是經(jīng)過研究，能夠引起討論，提供分析和反思。

系統(tǒng)案例教學(xué)法是以設(shè)計實際的系統(tǒng)為目標(biāo)，制定系統(tǒng)總體框架，結(jié)合理論教學(xué)，布置相關(guān)實驗任務(wù)和實踐環(huán)節(jié)，最后將各個獨立的實驗程序整合在一起，搭建起一個小型實用系統(tǒng)。系統(tǒng)案例教學(xué)法要求學(xué)習(xí)目標(biāo)要明確，方案設(shè)計要合理，理論與實踐要一致。針對計算機(jī)圖形學(xué)課程，采用系統(tǒng)案例教學(xué)法還要注意以下事項：

(1)　以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生能動性。由于所定目標(biāo)軟件系統(tǒng)功能復(fù)雜，而課堂教學(xué)時間有限，不可能面面俱到。因此，要充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮主觀能動性。學(xué)生是案例教學(xué)的主角，老師在講授理論基礎(chǔ)上，更重要的是啟發(fā)和輔導(dǎo)。

(2)　系統(tǒng)案例教學(xué)法是一種模擬系統(tǒng)實踐的教學(xué)過程。雖然類似的軟件系統(tǒng)市面上已經(jīng)有很多，但我們的目的是學(xué)生模仿實現(xiàn)，所用到的理論知識在課堂上同步學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生對理論課程學(xué)習(xí)興趣，并結(jié)合學(xué)生自己的理解和體會，親自動手實現(xiàn)自己的系統(tǒng)。

(3)　系統(tǒng)案例教學(xué)又是一種動態(tài)的、開放的教學(xué)方式。課堂上講授的系統(tǒng)理論相同，但系統(tǒng)實現(xiàn)的方法可以不同，在系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中鍛煉學(xué)生運用各種理論知識、綜合分析和解決實際問題的能力。

(4)　系統(tǒng)案例教學(xué)注重的是系統(tǒng)實現(xiàn)的過程，要的是結(jié)果，但這樣的要求也反過來促進(jìn)學(xué)生對理論知識的學(xué)習(xí)，同時也鍛煉了學(xué)生實際動手能力。

二、系統(tǒng)案例教學(xué)方案實施

計算機(jī)圖形學(xué)課程內(nèi)容包括了圖形學(xué)的基本概念、圖形系統(tǒng)和圖形標(biāo)準(zhǔn)、基本圖形生成技術(shù)、圖形幾何變換、曲線和曲面、真實圖形和計算機(jī)動畫等，這些內(nèi)容是設(shè)計一個圖形系統(tǒng)必備的理論體系。為了實現(xiàn)系統(tǒng)案例教學(xué)，實施方案如下：

第一步：明確目標(biāo)、搭建平臺。計算機(jī)圖形學(xué)第一章概述部分主要講解課程目標(biāo)和目的、國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用領(lǐng)域，加深學(xué)生對課程的認(rèn)識。圖形系統(tǒng)和圖形標(biāo)準(zhǔn)則是實現(xiàn)圖形系統(tǒng)所用到的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)，以及圖形系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。這兩部分為學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、搭建系統(tǒng)平臺奠定了基礎(chǔ)。為了編寫圖形系統(tǒng)，在第三部分講解了Visual C++圖形程序設(shè)計，主要介紹Visual C++集成編成環(huán)境的使用、圖形設(shè)備接口、圖形程序設(shè)計方法、鼠標(biāo)編程以及菜單設(shè)計等基礎(chǔ)，目的是通過對Visual C++的學(xué)習(xí)，掌握Visual C++圖形程序設(shè)計的方法，為計算機(jī)圖形學(xué)原理部分的算法實現(xiàn)提供程序工具和方法。

第二步：系統(tǒng)設(shè)計、分步實施。按照課程體系和實際圖形系統(tǒng)的要求，我們精心設(shè)計10個實驗項目，覆蓋了計算機(jī)圖形學(xué)大部分的知識點，包括：

(1)　Visual C++圖形程序設(shè)計。主要學(xué)習(xí)Visual C++圖形程序設(shè)計的方法，掌握Visual C++集成編成環(huán)境的使用、圖形設(shè)備接口和常用圖形程序設(shè)計、鼠標(biāo)編程、橡皮筋交互技術(shù)、畫刷與畫筆以及菜單設(shè)計等，使學(xué)生能夠熟練掌握Visual C++圖形程序設(shè)計。

(2)　直線的生成。理解直線生成算法思想，寫出實現(xiàn)程序；添加鼠標(biāo)功能，實現(xiàn)交互式畫直線程序；將10個像素作為步距單位，編出Bresenham算法的示例。

(3)　圓與橢圓的生成。編寫中點畫圓法的掃描轉(zhuǎn)換程序，考慮原點在(x0，y0)處程序的改動；添加鼠標(biāo)程序，實現(xiàn)交互式畫圓；編寫中點畫橢圓法的掃描轉(zhuǎn)換程序；添加鼠標(biāo)程序，實現(xiàn)交互式畫橢圓；

(4)　區(qū)域填充算法。多邊形有序邊表算法程序設(shè)計；邊填充算法和邊標(biāo)志填充算法；簡單的種子填充算法和掃描線填充算法；區(qū)域填充圖案程序設(shè)計；要求實現(xiàn)種子填充算法、掃描線填充算法和圖案填充算法。

(5)　裁剪算法。編碼裁剪算法程序設(shè)計；要求用鼠標(biāo)畫線技術(shù)，實現(xiàn)交互式裁剪效果；

(6)　交互式技術(shù)和用戶接口。學(xué)習(xí)VC++菜單資源編輯器，菜單程序設(shè)計舉例；學(xué)習(xí)Autocad繪圖的基本方法，了解常用的交互式技術(shù)；

(7)　曲線與曲面；拋物線程序設(shè)計；Hermite曲線程序設(shè)計；Bezier曲線的算法實現(xiàn)；B樣條曲線的程序設(shè)計。要求加入鼠標(biāo)和橡皮筋技術(shù)，實現(xiàn)交互式生成曲線，并且可以通過調(diào)整控制點來隨意修改曲線的形狀。

(8)　二維幾何變換。通過二維幾何變換的數(shù)學(xué)模型，編寫平移、旋轉(zhuǎn)、放縮、對稱變換；加入鼠標(biāo)功能，實現(xiàn)交互式移動圖形；

(9)　真實圖形技術(shù)。實現(xiàn)一種消隱技術(shù)和光照模型。

(10)　計算機(jī)動畫。利用一種動畫技術(shù)，實現(xiàn)一個小型動畫。

每個實驗都詳細(xì)地列出了實驗?zāi)康摹嶒炄蝿?wù)、實驗步驟、實驗結(jié)果分析和實驗總結(jié)和思考，通過改進(jìn)程序和算法，提高學(xué)生的思考問題和編程動手能力。

第三步：系統(tǒng)整合、實現(xiàn)系統(tǒng)。利用Visual C++菜單編程、工具欄和圖標(biāo)技術(shù)，選擇實用的繪圖實驗程序，掛在累累菜單上，并設(shè)計出工具欄，就可以進(jìn)行簡易的圖形繪制。

第四步：綜合評價，創(chuàng)新考核。我們學(xué)校開設(shè)的計算機(jī)圖形學(xué)是考查課(必修課)，主講教師可以比較方便的安排最后的考核方式。按照系統(tǒng)案例法的思想，我們注重理論結(jié)合實踐，看重的是系統(tǒng)設(shè)計的過程和最后的結(jié)果，不能采用一張試卷定成績的方式，而是采用了50＋30＋20的考核方式，即最后的系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)報告和系統(tǒng)軟件演示占50分，要求技術(shù)報告撰寫規(guī)范，總體設(shè)計和分步實施詳細(xì)，總結(jié)部分包括理論學(xué)習(xí)的知識點、系統(tǒng)實現(xiàn)的優(yōu)缺點以及系統(tǒng)的擴(kuò)展和展望等。平時的分步實驗結(jié)果和實驗報告占30分，督促學(xué)生課下及時預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備實驗，并寫好實驗報告。平時上課考核和作業(yè)占20分。這種考核方式可以將學(xué)生的考試壓力分散到平時，也可以保證系統(tǒng)案例教學(xué)的效果。

三、效果分析

經(jīng)過三年系統(tǒng)案例教學(xué)方法的實踐，明顯地達(dá)到了以下教學(xué)效果：

(1)　提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，通過課程講解和引導(dǎo)、系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計、分步實驗實施、學(xué)生小組研討等方式，激發(fā)學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生積極主動的學(xué)習(xí)。

第5篇：計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計算機(jī)圖形學(xué) 實驗 教學(xué)改革 VC

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0155-02

計算機(jī)圖形學(xué)是研究通過計算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專門的顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)學(xué)科[1]。目前，計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)已經(jīng)深入到人們生活的各個領(lǐng)域，例如：飛機(jī)、汽車外形設(shè)計、電影、電視廣告、游戲制作、天氣預(yù)報、醫(yī)藥醫(yī)療以及地質(zhì)勘探等。因此，很多高校都越來越重視該門課，并把其列在教學(xué)計劃中。但是該門課程原理深、算法抽象、實踐性強(qiáng)。大部分學(xué)生在課程開始時抱著極大的興趣學(xué)習(xí)，但隨著算法的深入，雖然上課能聽懂算法，但是課后實現(xiàn)算法卻很困難，這樣一來，理論與實踐不能很好結(jié)合，而使學(xué)生覺得枯燥單調(diào)，學(xué)習(xí)的積極性與主動性逐漸下降，教學(xué)效果不理想。

1 教學(xué)中存在的問題

圖形學(xué)教學(xué)中會存在如下問題：一是實驗教材選擇不恰當(dāng)；二是很多高校圖形學(xué)實驗都是基于Turbo C環(huán)境下的編程，因編程界面不夠友好，使用不方便，多數(shù)學(xué)生對它不感興趣。三是過分注重理論教學(xué)，實踐教學(xué)的時間遠(yuǎn)比理論教學(xué)時間少；四是過分強(qiáng)調(diào)圖形學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；五是實踐課程設(shè)置合理，但是實驗內(nèi)容有的過于簡單，而有的又太難。以上五方面都會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃或厭學(xué)。針對此，對實驗課程進(jìn)行改革是非常必要的。

2 圖形學(xué)教學(xué)改革措施

如何針對本校學(xué)生實際制定適合其學(xué)習(xí)的實驗方案尤其重要。通過筆者多年的教學(xué)實踐，我們可以通過計算機(jī)圖形學(xué)實驗的演示、驗證和開發(fā)，來鞏固學(xué)生對計算機(jī)圖形學(xué)所學(xué)知識的理解，同時加強(qiáng)學(xué)生的動手操作能力?？梢詮囊韵聨追矫孢M(jìn)行改革。

2.1 教材選取

目前，圖形學(xué)教材非常的多，大部分的經(jīng)典教材中講解的知識較多、難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)較吃力。如何選用教材，使學(xué)生學(xué)到更多知識很重要。在教學(xué)的過程中，針對地方高校的特點，學(xué)生的基礎(chǔ)較差。筆者在教學(xué)中，把教學(xué)重點定位為二維知識的掌握；三維知識只作簡單的了解和介紹，以此來降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)興趣，為以后的三維知識的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。因此，在選擇教材時，盡量考慮偏重二維知識的、包括程序代碼的，利于學(xué)生上機(jī)實驗的教材。

2.2 編程環(huán)境選擇

針對Turbo C編程環(huán)境存在的問題，我們在實驗過程中可以基于Visual C++的MFC編程。因為VC開發(fā)環(huán)境是可視化的，編寫的程序執(zhí)行結(jié)果明顯，學(xué)生有成就感，對完成實驗更有自信[2-3]。通過實驗，學(xué)生不但可以學(xué)習(xí)實用的編程語言，而且也促進(jìn)其對新知識的學(xué)習(xí)。

2.3 實驗教學(xué)改革

目前，課程開展了九個實驗，實驗內(nèi)容如表1所示，其中實驗類型有驗證性、設(shè)計性和綜合性三種。驗證性實驗是讓學(xué)生對理論課程學(xué)習(xí)的圖形學(xué)基本算法進(jìn)行編程驗證；設(shè)計性實驗是一種探索性的實驗，不但要求學(xué)生綜合多種知識來設(shè)計實驗方案，而且要求學(xué)生能充分運用已學(xué)到的知識，去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，實驗中，學(xué)生自己選題、自己設(shè)計，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行，以最大限度發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性；綜合性實驗是通過學(xué)生一段時間的學(xué)習(xí)，具有一定的圖形學(xué)綜合知識和技能，且實驗內(nèi)容涉及到這些知識和技能的實驗[4]。

2.4 實驗項目說明

實驗1中，關(guān)鍵是熟悉VC的MFC編程環(huán)境，了解如何創(chuàng)建工程及添加消息以及 MFC繪圖函數(shù)的使用。

實驗2中將驗證直線生成算法。通過理論分析直接直線生成算法、DDA算法、Bresenham算法、中點畫線算法等，找到各算法的優(yōu)缺點，對比各種算法運行的速度；然后通過上機(jī)實現(xiàn)上述算法，并比較各算法在生成同一直線時的效率。

實驗3中對比中點畫圓算法與Bresenham畫圓算法的實現(xiàn)機(jī)制及運行效率。

實驗4中主要是驗證課本中內(nèi)點表示、邊界表示的4連通或8連通種子填充算法填充規(guī)則圖形（矩形、圓等）及不規(guī)則圖形（任意形狀各異的圖形）。實驗中，對于基礎(chǔ)好的同學(xué)，還可試著采用掃描線多邊形填充算法（選做）來填充一個簡單的圖形內(nèi)部。

實驗5中主要是運用已學(xué)過的各種圖形學(xué)的知識來填充圓的內(nèi)部。A.點到圓心的距離小于等于半徑；B.種子填充法；C.Bresenham畫圓法；D.用改進(jìn)的Bresenham畫圓算法；E.中點畫圓算法；F.改進(jìn)的中點畫圓算法等。并對比各種算法在填充圓的內(nèi)部時的差異。（見表2）

實驗6主要是驗證Cohen-Sutherland直線裁剪算法。實驗主要是基于矩形窗口的直線裁剪，對于三類型直線裁剪的正確性進(jìn)行驗證：一是直線完全在矩形窗口內(nèi)；二是直線完全在矩形窗口外；三是直線與矩形窗口有交。其他直線裁剪算法的驗證可選做。

實驗7中，可針對生成的一個簡單圖形實現(xiàn)其二維變換。例如三角形的比例、平移、旋轉(zhuǎn)變換等。

實驗8中，主要是實現(xiàn)課本中的Bezier曲線生成算法。若能正確生成Bezier曲線，可以結(jié)合圖形變換知識和平面曲線知識實現(xiàn)的正葉線、正葉線蝴蝶結(jié)等圖形的生成。

實驗9中，可以結(jié)合本學(xué)期的學(xué)習(xí)情況，利用所學(xué)的圖形學(xué)知識，發(fā)揮想象力，設(shè)計一個圖形學(xué)作品。例如：雪人，火車等。

3 結(jié)語

從文中的實驗教材、實驗教學(xué)環(huán)境以及實驗教學(xué)內(nèi)容的選取以及多年的教學(xué)經(jīng)驗，可以看出在計算機(jī)圖形學(xué)實驗課程教學(xué)中，首先要加強(qiáng)理論與實踐相結(jié)合，要進(jìn)行培養(yǎng)方案修改，加大實驗課的比例；其次要針對學(xué)生的特點，找到適合當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)的方法和實驗內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。經(jīng)過改革后，教學(xué)效果較好。

參考文獻(xiàn)

[1] 伏玉琛，周洞汝.計算機(jī)圖形學(xué)――原理、方法與應(yīng)用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2003.

[2] 廖方茵，丁凰.計算機(jī)圖形學(xué)實驗教學(xué)的改進(jìn)[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2009（5）：2-3.

第6篇：計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】圖形圖像；處理技術(shù)

中圖分類號：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-0278(2012)01-094-01

圖形圖像處理技術(shù)課程在圖形圖像制作專業(yè)課程體系中，既是一門基礎(chǔ)課，也是一門專業(yè)課。計算機(jī)圖形學(xué)是借助計算機(jī)來研究圖形表達(dá)、處理圖像、顯示生成的學(xué)科。歷經(jīng)30多年的發(fā)展，計算機(jī)圖形學(xué)成為現(xiàn)代應(yīng)用科學(xué)中最活躍的分支之一，并得到廣泛的運用。

一、計算機(jī)圖形圖像處理的基本概念

計算機(jī)圖形圖像處理是指把由概念或數(shù)學(xué)描述所表示物體的幾何數(shù)據(jù)或幾何模型，用計算機(jī)進(jìn)行顯示、存儲、修改、完善及進(jìn)行相關(guān)有關(guān)操作的過程。圖形圖像處理包括的主要內(nèi)容有:1.幾何變換，如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視和投影等；2.圖像數(shù)字化、圖像編碼、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像分割和圖像分析等；3.曲線和曲面擬合；4.建?；蛟煨驮O(shè)計；5.隱線、隱面消除；6.明暗處理；7.貼圖紋理；8.色彩設(shè)計。

二、計算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成與功能

（一）計算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成

計算機(jī)圖形系統(tǒng)由硬件設(shè)備和相應(yīng)的圖形圖像軟件系統(tǒng)兩部分組成。高質(zhì)量的計算機(jī)圖形離不開高性能的計算機(jī)圖形硬件設(shè)備。圖形系統(tǒng)硬件通常由圖形處理器，圖形輸出設(shè)備和輸入設(shè)備組成。圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要部件，是連接計算機(jī)和顯示終端的紐帶。圖形處理器具有存儲和處理圖形的功能，而且能完成大部分的圖形函數(shù)計算，這大大減輕了CPU負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的顯示能力和速度。隨著計算機(jī)系統(tǒng)、圖形輸入輸出設(shè)備的發(fā)展，計算機(jī)圖形軟件也不斷地更新和完善，目前有許多支持計算機(jī)圖形技術(shù)的軟件系統(tǒng)。如各種子程序包、圖形函數(shù)庫、甚至是專用的圖形系統(tǒng)。隨著圖形系統(tǒng)的發(fā)展，提出了圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)化的問題。為實現(xiàn)程序的可移植性，開發(fā)出了面向設(shè)備的驅(qū)動程序包或面向用戶的圖形生成及管理程序包。

（二）圖形系統(tǒng)的功能

圖形系統(tǒng)的設(shè)計和研制是計算機(jī)科學(xué)和工程領(lǐng)域的重要內(nèi)容。作為一個圖形系統(tǒng)，至少應(yīng)具有計算、存儲、輸入、輸出、對話等五個方面的基本功能。計算功能:實現(xiàn)設(shè)計過程中所需的計算、變換、分析等。存儲功能:存放(形體的)幾何數(shù)據(jù)、形體間的關(guān)系，并可對數(shù)據(jù)實時檢索、維護(hù)。輸入功能:輸入形體的幾何參數(shù)及各種命令。輸出功能:可顯示過程中的狀態(tài)，修改后的結(jié)果，并可硬拷貝及輸出。對話功能:通過圖形顯示器及相應(yīng)人―機(jī)交互設(shè)備直接進(jìn)行人―機(jī)通信。用戶通過顯示器觀察設(shè)計結(jié)果和圖形，通過選擇拾取設(shè)備，對不滿意部分作修改。系統(tǒng)還可追溯以前的工作步驟，對用戶操作執(zhí)行的錯誤給予必要的提示和跟蹤以上五種功能是一個圖形系統(tǒng)所具備的基本功能，至于每種功能中有哪些能力，則因不同系統(tǒng)而異。

三、計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用

（一）計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展

計算機(jī)圖形學(xué)的研究起源于美國麻省理工學(xué)院, 20世紀(jì)50年代初到60年代中期，麻省理工學(xué)院積極從事計算機(jī)輔助設(shè)計和制造技術(shù)研究。它證明了交互式計算機(jī)圖形學(xué)是一個可行的、有用的研究領(lǐng)域，從而確立了計算機(jī)圖形學(xué)作為一個嶄新的學(xué)科分支的獨立地位1964年，孔斯提出了用小塊曲面片組合表示自由曲面，使曲面片邊界上達(dá)到任意高階連續(xù)的理論方法，稱孔斯曲面。此方法受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界極大重視。

（二）計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.計算機(jī)輔助設(shè)計與制造是計算機(jī)圖形學(xué)在現(xiàn)代工業(yè)界應(yīng)用最為廣泛和流行的工具。計算機(jī)圖形學(xué)被廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計、室內(nèi)施工圖設(shè)計、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計。包括飛機(jī)、動車、汽車、船舶的外形設(shè)計和發(fā)電廠、模具廠等的功能布局。在電子工業(yè)設(shè)計中，計算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用到大規(guī)模集成電路、印刷電路板、電子線路和網(wǎng)絡(luò)分析等方面發(fā)揮的優(yōu)勢十分明顯。

2.計算機(jī)圖形化的用戶接口。一個好的圖形化用戶界面能大大提高軟件的易用性，隨著Apple公司圖形界面操作系統(tǒng)的推出，特別是微軟windows應(yīng)用操作系統(tǒng)的普及，標(biāo)志著圖形學(xué)已經(jīng)融入到計算機(jī)的各個領(lǐng)域。

3.地形地貌和自然資源圖。國土基礎(chǔ)信息是國家經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的重要組成部分。利用這些存儲的信息可繪制平面圖、生成三維地形地貌圖，為高層次的國土整治進(jìn)行預(yù)測和提供決策，為綜合治理和資源利用開發(fā)研究提供科學(xué)依據(jù)，在軍事方面也體現(xiàn)著重要價值。

4.計算機(jī)動畫和藝術(shù)設(shè)計。用于藝術(shù)創(chuàng)意和設(shè)計的軟件很多，如二維平面的應(yīng)用程序CorelDraw, Photoshop, Paintshop，三維動畫建模和渲染軟件3D MAX, Maya等口在現(xiàn)代各行各業(yè)中應(yīng)用廣泛，發(fā)揮著重要作用。

四、圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系

（一）數(shù)據(jù)來源不同:圖像數(shù)據(jù)來自客觀世界:圖形數(shù)據(jù)來自主觀世界。

（二）處理方法不同:圖像處理方法包括幾何修正、圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像理解、圖像識別等:圖形處理方法包括幾何變換、開窗和裁剪、隱藏線和隱藏面消除、曲線和曲面擬合、明暗處理、紋理產(chǎn)生等。

第7篇：計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞計算機(jī)圖形學(xué)調(diào)查法案例教學(xué)法教學(xué)改革中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

信息與計算科學(xué)專業(yè)作為理學(xué)的一個熱門專業(yè)，其培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具有良好的數(shù)學(xué)知識，掌握信息科學(xué)和計算科學(xué)的基本理論和方法，受到科學(xué)研究的初步訓(xùn)練，能運用所學(xué)知識和熟練的計算機(jī)技能解決實際問題，能在科技、教育和經(jīng)濟(jì)部門從事研究、教學(xué)和應(yīng)用開發(fā)和管理工作的高級專門人才。這就需要學(xué)生具有較強(qiáng)的綜合素質(zhì)。①②與其他專業(yè)相比，信算專業(yè)具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計算機(jī)知識，善于發(fā)現(xiàn)問題，具備一定的創(chuàng)新意識，但是動手能力較弱，創(chuàng)新性不強(qiáng)，綜合運用所熟悉的數(shù)學(xué)知識和信息知識的能力不高。計算機(jī)圖形學(xué)（以下簡稱圖形學(xué)）作為信算專業(yè)的一門選修課，是一門理論、技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)應(yīng)用性課程。該課程是2001年美國計算機(jī)學(xué)科教程和2002年中國計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程的核心課程之一。③④⑤對于提高學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)大有裨益。

1 計算機(jī)圖形學(xué)所存在的問題

信算專業(yè)的大多數(shù)學(xué)生具有學(xué)習(xí)圖形學(xué)的動機(jī)和欲望，但目前對于圖形學(xué)實驗課程所能提供的具有動手、創(chuàng)新的環(huán)境有限，學(xué)生無法充分發(fā)揮自己的學(xué)習(xí)潛力，同時難以提高自己的創(chuàng)新能力。同時學(xué)生也不善于利用現(xiàn)有的資源和條件，更不能創(chuàng)造出自己所需要的資源和條件。具體表現(xiàn)為：

（1）傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容。目前的圖形學(xué)課程教學(xué)主要以課堂講解、傳授知識為主。在教學(xué)過程中學(xué)生的個性，一直沿用相同的的大綱、教材和考試方式，在這種情況下，學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和思維方式也很容易與老師相同，缺乏創(chuàng)新、缺乏創(chuàng)見。同時，對于學(xué)生的積極性有很大影響。

（2）實驗教學(xué)模式比較單一，教學(xué)效果不夠理想。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)側(cè)重于驗證性的實驗教學(xué)，從實驗的思想到實驗算法的確定，基本上都是由教師事先講解好，學(xué)生只是被動的接受和模仿，讓學(xué)生自己思考的東西較少，很多學(xué)生只是盲目敲擊代碼，并不了解為什么這么做，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

（3）對學(xué)生評價考核機(jī)制還不夠科學(xué)完善。目前評價學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)主要是考試成績，因而在一定程度上導(dǎo)致學(xué)生片面追求考試成績，忽視其它能力尤其是實驗動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 教學(xué)改革的主要內(nèi)容

2.1 改革課堂教學(xué)模式

課堂教學(xué)是教學(xué)的基本組成形式，學(xué)生能力的培養(yǎng)也必須滲透到圖形學(xué)的教學(xué)過程中。教師既要傳授知識，又要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、實驗?zāi)芰Φ鹊?。同時以此為基礎(chǔ)，要結(jié)合學(xué)生不同的認(rèn)知水平和生活體驗，創(chuàng)設(shè)新的教學(xué)情景導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望。在教學(xué)中，營造一個鼓勵學(xué)生發(fā)言的課堂氛圍。采用多種多樣的課堂教學(xué)形式，鼓勵學(xué)生提出自己的看法，讓學(xué)生自覺、主動地學(xué)習(xí)，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。加強(qiáng)圖形學(xué)與微分幾何、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等各學(xué)科之間的交叉綜合，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高；同時融合學(xué)科前沿知識，增大課堂信息量，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2.2 改革實驗課教學(xué)模式

針對目前《計算機(jī)圖形學(xué)》實驗中內(nèi)容比較單一、編程環(huán)境比較舊的問題，使得多數(shù)學(xué)生為了驗證理論教學(xué)中學(xué)到的算法，剛實驗成功一個算法會比較有成就感，但是對后面的實驗會在某種程度上失去興趣，感覺枯燥無趣，對它不感興趣。充分利用理學(xué)院實驗室的儀器設(shè)備和師資力量，探索和完善實施新的實驗教學(xué)的方法。

2.3 改革和完善學(xué)生的考核體系

評價是教育管理中實施控制的特殊手段，是教育管理的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式并不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，主要原因是學(xué)生考核過程中采用統(tǒng)一的閉卷考試方式，不能反映出學(xué)生的真實的水平和能力，尤其是創(chuàng)新能力和實驗?zāi)芰茈y在一張試卷中進(jìn)行全面考察。因此我們可以采用多樣化的考試方式，以及相對比較自由的考試時間，或不采用考試形式考評學(xué)生，如通過獨立撰寫專題報告、課堂演講、撰寫相關(guān)的學(xué)術(shù)性文章、參與相關(guān)的科研項目以及相關(guān)的程序設(shè)計大賽等多種形式進(jìn)行評價。

3 實施的步驟與方案

（1）通過對2007級、2008級學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，了解學(xué)生為什么選修圖形學(xué)這門課程？希望通過該課程學(xué)到什么？以及學(xué)生比較擅長的編程語言，給學(xué)生創(chuàng)造良好的編程環(huán)境，使得學(xué)生先利用自己熟悉的語言實現(xiàn)結(jié)果。

（2）通過網(wǎng)上查詢及實地考察，借鑒國內(nèi)外著名大學(xué)的經(jīng)驗，結(jié)合理學(xué)院信算專業(yè)的專業(yè)特色對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，使得教學(xué)內(nèi)容與時俱進(jìn)，與當(dāng)前的SIGGRAPH中的熱門圖形學(xué)專題相結(jié)合，開闊學(xué)生的視野。

（3）完善網(wǎng)絡(luò)課程以期協(xié)調(diào)好“教師教”與“學(xué)生學(xué)”的關(guān)系。采用多樣化的教學(xué)方法，從圖示內(nèi)容的漸進(jìn)性到圖形的欣賞性，再到圖形的交互性循序漸進(jìn)，同時將多媒體教學(xué)與程序現(xiàn)場演示相結(jié)合。

（4）通過課堂實踐完成將傳授知識與培養(yǎng)能力相結(jié)合，采用“以點帶面”的方法，每個算法在班內(nèi)選擇1~2個代表學(xué)生，講述自己的算法，修正其編程過程中遇到的問題，以及其他同學(xué)有可能遇到的問題，將該過程集結(jié)成錄像上傳到網(wǎng)上共享。

4 教學(xué)效果

通過對于2007級、2008級信算專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)改革，我們發(fā)現(xiàn)與2006級相比，學(xué)生對于實驗算法的理解更加深入，成績優(yōu)秀的學(xué)生比例提高了15%，考試中對于考察算法的題目學(xué)生的得分率比較高，多數(shù)學(xué)生對于計算機(jī)圖形學(xué)的認(rèn)識有了進(jìn)一步的提高。

注釋

①陳國軍.工科《 計算機(jī)圖形學(xué)》 教學(xué)改革探索[J].中國石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報,2009.23(2):81-83.

②張榮華.高?！坝嬎銠C(jī)圖形學(xué)”實驗教學(xué)改革探析[J].中國電力教育,2007(3):134-136.

③張瑞秋等.計算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與教育改革[J].機(jī)械管理開發(fā),2007(4):6-8.

第8篇：計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計算機(jī)圖形學(xué)；直線生成算法；DDA算法；Bresenham算法

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）23-0072-02

Teaching Experience of the Straight Line Generation Algorithm in Computer Graphics

JI Jie

（College of Computer and Electronic Engineering， Hunan University of Commerce， Changsha 410205， China）

Abstract："Computer graphics" is an important course in the major of computer science and technology， and the straight line generation algorithm is one of the key points in teaching of this course. In this paper， we analyse the characteristics of several line generating algorithm， describe the key and difficult points of theory teaching and practice teaching，summarize the teaching experience.It has some reference for the teaching of the straight line generating algorithm in computer graphics.

Key words： Computer graphics； straight line generating algorithm；DDAalgorithm； Bresenham algorithm

計算機(jī)圖形學(xué)是計算機(jī)科學(xué)中一門重要的分支研究方向，主要研究將二維或三維的圖形通過數(shù)學(xué)算法轉(zhuǎn)換為計算機(jī)輸出設(shè)備中的光柵形式?！队嬎銠C(jī)圖形學(xué)》這門課程是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等相關(guān)專業(yè)在本科高年級教學(xué)中一門重要的專業(yè)課，在教學(xué)計劃中占有重要地位和作用。學(xué)習(xí)本課程旨在使學(xué)生掌握基本二維、三維圖形生成和變換技術(shù)算法、真實感圖形生成算法、計算機(jī)動畫技術(shù)的基本方法和原理，并通過編寫計算機(jī)程序加深對圖形學(xué)基本理論知識的理解，提高理論指導(dǎo)實踐的動手能力，為學(xué)生今后學(xué)習(xí)其他相關(guān)課程和進(jìn)行相關(guān)方面的研究夯實基礎(chǔ)。

1 直線生成算法的教學(xué)重要性分析

計算機(jī)圖形學(xué)中的圖形可分為二維圖形和三維圖形，在坐標(biāo)系中，三維圖形可以通過一系列的投影變換得到二維的平面圖形，所以說，二維圖形的生成是三維圖形生成的基礎(chǔ)。

各種無論多么復(fù)雜的二維圖形，實際上都是通過直線段和曲線段組成的。在理論上，絕對光滑的曲線是繪制不出來的，曲線段經(jīng)過微分之后可以轉(zhuǎn)換成細(xì)微的短直線段。例如，一個較復(fù)雜的曲面，可能是由成千上萬條很短的直線組成的。所以，可以說所有圖形都是以直線段的生成為基礎(chǔ)的，而直線段生成質(zhì)量的好壞和速度的快慢也直接決定整個圖形生成的質(zhì)量和速度[1]，所以直線生成算法的學(xué)習(xí)顯得尤為重要。因此，在《計算機(jī)圖形學(xué)》的教學(xué)中，直線生成算法是教學(xué)重點之一，并且是學(xué)生們接觸到的第一類圖形生成算法。

2 幾種經(jīng)典直線生成算法分析和回顧

由于顯示設(shè)備的柵格性質(zhì)，圖形顯示器是由一個個排列有序的像素點構(gòu)成的，一條直線就是由一些像素點組成的。無論分辨率的大小，像素點之間還是存在一定距離的，而直線在圖形學(xué)中是不存在厚度的，所以一條直線不可能剛好經(jīng)過所有的像素點（平行于x軸、y軸以及斜率為45度的直線除外）。直線生成算法是計算出與該直線靠近的像素點，并繪制出來的過程。在教學(xué)中，主要給學(xué)生們介紹以下幾種直線生成算法：

1）中點生成算法：以第一象限為例，假設(shè)當(dāng)前像素點P已經(jīng)確定，那么下一個像素點只能是正右方的點P1或者是右上方的點P2，另M為P1和P2的中點，若直線與P1P2所在垂直線的交點在M的上方，則P2離直線比較近，應(yīng)選為下一個像素點；否則應(yīng)取P1位下一個像素點[2]。

2）逐點比較算法：逐點比較算法主要運用于繪圖儀中，其主要思路為：在繪圖的過程中，每繪制一個像素點，就與規(guī)定圖形進(jìn)行比較，然后決定下一個像素點的位置。同樣以第一象限為例，如畫的直線為OA，當(dāng)前畫筆的位置為M，以O(shè)M和OA之前的斜率之差來計算偏差δ，若δ0，則表示筆在直線OA的上方，應(yīng)該往+x方向走一步[1]。

3）數(shù)值微分（DDA）算法：這是一種基于直線的微分方程來生成直線的方法。設(shè)（x1，y1）和（x2，y2）分別為直線的端點坐標(biāo)，選定x2-x1和y2-y1中較大者作為步進(jìn)方向，假設(shè)x2-x1比較大，則取x方向每次的增量為1個像素點，通過直線的微分方程，求出相應(yīng)的y值，并四舍五入取整之后作為下一個像素點輸出[1]。

4）Bresenham算法：這種方法最初是為數(shù)字繪圖儀設(shè)計的，但同樣也適用于光柵圖形顯示器。其基本思想是：過各行各列的像素中線虛擬的柵格化出一組網(wǎng)格線，直線與網(wǎng)格線的生成一系列交點，通過計算與該列中像素點的偏差距離e，并判斷偏差的符號來找到最近的像素點。以通過原點（0，0），且斜率k∈（0，1）的直線為例，則偏差e≥1/2的直線，下一個像素點應(yīng)該x加1，y+1；偏差e

3 教學(xué)的開展和體會

1）教學(xué)思路和過程

筆者對于計算機(jī)圖形學(xué)中直線生成算法的教學(xué)思路，總體分為四步走：首先，讓學(xué)生了解直線生成算法的統(tǒng)一特點，即在圖形輸出設(shè)備所給定的有限個像素矩陣中，確定最佳逼近于該直線的一組像素，從直線的起點開始，通過判斷尋找下一個最接近直線的像素點，一直到終點；第二步，讓學(xué)生具體了解算法的基本思路及具體實現(xiàn)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，判別函數(shù)、誤差項的生成過程；第三步，通過習(xí)題的演算和練習(xí)加深對算法的理解；最后，理論指導(dǎo)實踐的過程，上機(jī)操作將算法形成代碼，運行后得出結(jié)果。

2）教學(xué)重點和難點

在以上的教學(xué)過程中，第二步是教學(xué)的難點。因為這四種直線生成算法涉及大量的數(shù)學(xué)模型和算法實現(xiàn)，對于計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱，學(xué)生在理解算法的基本思路上掌握得還不錯，但對于學(xué)習(xí)算法具體實現(xiàn)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程就只能被動的聽課，很難主動地去進(jìn)行推導(dǎo)，尤其是為了判別函數(shù)或者誤差項的計算簡單，常常需要進(jìn)行各種推導(dǎo)變換及除法消除等操作。

由于課時有限，以上的四種算法不可能面面俱到，因此在教學(xué)安排中，中點生成法和逐點比較法做簡單闡述，DDA法和Bresenham法則作為重點講述。DDA法雖然效率不高，但比較直觀，方便通過實例讓學(xué)生了解每一步分解過程，通過改進(jìn)之后使得算法中只包含加法和取整，適合硬件實現(xiàn)。Bresenham法是計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域使用最廣泛的直線生成算法，且算法很簡單，速度也相當(dāng)快。認(rèn)真掌握這兩種算法能幫助學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)圓和曲線生成的算法奠定基礎(chǔ)。

3）實驗課程的內(nèi)容安排

計算機(jī)圖形學(xué)中涉及理論知識、數(shù)學(xué)模型和構(gòu)造算法，一般比較抽象和難懂。為了加深對書本理論知識的理解，加強(qiáng)本科學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，從而突出實踐性和實用性，計算機(jī)圖形學(xué)重點的算法都安排了上機(jī)實驗。實驗平臺環(huán)境為Visual C++，因為Visual C++是集編輯、編譯、運行、調(diào)試于一體功能強(qiáng)大的集成編程環(huán)境。且MFC將圖形設(shè)備接口（GDI）的設(shè)備描述表（DC）封裝在C++類中，程序員可以通過調(diào)用專門的GDI函數(shù)來進(jìn)行圖形程序設(shè)計。

直線生成算法的實驗任務(wù)安排了實現(xiàn)DDA畫線程序和Bresenham畫線程序。DDA算法程序邏輯簡單，學(xué)生理解較為輕松，原本DDA算法中含有浮點運算和取整運算，不利于硬件實現(xiàn)，但改進(jìn)后的DDA算法只含有加法運算和取整運算，雖然效率不高，但硬件實現(xiàn)起來變得方便。通過分支語句結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)判斷x和y方向增量較大者作為步進(jìn)方向，通過語句int（x+0.5）或者int（y+0.5）可以實現(xiàn)四舍五入取整的操作，通過循環(huán)語句可以實現(xiàn)從起點到終點像素點的繪制。Bresenham算法程序相對復(fù)雜，關(guān)鍵點在于區(qū)分直線位于不同的象限，判斷條件有所不同，具體用程序?qū)崿F(xiàn)的時候，會需要進(jìn)行直線區(qū)域的變換。大部分的學(xué)生能夠在課程規(guī)定的時間內(nèi)完成DDA算法和Bresenham算法的程序?qū)崿F(xiàn)，基礎(chǔ)較好的同學(xué)還能完成中點生成算法及逐點比較法的程序?qū)崿F(xiàn)。

之后的教學(xué)中圓弧、橢圓、曲線的生成都牽涉到用短的直線段來逼近曲線，實踐證明，學(xué)生較好掌握了直線生成算法后，對后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

本文主要總結(jié)了在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等相關(guān)專業(yè)《計算機(jī)圖形學(xué)》課程本科教學(xué)中直線生成算法的教學(xué)體會?；谥本€生成算法在本課程中的重要性，通過闡述和對比四種直線生成算法的異同，設(shè)計出了適合計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等相關(guān)專業(yè)《計算機(jī)圖形學(xué)》課程本科生教學(xué)的思路，并給出了相關(guān)實驗課程開展的良好建議。對于《計算機(jī)圖形學(xué)》課程本科教學(xué)有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

第9篇：計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

摘要：本文介紹了筆者針對“計算機(jī)圖形學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題所進(jìn)行的“14+4”教學(xué)改革的實踐。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)圖形學(xué)；教學(xué)研究；計算機(jī)圖形生成系統(tǒng)；OpenGL

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

“計算機(jī)圖形學(xué)”課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的重點是基本理論和算法的講解，學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程過程中只是了解了基本圖形的生成，而對于三維圖形的生成和幾何變換、曲面的生成、消隱算法、光照模型的模擬等理論不知如何去實現(xiàn)，針對這一現(xiàn)象，筆者提出以下幾點改革，供大家共同探討。

1計算機(jī)圖形生成系統(tǒng)

結(jié)合本課程教學(xué)內(nèi)容，我們開發(fā)了計算機(jī)圖形生成系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了實現(xiàn)課本中講解的基本算法外，還可實現(xiàn)三維圖形的生成與幾何變換、曲面的生成、消隱算法、光照模型的模擬等。使學(xué)生在學(xué)了本課程以后，不僅能實現(xiàn)簡單圖形的生成，還可以實現(xiàn)復(fù)雜的圖形。

此系統(tǒng)可實現(xiàn)教材中的基本算法，如DDA和Bresenham的直線生成算法、圓的Bresenham和中點生成算法、橢圓的生成、任一多邊形的生成、種子填充算法、掃描線填充算法、直線的Cohen_surtherland裁剪算法、曲線曲面的生成等。

對于比較抽象的算法，采取先講理論，再講程序，使學(xué)生能理解這些理論用計算機(jī)言怎樣去實現(xiàn)，從而加深理解。

另外本系統(tǒng)對各個部分進(jìn)行了歸類講解：

(1) 系統(tǒng)可生成基本三維圖形，如球體、橢球體、圓柱、圓錐、任意多面體等，在講解相關(guān)理論后，再演示和詳細(xì)講解程序，可以使學(xué)生比較容易理解。例如可以把球體、橢球體、圓柱、圓錐歸為一類講解。先講解一個球體的生成程序，程序用球體的參數(shù)表達(dá)式去實現(xiàn)，其中用到了投影變換、三維形體的幾何變換、屏幕坐標(biāo)系的變換、簡單的反向面消隱算法，學(xué)生理解后，再把錐體、橢球體的參數(shù)表達(dá)式告訴學(xué)生，讓學(xué)生試圖生成錐體、橢球體或與球體相近的其他形體。對于多面體的生成，利用邊界模型和表面模型分別表示一個四面體，把理論與程序中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，比較具體，學(xué)生易于接受，這樣學(xué)生就可以對任意多面體怎樣利用實體構(gòu)造方法去實現(xiàn)了。

(2) 對于三維形體的幾何變換上，可以用兩種方法來實現(xiàn)：物體不變，視點位置變換；視點位置不變，物體發(fā)生幾何變換。在教學(xué)過程中，應(yīng)用一種三維形體，如任一四棱錐來用兩種方法實現(xiàn)這種變換效果，并講解兩種算法的實現(xiàn)程序，給學(xué)生布置一道相似的作業(yè)，讓學(xué)生嘗試實現(xiàn)。

(3) 在消隱算法的講解和實現(xiàn)上，因為在三維圖形的生成程序中已經(jīng)讓學(xué)生了解了簡單的反向面消隱法，所以在這部分內(nèi)容把Z-buffer算法和掃描線算法的理論講解結(jié)合實現(xiàn)程序講解，學(xué)生比較容易理解。

(4) 自由曲面的生成，利用Bézier曲面的DeCasteljau生成算法生成雙三次曲面，利用B樣條曲面的Deboor算法，生成雙三次B樣條曲面，并生成NURBS曲面，對之進(jìn)行幾何變換。

(5) 簡單模擬光的反射、環(huán)境光的漫射效果，以及對二維、三維圖形的紋理映射技術(shù)。

(6) 對于幾何造型方面，造型方法結(jié)合程序講解，效果較好。比如分形造型、邊界模型、表面模型等，結(jié)合理論，講一個實現(xiàn)程序，學(xué)生不僅可以更容易理解，還可以過到觸類旁通的教學(xué)效果。

2基于OpenGL的課件

目前本課程的實驗只是使用某種高級語言環(huán)境(如Turbo C ++)作為上機(jī)實習(xí)的平臺，而當(dāng)前比較流行OpenGL、Direct等開發(fā)工具，學(xué)生并不能夠在Turbo C ++試驗中獲得未來就業(yè)環(huán)境下真實需要掌握的編程知識。OpenGL的這些能力為實現(xiàn)逼真的三維渲染效果、建立交互的三維景觀提供了優(yōu)秀的軟件工具。OpenGL集成在Windows的內(nèi)核中，VB、VC ++均可直接調(diào)用，初學(xué)的學(xué)生也能利用OpenGL的圖形處理能力設(shè)計出高質(zhì)量的三維圖形以及三維交互軟件。所以，筆者在本課程的課件中，每一部分的章節(jié)后面，都要講解在OpenGL中怎樣實現(xiàn)，如畫線、幾何變換、消隱、紋理映射、曲線和曲面的生成等，展示相應(yīng)的程序并講解程序。這樣可以拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的就業(yè)機(jī)會。例如(1)圖形生成算法，OpenGL提供了定義點的函數(shù)，利用這個函數(shù)可以方便地向?qū)W生演示基本圖形生成算法的基本原理。(2)幾何變換。調(diào)用OpenGL的三個變換函數(shù)glTranslate3( )、glRotate3( )和glScale3( )，實質(zhì)上相當(dāng)于產(chǎn)生了一個近似的平移、旋轉(zhuǎn)和比例矩陣。(3)投影變換。OpenGL中只提供了兩種投影方式，一種是平行投影，另一種是透視投影。OpenGL平行投影函數(shù)共有兩個：一個是void glOrtho(GLdou2ble

left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdou2ble near,GLdouble far)，另一個函數(shù)是void gluOrtho2D (GL2double left, GLdouble right, GLdouble

bottom, GLdouble top)。OpenGL透視投影函數(shù)也有兩個：一個是void glFrustum(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble near, GLdouble far)，另一個函數(shù)是void gluPerspective(GLdouble fovy, GLdou2ble aspect, GLdouble zNear, GLdoube zFar)，利用這些函數(shù)就可以容易地實現(xiàn)透視投影的效果。(4)曲線曲面的生成。計算機(jī)圖形學(xué)中，所有的光滑曲線都采用線段逼近來模擬，而許多有用的曲線在數(shù)學(xué)上只用少數(shù)幾個參數(shù)(如控制點等)來描述。OpenGL提供生成Bezier、B樣條、NURBS曲線和曲面的函數(shù)。OpenGL曲線坐標(biāo)計算采用的是void glEvalCoord1{fd} [v] (TYPE u)，如果是二維曲面的話，上述的函數(shù)名改變?yōu)閷?yīng)的二維版本就可以了。(5)真實感圖形生成。真實感圖形繪制是計算機(jī)圖形學(xué)的一個重要組成部分，在OpenGL中設(shè)置光源顏色和對象本身顏色的函數(shù)為glLightfv()、glMaterialfv()，調(diào)用這些函數(shù)舉一些案例，使學(xué)生不僅能學(xué)到基本的圖形理論，還能自行開發(fā)基于OpenGL的幾何變換、投影、曲線曲面生成、光照明模型的建立、紋理映射技術(shù)等圖形，大大提高了學(xué)生的動手能力，使學(xué)生消除計算機(jī)三維圖形編程的神秘感，激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣。

3“14+4“的課程改革方案

由于本課程是一門實踐性比較強(qiáng)的課程，同時也為了使學(xué)生具有圖形開發(fā)的創(chuàng)造能力，本課程在教學(xué)過程中更適合“14+4”教學(xué)模式，即在教學(xué)計劃中，14周用于理論教學(xué)，4周用于做課程設(shè)計。學(xué)生可以運用自己所學(xué)圖形學(xué)知識設(shè)計一些大的繪圖程序，例如二維圖形幾何變換系統(tǒng)、三維圖形幾何變換系統(tǒng)、實體的幾何造型、二維或三維紋理映射技術(shù)的實現(xiàn)、面消隱算法的實現(xiàn)、分形圖形技術(shù)、應(yīng)用OPENGL生成一三維形體或?qū)崿F(xiàn)圖形學(xué)中相關(guān)算法、數(shù)字圖像處理技術(shù)等。學(xué)生在課程設(shè)計過程中加深了對圖形學(xué)這門課的理論知識，鍛煉了算法實現(xiàn)技巧、提高了編程能力，教學(xué)效果良好，甚至有些學(xué)生也能開發(fā)出效果較好的圖形系統(tǒng)。

4后續(xù)建設(shè)的設(shè)想：

針對當(dāng)前計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展以及市場上流行的許多圖形圖像處理軟件，如Flash、3Dmax、Maya、Authorware、Dreamweaver等，可以在幾何造型或光照模型、紋理映射等理論的講解上結(jié)合這些軟件的實現(xiàn)過程來講解，一方面可以滿足學(xué)生渴望掌握這些軟件的心理，另一方面可以使本課程的講解更加形象、生動和易于理解，也拓寬了本課程的應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫家廣. 計算機(jī)圖形學(xué)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,1998.

[2] 吳濤. 計算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)改革探討[J]. 福建電腦,2007,(5):199-201.