計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

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

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：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(jì)算機(jī)專(zhuān)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(mén)學(xué)科[1]，在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)中占有重要的地位。數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)是近年來(lái)的一個(gè)新興專(zhuān)業(yè)，其主要研究?jī)?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(jì)算機(jī)圖形學(xué)可看作數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)的理論基礎(chǔ)課程，是此專(zhuān)業(yè)發(fā)源于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的根基，應(yīng)該占有相當(dāng)重要的比重。但計(jì)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(zhuān)業(yè)更偏重于應(yīng)用和實(shí)踐性，該專(zhuān)業(yè)學(xué)生相比于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在專(zhuān)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(zhuān)業(yè)中更好地開(kāi)展此課程，以達(dá)到更好的教學(xué)效果和質(zhì)量，需要對(duì)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(zhuān)業(yè)學(xué)生特點(diǎn) 數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)是融合了數(shù)字信息處理技術(shù)、計(jì)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(jì)，熟練掌握數(shù)字媒體的制作基礎(chǔ)，同時(shí)具備堅(jiān)實(shí)的數(shù)字媒體軟件系統(tǒng)開(kāi)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(jiān)實(shí)的技術(shù)支持[2]。

由于各個(gè)學(xué)校的招生條件和教學(xué)計(jì)劃的不同，每個(gè)學(xué)校的學(xué)生素質(zhì)及特點(diǎn)有一定的區(qū)別。但總體來(lái)看，此專(zhuān)業(yè)與其他傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)專(zhuān)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(shí)和功底較弱；4）思維更跳脫，對(duì)理論算法提不起興趣。

計(jì)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(guò)程中涉及的相關(guān)概念和知識(shí)，理解數(shù)字圖像的組成，了解圖形圖像在計(jì)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(xiàn)、圓和橢圓的生成算法，區(qū)域填充的定義和算法，線(xiàn)型和線(xiàn)寬的處理方法，字符，反走樣等基本技術(shù)。

3）自由曲線(xiàn)和曲面：生成曲線(xiàn)和曲面的參數(shù)表示方法，插值和樣條，Bezier曲線(xiàn)和曲面，B-樣條插值生成曲線(xiàn)和曲面，有理B-樣條和NURBS曲線(xiàn)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(shí)體幾何造型：實(shí)體的定義和運(yùn)算，實(shí)體的正則集合運(yùn)算，實(shí)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(shí)感圖形顯示：觀(guān)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(xiàn)跟蹤算法等。

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

2）采用openGL圖形開(kāi)發(fā)庫(kù)來(lái)模擬圖形學(xué)中算法的實(shí)現(xiàn)。

3 教學(xué)內(nèi)容改革方案

可以看出傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門(mén)理論性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)課的主要目的是配合理論教學(xué)，加深對(duì)算法的理解。但是數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)從一開(kāi)始就不是以算法研究為目的，而是以實(shí)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(kù)為基礎(chǔ)，將圖形開(kāi)發(fā)融合到本課程的教學(xué)中；提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)所占比重；減少過(guò)偏過(guò)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(xiàn)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(méi)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)配合，不會(huì)有好的教學(xué)效果。本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案改革具體如表2所示。理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分的學(xué)時(shí)比例變?yōu)?：1，大大加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的比重。此種方案相當(dāng)于把openGL編程的內(nèi)容完全融入計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程中，但又沒(méi)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(shí)用化，應(yīng)用性更強(qiáng)。

4 教學(xué)實(shí)施及其效果

教學(xué)改革不可能一蹴而就，在實(shí)際教學(xué)中總會(huì)有一些主觀(guān)或客觀(guān)的制約條件。實(shí)際執(zhí)行時(shí)，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(shí)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(duì)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的興趣越發(fā)濃厚，對(duì)此課程的評(píng)價(jià)也越來(lái)越高，課程考核的通過(guò)率也在逐年上漲。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出一種偏重于實(shí)際應(yīng)用的數(shù)字媒體技術(shù)專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)改革方案，經(jīng)教學(xué)實(shí)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(shí)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(zhēng)取更好的效果。

參考文獻(xiàn)

第2篇：計(jì)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(mǎn)足社會(huì)對(duì)教育多樣化、多選擇的要求，南京市人民中學(xué)計(jì)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(gè)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(shí)驗(yàn)室項(xiàng)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(duì)人民中學(xué)、第三中學(xué)、第十三中學(xué)、田家炳高級(jí)中學(xué)、雨花臺(tái)中學(xué)等校的“數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室”專(zhuān)項(xiàng)工作展開(kāi)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)的實(shí)用性與科學(xué)性，多個(gè)廠(chǎng)商在我?，F(xiàn)場(chǎng)搭建真實(shí)環(huán)境，由師生及相關(guān)建設(shè)人員實(shí)地授課體驗(yàn)。參加體驗(yàn)的各校數(shù)學(xué)教師與信息中心人員開(kāi)展了多次交流研討會(huì)，最終確定了我校數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備型號(hào)與建設(shè)方案。

2012年6月，經(jīng)過(guò)南京市教育裝備與勤工儉學(xué)辦公室政府采購(gòu)的公開(kāi)招標(biāo)，我校結(jié)合實(shí)際需求情況，確定了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)、產(chǎn)品建設(shè)的廠(chǎng)商。陳仲翔校長(zhǎng)親自參與了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，提出了很多獨(dú)特的建設(shè)性指導(dǎo)意見(jiàn)。學(xué)校相關(guān)部門(mén)在建設(shè)過(guò)程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)桌使用方便，物品收納柜美觀(guān)大方；安裝的計(jì)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(kāi)展了圖形計(jì)算器軟硬件使用方法與技巧、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的探索與拓展

我校數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)安裝了幾何畫(huà)板、超級(jí)畫(huà)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(shí)的環(huán)境。為了方便圖形計(jì)算器走進(jìn)課堂，實(shí)驗(yàn)室特采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，配備了無(wú)線(xiàn)路由器和接收器，打造出移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。此外，為開(kāi)發(fā)數(shù)學(xué)室的資源，構(gòu)建多樣化的實(shí)驗(yàn)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(shí)。

1.普及使用

圖形計(jì)算器是數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的核心設(shè)備，為了建成后的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮最大功效，普及圖形計(jì)算器的使用，我們邀請(qǐng)了科技公司工作人員分別對(duì)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(tái)機(jī)器，還定期向?qū)W生開(kāi)放機(jī)器，鼓勵(lì)他們利用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(dòng)

實(shí)驗(yàn)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(jì)算器開(kāi)設(shè)了關(guān)于三角函數(shù)的公開(kāi)課。新穎的教學(xué)模式，活躍的課堂氛圍，讓各位教師體會(huì)到了圖形計(jì)算器的優(yōu)越性，對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)給予了大力支持。教研活動(dòng)中，一些教師就數(shù)字?jǐn)?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jiàn)。為推動(dòng)圖形計(jì)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(guān)念，我校數(shù)學(xué)組教師還參加了全國(guó)課題“圖形計(jì)算器與高中數(shù)學(xué)教學(xué)整合研究”。在課題研究過(guò)程中，組內(nèi)教師通過(guò)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(jì)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(shí)驗(yàn)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(kāi)展數(shù)學(xué)社團(tuán)活動(dòng)

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(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了形式多樣的數(shù)學(xué)社團(tuán)活動(dòng)，如數(shù)學(xué)講座、數(shù)學(xué)知識(shí)競(jìng)賽、圖形計(jì)算器培訓(xùn)等。通過(guò)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(ài)好者和特長(zhǎng)生的隊(duì)伍逐步擴(kuò)大。經(jīng)過(guò)多次圖形計(jì)算器的培訓(xùn)，學(xué)生漸漸愛(ài)上了這個(gè)“口袋機(jī)”，圖形計(jì)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(lè)。數(shù)學(xué)社團(tuán)活動(dòng)開(kāi)展得有聲有色，活動(dòng)中涌現(xiàn)了不少高手，他們借助圖形計(jì)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(guó)高中數(shù)學(xué)圖形計(jì)算器應(yīng)用能力競(jìng)賽”中取得了第三名、南京市第二名的佳績(jī)。

三、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的成效

抽象的數(shù)學(xué)符號(hào)，深?yuàn)W的數(shù)學(xué)定理，常使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生畏懼感。怎樣才能讓孩子們愛(ài)上數(shù)學(xué)呢？怎樣才能讓數(shù)學(xué)課堂獨(dú)具魅力、充滿(mǎn)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(jì)算器開(kāi)展的數(shù)學(xué)操作性實(shí)驗(yàn)給數(shù)學(xué)課堂帶來(lái)了生機(jī)和活力。通過(guò)自我探究、親自演示，學(xué)生見(jiàn)證的是數(shù)學(xué)這座大樓的建設(shè)過(guò)程而不是大樓本身，消除了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)在認(rèn)知上的神秘感和恐懼感。在實(shí)際使用過(guò)程中，我們深刻地體會(huì)到圖形計(jì)算器的優(yōu)勢(shì)。

1.操作簡(jiǎn)單，功能多樣，便捷可移動(dòng)

圖形計(jì)算器具有代數(shù)運(yùn)算、函數(shù)作圖和圖像分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等高級(jí)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(huà)板繪制圓錐曲線(xiàn)非常麻煩，但是利用圖形計(jì)算器只需輸入圓錐曲線(xiàn)的方程就可以繪制圖像，還可以分析圓錐曲線(xiàn)的焦點(diǎn)及其他基本性質(zhì)。我校數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用的是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，通過(guò)路由發(fā)射器和接收器可以將圖形計(jì)算器帶入課堂，提高了圖形計(jì)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(jì)算器具有將學(xué)科知識(shí)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(jì)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(guò)一年的培訓(xùn)，學(xué)生基本熟練掌握了圖形計(jì)算器的使用，圖形計(jì)算器強(qiáng)大的功能讓他們震驚，他們?cè)诓粩喟l(fā)掘新功能，比如用機(jī)器畫(huà)美麗的圖案，繪制動(dòng)態(tài)圖像等。

3.圖形計(jì)算器讓數(shù)學(xué)課堂更生動(dòng)

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(shí)用性。而圖形計(jì)算器給了學(xué)生一種直觀(guān)的新鮮感，大大刺激了學(xué)生的視覺(jué)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(tīng)的教學(xué)模式，讓學(xué)生自己動(dòng)手參與到數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中，共同探究知識(shí)的由來(lái)，體會(huì)概念的本質(zhì)。

圖形計(jì)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(jì)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(jì)算器的使用，相互比拼，看誰(shuí)繪制的圖像更漂亮，看誰(shuí)發(fā)現(xiàn)了新功能。更讓我們意外的是，這個(gè)“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(jī)不太理想的學(xué)生為了探究圖形計(jì)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(jì)算器的各種比賽，學(xué)習(xí)成績(jī)和態(tài)度發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變。

第3篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 圖形學(xué) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0020-01

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（Computer Graphics，通常簡(jiǎn)稱(chēng)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(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容就是研究如何在計(jì)算機(jī)中表示圖形、以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法。一般的圖形可以由點(diǎn)、線(xiàn)、面、體等元素組成，還可以通過(guò)對(duì)圖形的飽和度、色相、明暗對(duì)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(lái)的，那么計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的就是這個(gè)變換過(guò)程是如何進(jìn)行的；本文主要從計(jì)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(jiǎn)要的分析。

1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）是計(jì)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(lái)總體分為以下幾個(gè)方面。

（1）人機(jī)交互系統(tǒng)方面的應(yīng)用；通過(guò)精確的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)，最終通過(guò)反復(fù)的修改設(shè)計(jì)，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(gè)方面，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)具備了很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榇笮偷碾娮与娐钒宀豢赡苡珊?jiǎn)單的人工手繪去完成，而計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)不僅能完成這項(xiàng)任務(wù)，還可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成。

（3）航天工業(yè)方面的應(yīng)用；美國(guó)波音公司的777飛機(jī)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)身進(jìn)行整體設(shè)計(jì)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(guò)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)可以很簡(jiǎn)單的對(duì)二維信息向三維立體轉(zhuǎn)變，不過(guò)對(duì)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(gè)難題。

1.2 科學(xué)計(jì)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(duì)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(jiàn)的方式下，很難對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行透徹的分析，在這個(gè)時(shí)候，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的可視化。目前科學(xué)計(jì)算的可視化在各個(gè)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(shí)候，將對(duì)象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為三維立體的效果，讓醫(yī)生更加直觀(guān)的看到患者的問(wèn)題所在，還可以提供各項(xiàng)碰撞反饋，不過(guò)這項(xiàng)研究目前來(lái)講還很不成熟。

1.3 圖形的繪制與實(shí)物仿真

圖形的繪制與實(shí)物仿真最主要體現(xiàn)在仿真兩個(gè)字上，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，就是把周?chē)挛?、景觀(guān)、人等等真實(shí)的模擬出來(lái)，但是難點(diǎn)在于如何形象真實(shí)的體現(xiàn)這些對(duì)象，因此真實(shí)感很重要。對(duì)一個(gè)物體的模擬，包括了對(duì)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(guò)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的模擬，可以奇妙的讓原本毫無(wú)生機(jī)的對(duì)象瞬間變得栩栩如生，這方面的應(yīng)用其未來(lái)可預(yù)見(jiàn)性的發(fā)展前景很好。

1.4 二維和三維動(dòng)畫(huà)

我們生活中的很多對(duì)象都在無(wú)時(shí)無(wú)刻的運(yùn)動(dòng)著，所以動(dòng)畫(huà)的制作可以給我們帶來(lái)很多生活上的樂(lè)趣。而傳統(tǒng)的二維動(dòng)畫(huà)似乎已經(jīng)不能讓人們?yōu)橹徽瘢咭曈X(jué)沖擊的三維動(dòng)畫(huà)在目前對(duì)我們來(lái)說(shuō)，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(dòng)畫(huà)的支持；如今的3D電影能夠給人帶來(lái)非常強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊，它的技術(shù)核心就是我們的計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(duì)圖形系統(tǒng)的需求都非常高，而計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)不僅能夠渲染出非常逼真的模擬對(duì)象，還能夠與高精度的圖形處理緊密結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)更加豐富的3D渲染世界。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)還可以跟視頻處理軟件結(jié)合，增加真實(shí)感，例如應(yīng)用在虛擬博物館中等。計(jì)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(lái)的發(fā)展前景一片光明。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)如今已經(jīng)成為演變成獨(dú)立的一門(mén)學(xué)科，它的應(yīng)用方面之廣讓人驚嘆，例如：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與工業(yè)制造；實(shí)物仿真以及3D動(dòng)畫(huà)。它在我們的身邊處處可見(jiàn)，讓我們因?yàn)樗畹母咏k麗多彩；除了這些，它還把可視化應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)，更加準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)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(lèi)的身體健康創(chuàng)造了新的時(shí)代；總而言之，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在應(yīng)用方面給大家?guī)?lái)的好處數(shù)不勝數(shù)。它不僅促進(jìn)了人類(lèi)物質(zhì)水平提高，還給人類(lèi)帶來(lái)了精神上的滿(mǎn)足。不過(guò)，計(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展前景非常廣泛，并且將在人類(lèi)的生活中起到不可忽視的作用。同時(shí)，如果深入研究圖形學(xué)，需要很深?yuàn)W的數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)輔助，而且每個(gè)細(xì)化的方向所需的知識(shí)也不一樣。我相信圖形學(xué)將來(lái)有非常好的前景。我曾經(jīng)對(duì)第九屆中國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的大會(huì)做了些資料整理，觀(guān)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(shí)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(shí)代的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)將作為一門(mén)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(zhuān)業(yè)大師們的關(guān)注，更加值得我們所有圖形學(xué)愛(ài)好者們關(guān)注，我作為其中一員，將一如既往的關(guān)注計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，對(duì)計(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其所蘊(yùn)含的知識(shí)點(diǎn)非常豐富，也很有深度，本文簡(jiǎn)要的探討了下計(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)的未來(lái)發(fā)展，應(yīng)該是值得所有計(jì)算機(jī)研究者重視的一個(gè)重要研究方向。

參考文獻(xiàn)

第4篇：計(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是近年來(lái)發(fā)展最快的計(jì)算機(jī)學(xué)科方向之一，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的必修課程。但在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，按照傳統(tǒng)的教學(xué)方式，我們發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)涉及到大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，包括各種生成算法、處理技術(shù)和顯示過(guò)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(lèi)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(shí)踐，提出了圖形系統(tǒng)案例教學(xué)方法，將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)和實(shí)現(xiàn)圖形系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，從現(xiàn)有系統(tǒng)中找靈感，從計(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)的本質(zhì)，達(dá)到理論與實(shí)踐雙豐收，取得了比較明顯的教學(xué)效果。

一、課程特點(diǎn)和教學(xué)模式

1.課程特點(diǎn)

(1)　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)不僅涉及到圖形硬件、軟件和大量的實(shí)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(zhuān)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(shí)別、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)語(yǔ)音處理結(jié)合起來(lái)，要求授課教師具有比較全面的知識(shí)結(jié)構(gòu)，講解有所側(cè)重，合理取舍。

(2)　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)需要用到大量的數(shù)學(xué)模型和算法。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為圖形顯示和處理的一門(mén)學(xué)科，具有很深的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)和實(shí)用技術(shù)。計(jì)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(guò)算法程序?qū)崿F(xiàn)圖形的顯示和處理。另一方面，為了在計(jì)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(shí)現(xiàn)算法，這就是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的實(shí)質(zhì)。但對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)講授較少的數(shù)學(xué)知識(shí)，或者直接采用數(shù)學(xué)結(jié)論，而簡(jiǎn)略中間繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程。在講課過(guò)程中，如果過(guò)分注重圖形學(xué)所涉及到的理論知識(shí)、數(shù)學(xué)模型和構(gòu)造算法，學(xué)生就會(huì)感到比較抽象和難懂。

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

學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，要與使用圖形系統(tǒng)軟件區(qū)分開(kāi)來(lái)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)平面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、影視制作、CAD等具體的應(yīng)用領(lǐng)域。反過(guò)來(lái)，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(jì)算機(jī)圖形學(xué)的知識(shí)和方法。

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

計(jì)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(shí)現(xiàn)者，研究圖形學(xué)新的理論和技術(shù)，編寫(xiě)各種專(zhuān)業(yè)圖形處理軟件，品設(shè)計(jì)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(yùn)用典型案例，將學(xué)生引入到特定實(shí)踐環(huán)節(jié)情境中，并以學(xué)生為中心對(duì)案例進(jìn)行交互式討論和探索的過(guò)程。案例教學(xué)具有下面四個(gè)共同的特點(diǎn)：一是真實(shí)性，案例必須是真實(shí)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(wèn)題；三是濃縮性，必須多角度地呈現(xiàn)問(wèn)題，提供足夠的信息；四是啟發(fā)性，必須是經(jīng)過(guò)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(jì)實(shí)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(shí)驗(yàn)任務(wù)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，最后將各個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)程序整合在一起，搭建起一個(gè)小型實(shí)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(jì)要合理，理論與實(shí)踐要一致。針對(duì)計(jì)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(xiàng)：

(1)　以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生能動(dòng)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(shí)間有限，不可能面面俱到。因此，要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)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(shí)踐的教學(xué)過(guò)程。雖然類(lèi)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(shí)現(xiàn)，所用到的理論知識(shí)在課堂上同步學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)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(huì)，親自動(dòng)手實(shí)現(xiàn)自己的系統(tǒng)。

(3)　系統(tǒng)案例教學(xué)又是一種動(dòng)態(tài)的、開(kāi)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(shí)現(xiàn)的方法可以不同，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中鍛煉學(xué)生運(yùn)用各種理論知識(shí)、綜合分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

(4)　系統(tǒng)案例教學(xué)注重的是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，要的是結(jié)果，但這樣的要求也反過(guò)來(lái)促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。

二、系統(tǒng)案例教學(xué)方案實(shí)施

計(jì)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(xiàn)和曲面、真實(shí)圖形和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)等，這些內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)圖形系統(tǒng)必備的理論體系。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)案例教學(xué)，實(shí)施方案如下：

第一步：明確目標(biāo)、搭建平臺(tái)。計(jì)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(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用領(lǐng)域，加深學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)識(shí)。圖形系統(tǒng)和圖形標(biāo)準(zhǔn)則是實(shí)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(guó)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(tái)奠定了基礎(chǔ)。為了編寫(xiě)圖形系統(tǒng)，在第三部分講解了Visual C++圖形程序設(shè)計(jì)，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(jì)方法、鼠標(biāo)編程以及菜單設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)，目的是通過(guò)對(duì)Visual C++的學(xué)習(xí)，掌握Visual C++圖形程序設(shè)計(jì)的方法，為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理部分的算法實(shí)現(xiàn)提供程序工具和方法。

第二步：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分步實(shí)施。按照課程體系和實(shí)際圖形系統(tǒng)的要求，我們精心設(shè)計(jì)10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，覆蓋了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)大部分的知識(shí)點(diǎn)，包括：

(1)　Visual C++圖形程序設(shè)計(jì)。主要學(xué)習(xí)Visual C++圖形程序設(shè)計(jì)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(jì)、鼠標(biāo)編程、橡皮筋交互技術(shù)、畫(huà)刷與畫(huà)筆以及菜單設(shè)計(jì)等，使學(xué)生能夠熟練掌握Visual C++圖形程序設(shè)計(jì)。

(2)　直線(xiàn)的生成。理解直線(xiàn)生成算法思想，寫(xiě)出實(shí)現(xiàn)程序；添加鼠標(biāo)功能，實(shí)現(xiàn)交互式畫(huà)直線(xiàn)程序；將10個(gè)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(xiě)中點(diǎn)畫(huà)圓法的掃描轉(zhuǎn)換程序，考慮原點(diǎn)在(x0，y0)處程序的改動(dòng)；添加鼠標(biāo)程序，實(shí)現(xiàn)交互式畫(huà)圓；編寫(xiě)中點(diǎn)畫(huà)橢圓法的掃描轉(zhuǎn)換程序；添加鼠標(biāo)程序，實(shí)現(xiàn)交互式畫(huà)橢圓；

(4)　區(qū)域填充算法。多邊形有序邊表算法程序設(shè)計(jì)；邊填充算法和邊標(biāo)志填充算法；簡(jiǎn)單的種子填充算法和掃描線(xiàn)填充算法；區(qū)域填充圖案程序設(shè)計(jì)；要求實(shí)現(xiàn)種子填充算法、掃描線(xiàn)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(jì)；要求用鼠標(biāo)畫(huà)線(xiàn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交互式裁剪效果；

(6)　交互式技術(shù)和用戶(hù)接口。學(xué)習(xí)VC++菜單資源編輯器，菜單程序設(shè)計(jì)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(xiàn)與曲面；拋物線(xiàn)程序設(shè)計(jì)；Hermite曲線(xiàn)程序設(shè)計(jì)；Bezier曲線(xiàn)的算法實(shí)現(xiàn)；B樣條曲線(xiàn)的程序設(shè)計(jì)。要求加入鼠標(biāo)和橡皮筋技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交互式生成曲線(xiàn)，并且可以通過(guò)調(diào)整控制點(diǎn)來(lái)隨意修改曲線(xiàn)的形狀。

(8)　二維幾何變換。通過(guò)二維幾何變換的數(shù)學(xué)模型，編寫(xiě)平移、旋轉(zhuǎn)、放縮、對(duì)稱(chēng)變換；加入鼠標(biāo)功能，實(shí)現(xiàn)交互式移動(dòng)圖形；

(9)　真實(shí)圖形技術(shù)。實(shí)現(xiàn)一種消隱技術(shù)和光照模型。

(10)　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)。利用一種動(dòng)畫(huà)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)小型動(dòng)畫(huà)。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)都詳細(xì)地列出了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)總結(jié)和思考，通過(guò)改進(jìn)程序和算法，提高學(xué)生的思考問(wèn)題和編程動(dòng)手能力。

第三步：系統(tǒng)整合、實(shí)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(shí)用的繪圖實(shí)驗(yàn)程序，掛在累累菜單上，并設(shè)計(jì)出工具欄，就可以進(jìn)行簡(jiǎn)易的圖形繪制。

第四步：綜合評(píng)價(jià)，創(chuàng)新考核。我們學(xué)校開(kāi)設(shè)的計(jì)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(shí)踐，看重的是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程和最后的結(jié)果，不能采用一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)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(jì)技術(shù)報(bào)告和系統(tǒng)軟件演示占50分，要求技術(shù)報(bào)告撰寫(xiě)規(guī)范，總體設(shè)計(jì)和分步實(shí)施詳細(xì)，總結(jié)部分包括理論學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)以及系統(tǒng)的擴(kuò)展和展望等。平時(shí)的分步實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30分，督促學(xué)生課下及時(shí)預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，并寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。平時(shí)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(shí)，也可以保證系統(tǒng)案例教學(xué)的效果。

三、效果分析

經(jīng)過(guò)三年系統(tǒng)案例教學(xué)方法的實(shí)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(guò)課程講解和引導(dǎo)、系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計(jì)、分步實(shí)驗(yàn)實(shí)施、學(xué)生小組研討等方式，激發(fā)學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)。

第5篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革 VC

中圖分類(lèi)號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（c）-0155-02

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究通過(guò)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專(zhuān)門(mén)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)已經(jīng)深入到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，例如：飛機(jī)、汽車(chē)外形設(shè)計(jì)、電影、電視廣告、游戲制作、天氣預(yù)報(bào)、醫(yī)藥醫(yī)療以及地質(zhì)勘探等。因此，很多高校都越來(lái)越重視該門(mén)課，并把其列在教學(xué)計(jì)劃中。但是該門(mén)課程原理深、算法抽象、實(shí)踐性強(qiáng)。大部分學(xué)生在課程開(kāi)始時(shí)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(tīng)懂算法，但是課后實(shí)現(xiàn)算法卻很困難，這樣一來(lái)，理論與實(shí)踐不能很好結(jié)合，而使學(xué)生覺(jué)得枯燥單調(diào)，學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性逐漸下降，教學(xué)效果不理想。

1 教學(xué)中存在的問(wèn)題

圖形學(xué)教學(xué)中會(huì)存在如下問(wèn)題：一是實(shí)驗(yàn)教材選擇不恰當(dāng)；二是很多高校圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)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(duì)它不感興趣。三是過(guò)分注重理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)的時(shí)間遠(yuǎn)比理論教學(xué)時(shí)間少；四是過(guò)分強(qiáng)調(diào)圖形學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；五是實(shí)踐課程設(shè)置合理，但是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有的過(guò)于簡(jiǎn)單，而有的又太難。以上五方面都會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃或厭學(xué)。針對(duì)此，對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)本校學(xué)生實(shí)際制定適合其學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)方案尤其重要。通過(guò)筆者多年的教學(xué)實(shí)踐，我們可以通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)的演示、驗(yàn)證和開(kāi)發(fā)，來(lái)鞏固學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)所學(xué)知識(shí)的理解，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)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(shí)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(shí)很重要。在教學(xué)的過(guò)程中，針對(duì)地方高校的特點(diǎn)，學(xué)生的基礎(chǔ)較差。筆者在教學(xué)中，把教學(xué)重點(diǎn)定位為二維知識(shí)的掌握；三維知識(shí)只作簡(jiǎn)單的了解和介紹，以此來(lái)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(shí)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。因此，在選擇教材時(shí)，盡量考慮偏重二維知識(shí)的、包括程序代碼的，利于學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)的教材。

2.2 編程環(huán)境選擇

針對(duì)Turbo C編程環(huán)境存在的問(wèn)題，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中可以基于Visual C++的MFC編程。因?yàn)閂C開(kāi)發(fā)環(huán)境是可視化的，編寫(xiě)的程序執(zhí)行結(jié)果明顯，學(xué)生有成就感，對(duì)完成實(shí)驗(yàn)更有自信[2-3]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不但可以學(xué)習(xí)實(shí)用的編程語(yǔ)言，而且也促進(jìn)其對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

目前，課程開(kāi)展了九個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表1所示，其中實(shí)驗(yàn)類(lèi)型有驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性三種。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生對(duì)理論課程學(xué)習(xí)的圖形學(xué)基本算法進(jìn)行編程驗(yàn)證；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是一種探索性的實(shí)驗(yàn)，不但要求學(xué)生綜合多種知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，而且要求學(xué)生能充分運(yùn)用已學(xué)到的知識(shí)，去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生自己選題、自己設(shè)計(jì)，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(dòng)性；綜合性實(shí)驗(yàn)是通過(guò)學(xué)生一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，具有一定的圖形學(xué)綜合知識(shí)和技能，且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及到這些知識(shí)和技能的實(shí)驗(yàn)[4]。

2.4 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目說(shuō)明

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)2中將驗(yàn)證直線(xiàn)生成算法。通過(guò)理論分析直接直線(xiàn)生成算法、DDA算法、Bresenham算法、中點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)算法等，找到各算法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)比各種算法運(yùn)行的速度；然后通過(guò)上機(jī)實(shí)現(xiàn)上述算法，并比較各算法在生成同一直線(xiàn)時(shí)的效率。

實(shí)驗(yàn)3中對(duì)比中點(diǎn)畫(huà)圓算法與Bresenham畫(huà)圓算法的實(shí)現(xiàn)機(jī)制及運(yùn)行效率。

實(shí)驗(yàn)4中主要是驗(yàn)證課本中內(nèi)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中，對(duì)于基礎(chǔ)好的同學(xué)，還可試著采用掃描線(xiàn)多邊形填充算法（選做）來(lái)填充一個(gè)簡(jiǎn)單的圖形內(nèi)部。

實(shí)驗(yàn)5中主要是運(yùn)用已學(xué)過(guò)的各種圖形學(xué)的知識(shí)來(lái)填充圓的內(nèi)部。A.點(diǎn)到圓心的距離小于等于半徑；B.種子填充法；C.Bresenham畫(huà)圓法；D.用改進(jìn)的Bresenham畫(huà)圓算法；E.中點(diǎn)畫(huà)圓算法；F.改進(jìn)的中點(diǎn)畫(huà)圓算法等。并對(duì)比各種算法在填充圓的內(nèi)部時(shí)的差異。（見(jiàn)表2）

實(shí)驗(yàn)6主要是驗(yàn)證Cohen-Sutherland直線(xiàn)裁剪算法。實(shí)驗(yàn)主要是基于矩形窗口的直線(xiàn)裁剪，對(duì)于三類(lèi)型直線(xiàn)裁剪的正確性進(jìn)行驗(yàn)證：一是直線(xiàn)完全在矩形窗口內(nèi)；二是直線(xiàn)完全在矩形窗口外；三是直線(xiàn)與矩形窗口有交。其他直線(xiàn)裁剪算法的驗(yàn)證可選做。

實(shí)驗(yàn)7中，可針對(duì)生成的一個(gè)簡(jiǎn)單圖形實(shí)現(xiàn)其二維變換。例如三角形的比例、平移、旋轉(zhuǎn)變換等。

實(shí)驗(yàn)8中，主要是實(shí)現(xiàn)課本中的Bezier曲線(xiàn)生成算法。若能正確生成Bezier曲線(xiàn)，可以結(jié)合圖形變換知識(shí)和平面曲線(xiàn)知識(shí)實(shí)現(xiàn)的正葉線(xiàn)、正葉線(xiàn)蝴蝶結(jié)等圖形的生成。

實(shí)驗(yàn)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(shí)，發(fā)揮想象力，設(shè)計(jì)一個(gè)圖形學(xué)作品。例如：雪人，火車(chē)等。

3 結(jié)語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)

[1] 伏玉琛，周洞汝.計(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)[J].北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2009（5）：2-3.

第6篇：計(jì)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(lèi)號(hào)：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(zhuān)業(yè)課程體系中，既是一門(mén)基礎(chǔ)課，也是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是借助計(jì)算機(jī)來(lái)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(jì)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(yùn)用。

一、計(jì)算機(jī)圖形圖像處理的基本概念

計(jì)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(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、修改、完善及進(jìn)行相關(guān)有關(guān)操作的過(guò)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(xiàn)和曲面擬合；4.建?；蛟煨驮O(shè)計(jì)；5.隱線(xiàn)、隱面消除；6.明暗處理；7.貼圖紋理；8.色彩設(shè)計(jì)。

二、計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成與功能

（一）計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成

計(jì)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(jì)算機(jī)圖形離不開(kāi)高性能的計(jì)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(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶。圖形處理器具有存儲(chǔ)和處理圖形的功能，而且能完成大部分的圖形函數(shù)計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)、圖形輸入輸出設(shè)備的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形軟件也不斷地更新和完善，目前有許多支持計(jì)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(kù)、甚至是專(zhuān)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(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)程序的可移植性，開(kāi)發(fā)出了面向設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序包或面向用戶(hù)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(jì)和研制是計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程領(lǐng)域的重要內(nèi)容。作為一個(gè)圖形系統(tǒng)，至少應(yīng)具有計(jì)算、存儲(chǔ)、輸入、輸出、對(duì)話(huà)等五個(gè)方面的基本功能。計(jì)算功能:實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中所需的計(jì)算、變換、分析等。存儲(chǔ)功能:存放(形體的)幾何數(shù)據(jù)、形體間的關(guān)系，并可對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(guò)程中的狀態(tài)，修改后的結(jié)果，并可硬拷貝及輸出。對(duì)話(huà)功能:通過(guò)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(hù)通過(guò)顯示器觀(guān)察設(shè)計(jì)結(jié)果和圖形，通過(guò)選擇拾取設(shè)備，對(duì)不滿(mǎn)意部分作修改。系統(tǒng)還可追溯以前的工作步驟，對(duì)用戶(hù)操作執(zhí)行的錯(cuò)誤給予必要的提示和跟蹤以上五種功能是一個(gè)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用

（一）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究起源于美國(guó)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造技術(shù)研究。它證明了交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一個(gè)可行的、有用的研究領(lǐng)域，從而確立了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為一個(gè)嶄新的學(xué)科分支的獨(dú)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(chēng)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造是計(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)被廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)施工圖設(shè)計(jì)、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)。包括飛機(jī)、動(dòng)車(chē)、汽車(chē)、船舶的外形設(shè)計(jì)和發(fā)電廠(chǎng)、模具廠(chǎng)等的功能布局。在電子工業(yè)設(shè)計(jì)中，計(jì)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(xiàn)路和網(wǎng)絡(luò)分析等方面發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)十分明顯。

2.計(jì)算機(jī)圖形化的用戶(hù)接口。一個(gè)好的圖形化用戶(hù)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(jì)算機(jī)的各個(gè)領(lǐng)域。

3.地形地貌和自然資源圖。國(guó)土基礎(chǔ)信息是國(guó)家經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的重要組成部分。利用這些存儲(chǔ)的信息可繪制平面圖、生成三維地形地貌圖，為高層次的國(guó)土整治進(jìn)行預(yù)測(cè)和提供決策，為綜合治理和資源利用開(kāi)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(jià)值。

4.計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)和藝術(shù)設(shè)計(jì)。用于藝術(shù)創(chuàng)意和設(shè)計(jì)的軟件很多，如二維平面的應(yīng)用程序CorelDraw, Photoshop, Paintshop，三維動(dòng)畫(huà)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(lái)源不同:圖像數(shù)據(jù)來(lái)自客觀(guān)世界:圖形數(shù)據(jù)來(lái)自主觀(guān)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(shí)別等:圖形處理方法包括幾何變換、開(kāi)窗和裁剪、隱藏線(xiàn)和隱藏面消除、曲線(xiàn)和曲面擬合、明暗處理、紋理產(chǎn)生等。

第7篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞計(jì)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(lèi)號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

信息與計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)作為理學(xué)的一個(gè)熱門(mén)專(zhuān)業(yè)，其培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具有良好的數(shù)學(xué)知識(shí)，掌握信息科學(xué)和計(jì)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(yùn)用所學(xué)知識(shí)和熟練的計(jì)算機(jī)技能解決實(shí)際問(wèn)題，能在科技、教育和經(jīng)濟(jì)部門(mén)從事研究、教學(xué)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)和管理工作的高級(jí)專(zhuān)門(mén)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(zhuān)業(yè)相比，信算專(zhuān)業(yè)具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)知識(shí)，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，具備一定的創(chuàng)新意識(shí)，但是動(dòng)手能力較弱，創(chuàng)新性不強(qiáng)，綜合運(yùn)用所熟悉的數(shù)學(xué)知識(shí)和信息知識(shí)的能力不高。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)圖形學(xué)）作為信算專(zhuān)業(yè)的一門(mén)選修課，是一門(mén)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(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)科教程和2002年中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程的核心課程之一。③④⑤對(duì)于提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)大有裨益。

1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)所存在的問(wèn)題

信算專(zhuān)業(yè)的大多數(shù)學(xué)生具有學(xué)習(xí)圖形學(xué)的動(dòng)機(jī)和欲望，但目前對(duì)于圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)課程所能提供的具有動(dòng)手、創(chuàng)新的環(huán)境有限，學(xué)生無(wú)法充分發(fā)揮自己的學(xué)習(xí)潛力，同時(shí)難以提高自己的創(chuàng)新能力。同時(shí)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(shí)為主。在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的個(gè)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(shí)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(jiàn)。同時(shí)，對(duì)于學(xué)生的積極性有很大影響。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式比較單一，教學(xué)效果不夠理想。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)側(cè)重于驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從實(shí)驗(yàn)的思想到實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)考核機(jī)制還不夠科學(xué)完善。目前評(píng)價(jià)學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)主要是考試成績(jī)，因而在一定程度上導(dǎo)致學(xué)生片面追求考試成績(jī)，忽視其它能力尤其是實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(guò)程中。教師既要傳授知識(shí)，又要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ鹊?。同時(shí)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(yàn)，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(yíng)造一個(gè)鼓勵(lì)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(lì)學(xué)生提出自己的看法，讓學(xué)生自覺(jué)、主動(dòng)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(jì)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(shí)融合學(xué)科前沿知識(shí)，增大課堂信息量，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2.2 改革實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式

針對(duì)目前《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》實(shí)驗(yàn)中內(nèi)容比較單一、編程環(huán)境比較舊的問(wèn)題，使得多數(shù)學(xué)生為了驗(yàn)證理論教學(xué)中學(xué)到的算法，剛實(shí)驗(yàn)成功一個(gè)算法會(huì)比較有成就感，但是對(duì)后面的實(shí)驗(yàn)會(huì)在某種程度上失去興趣，感覺(jué)枯燥無(wú)趣，對(duì)它不感興趣。充分利用理學(xué)院實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備和師資力量，探索和完善實(shí)施新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法。

2.3 改革和完善學(xué)生的考核體系

評(píng)價(jià)是教育管理中實(shí)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(dòng)手能力，主要原因是學(xué)生考核過(guò)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(shí)的水平和能力，尤其是創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰茈y在一張?jiān)嚲碇羞M(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(duì)比較自由的考試時(shí)間，或不采用考試形式考評(píng)學(xué)生，如通過(guò)獨(dú)立撰寫(xiě)專(zhuān)題報(bào)告、課堂演講、撰寫(xiě)相關(guān)的學(xué)術(shù)性文章、參與相關(guān)的科研項(xiàng)目以及相關(guān)的程序設(shè)計(jì)大賽等多種形式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 實(shí)施的步驟與方案

（1）通過(guò)對(duì)2007級(jí)、2008級(jí)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(mén)課程？希望通過(guò)該課程學(xué)到什么？以及學(xué)生比較擅長(zhǎng)的編程語(yǔ)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(yǔ)言實(shí)現(xiàn)結(jié)果。

（2）通過(guò)網(wǎng)上查詢(xún)及實(shí)地考察，借鑒國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合理學(xué)院信算專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)特色對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，使得教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，與當(dāng)前的SIGGRAPH中的熱門(mén)圖形學(xué)專(zhuān)題相結(jié)合，開(kāi)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(shí)將多媒體教學(xué)與程序現(xiàn)場(chǎng)演示相結(jié)合。

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

4 教學(xué)效果

通過(guò)對(duì)于2007級(jí)、2008級(jí)信算專(zhuān)業(yè)的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)改革，我們發(fā)現(xiàn)與2006級(jí)相比，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)算法的理解更加深入，成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生比例提高了15%，考試中對(duì)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(duì)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的提高。

注釋

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

②張榮華.高?！坝?jì)算機(jī)圖形學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探析[J].中國(guó)電力教育,2007(3):134-136.

③張瑞秋等.計(jì)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(kāi)發(fā),2007(4):6-8.

第8篇：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；直線(xiàn)生成算法；DDA算法；Bresenham算法

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中一門(mén)重要的分支研究方向，主要研究將二維或三維的圖形通過(guò)數(shù)學(xué)算法轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備中的光柵形式?！队?jì)算機(jī)圖形學(xué)》這門(mén)課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)在本科高年級(jí)教學(xué)中一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)課，在教學(xué)計(jì)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(shí)感圖形生成算法、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)的基本方法和原理，并通過(guò)編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序加深對(duì)圖形學(xué)基本理論知識(shí)的理解，提高理論指導(dǎo)實(shí)踐的動(dòng)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(shí)基礎(chǔ)。

1 直線(xiàn)生成算法的教學(xué)重要性分析

計(jì)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(guò)一系列的投影變換得到二維的平面圖形，所以說(shuō)，二維圖形的生成是三維圖形生成的基礎(chǔ)。

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

2 幾種經(jīng)典直線(xiàn)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(gè)個(gè)排列有序的像素點(diǎn)構(gòu)成的，一條直線(xiàn)就是由一些像素點(diǎn)組成的。無(wú)論分辨率的大小，像素點(diǎn)之間還是存在一定距離的，而直線(xiàn)在圖形學(xué)中是不存在厚度的，所以一條直線(xiàn)不可能剛好經(jīng)過(guò)所有的像素點(diǎn)（平行于x軸、y軸以及斜率為45度的直線(xiàn)除外）。直線(xiàn)生成算法是計(jì)算出與該直線(xiàn)靠近的像素點(diǎn)，并繪制出來(lái)的過(guò)程。在教學(xué)中，主要給學(xué)生們介紹以下幾種直線(xiàn)生成算法：

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

2）逐點(diǎn)比較算法：逐點(diǎn)比較算法主要運(yùn)用于繪圖儀中，其主要思路為：在繪圖的過(guò)程中，每繪制一個(gè)像素點(diǎn)，就與規(guī)定圖形進(jìn)行比較，然后決定下一個(gè)像素點(diǎn)的位置。同樣以第一象限為例，如畫(huà)的直線(xiàn)為OA，當(dāng)前畫(huà)筆的位置為M，以O(shè)M和OA之前的斜率之差來(lái)計(jì)算偏差δ，若δ0，則表示筆在直線(xiàn)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(xiàn)的微分方程來(lái)生成直線(xiàn)的方法。設(shè)（x1，y1）和（x2，y2）分別為直線(xiàn)的端點(diǎn)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(gè)像素點(diǎn)，通過(guò)直線(xiàn)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(gè)像素點(diǎn)輸出[1]。

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

3 教學(xué)的開(kāi)展和體會(huì)

1）教學(xué)思路和過(guò)程

筆者對(duì)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中直線(xiàn)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(xiàn)生成算法的統(tǒng)一特點(diǎn)，即在圖形輸出設(shè)備所給定的有限個(gè)像素矩陣中，確定最佳逼近于該直線(xiàn)的一組像素，從直線(xiàn)的起點(diǎn)開(kāi)始，通過(guò)判斷尋找下一個(gè)最接近直線(xiàn)的像素點(diǎn)，一直到終點(diǎn)；第二步，讓學(xué)生具體了解算法的基本思路及具體實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，判別函數(shù)、誤差項(xiàng)的生成過(guò)程；第三步，通過(guò)習(xí)題的演算和練習(xí)加深對(duì)算法的理解；最后，理論指導(dǎo)實(shí)踐的過(guò)程，上機(jī)操作將算法形成代碼，運(yùn)行后得出結(jié)果。

2）教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

在以上的教學(xué)過(guò)程中，第二步是教學(xué)的難點(diǎn)。因?yàn)檫@四種直線(xiàn)生成算法涉及大量的數(shù)學(xué)模型和算法實(shí)現(xiàn)，對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，學(xué)生在理解算法的基本思路上掌握得還不錯(cuò)，但對(duì)于學(xué)習(xí)算法具體實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程就只能被動(dòng)的聽(tīng)課，很難主動(dòng)地去進(jìn)行推導(dǎo)，尤其是為了判別函數(shù)或者誤差項(xiàng)的計(jì)算簡(jiǎn)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(shí)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(diǎn)生成法和逐點(diǎn)比較法做簡(jiǎn)單闡述，DDA法和Bresenham法則作為重點(diǎn)講述。DDA法雖然效率不高，但比較直觀(guān)，方便通過(guò)實(shí)例讓學(xué)生了解每一步分解過(guò)程，通過(guò)改進(jìn)之后使得算法中只包含加法和取整，適合硬件實(shí)現(xiàn)。Bresenham法是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域使用最廣泛的直線(xiàn)生成算法，且算法很簡(jiǎn)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(xiàn)生成的算法奠定基礎(chǔ)。

3）實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容安排

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中涉及理論知識(shí)、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(duì)書(shū)本理論知識(shí)的理解，加強(qiáng)本科學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，從而突出實(shí)踐性和實(shí)用性，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)重點(diǎn)的算法都安排了上機(jī)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)環(huán)境為Visual C++，因?yàn)閂isual C++是集編輯、編譯、運(yùn)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(lèi)中，程序員可以通過(guò)調(diào)用專(zhuān)門(mén)的GDI函數(shù)來(lái)進(jìn)行圖形程序設(shè)計(jì)。

直線(xiàn)生成算法的實(shí)驗(yàn)任務(wù)安排了實(shí)現(xiàn)DDA畫(huà)線(xiàn)程序和Bresenham畫(huà)線(xiàn)程序。DDA算法程序邏輯簡(jiǎn)單，學(xué)生理解較為輕松，原本DDA算法中含有浮點(diǎn)運(yùn)算和取整運(yùn)算，不利于硬件實(shí)現(xiàn)，但改進(jìn)后的DDA算法只含有加法運(yùn)算和取整運(yùn)算，雖然效率不高，但硬件實(shí)現(xiàn)起來(lái)變得方便。通過(guò)分支語(yǔ)句結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)判斷x和y方向增量較大者作為步進(jìn)方向，通過(guò)語(yǔ)句int（x+0.5）或者int（y+0.5）可以實(shí)現(xiàn)四舍五入取整的操作，通過(guò)循環(huán)語(yǔ)句可以實(shí)現(xiàn)從起點(diǎn)到終點(diǎn)像素點(diǎn)的繪制。Bresenham算法程序相對(duì)復(fù)雜，關(guān)鍵點(diǎn)在于區(qū)分直線(xiàn)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(shí)候，會(huì)需要進(jìn)行直線(xiàn)區(qū)域的變換。大部分的學(xué)生能夠在課程規(guī)定的時(shí)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(diǎn)生成算法及逐點(diǎn)比較法的程序?qū)崿F(xiàn)。

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

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要總結(jié)了在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》課程本科教學(xué)中直線(xiàn)生成算法的教學(xué)體會(huì)。基于直線(xiàn)生成算法在本課程中的重要性，通過(guò)闡述和對(duì)比四種直線(xiàn)生成算法的異同，設(shè)計(jì)出了適合計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)《計(jì)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(shí)驗(yàn)課程開(kāi)展的良好建議。對(duì)于《計(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)范文

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

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

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的重點(diǎn)是基本理論和算法的講解，學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程過(guò)程中只是了解了基本圖形的生成，而對(duì)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(shí)現(xiàn)，針對(duì)這一現(xiàn)象，筆者提出以下幾點(diǎn)改革，供大家共同探討。

1計(jì)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(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)圖形生成系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)課本中講解的基本算法外，還可實(shí)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單圖形的生成，還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的圖形。

此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)教材中的基本算法，如DDA和Bresenham的直線(xiàn)生成算法、圓的Bresenham和中點(diǎn)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(xiàn)填充算法、直線(xiàn)的Cohen_surtherland裁剪算法、曲線(xiàn)曲面的生成等。

對(duì)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(jì)算機(jī)言怎樣去實(shí)現(xiàn)，從而加深理解。

另外本系統(tǒng)對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行了歸類(lèi)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(lèi)講解。先講解一個(gè)球體的生成程序，程序用球體的參數(shù)表達(dá)式去實(shí)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(jiǎn)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(duì)于多面體的生成，利用邊界模型和表面模型分別表示一個(gè)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(duì)任意多面體怎樣利用實(shí)體構(gòu)造方法去實(shí)現(xiàn)了。

(2) 對(duì)于三維形體的幾何變換上，可以用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：物體不變，視點(diǎn)位置變換；視點(diǎn)位置不變，物體發(fā)生幾何變換。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)用一種三維形體，如任一四棱錐來(lái)用兩種方法實(shí)現(xiàn)這種變換效果，并講解兩種算法的實(shí)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(shí)現(xiàn)。

(3) 在消隱算法的講解和實(shí)現(xiàn)上，因?yàn)樵谌S圖形的生成程序中已經(jīng)讓學(xué)生了解了簡(jiǎn)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(xiàn)算法的理論講解結(jié)合實(shí)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(duì)之進(jìn)行幾何變換。

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

(6) 對(duì)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(gè)實(shí)現(xiàn)程序，學(xué)生不僅可以更容易理解，還可以過(guò)到觸類(lèi)旁通的教學(xué)效果。

2基于OpenGL的課件

目前本課程的實(shí)驗(yàn)只是使用某種高級(jí)語(yǔ)言環(huán)境(如Turbo C ++)作為上機(jī)實(shí)習(xí)的平臺(tái)，而當(dāng)前比較流行OpenGL、Direct等開(kāi)發(fā)工具，學(xué)生并不能夠在Turbo C ++試驗(yàn)中獲得未來(lái)就業(yè)環(huán)境下真實(shí)需要掌握的編程知識(shí)。OpenGL的這些能力為實(shí)現(xiàn)逼真的三維渲染效果、建立交互的三維景觀(guān)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(jì)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(shí)現(xiàn)，如畫(huà)線(xiàn)、幾何變換、消隱、紋理映射、曲線(xiàn)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(shí)面，提高學(xué)生的就業(yè)機(jī)會(huì)。例如(1)圖形生成算法，OpenGL提供了定義點(diǎn)的函數(shù)，利用這個(gè)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(gè)變換函數(shù)glTranslate3( )、glRotate3( )和glScale3( )，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于產(chǎn)生了一個(gè)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(gè)：一個(gè)是void glOrtho(GLdou2ble

left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdou2ble near,GLdouble far)，另一個(gè)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(gè)：一個(gè)是void glFrustum(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdouble top, GLdouble near, GLdouble far)，另一個(gè)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(shí)現(xiàn)透視投影的效果。(4)曲線(xiàn)曲面的生成。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，所有的光滑曲線(xiàn)都采用線(xiàn)段逼近來(lái)模擬，而許多有用的曲線(xiàn)在數(shù)學(xué)上只用少數(shù)幾個(gè)參數(shù)(如控制點(diǎn)等)來(lái)描述。OpenGL提供生成Bezier、B樣條、NURBS曲線(xiàn)和曲面的函數(shù)。OpenGL曲線(xiàn)坐標(biāo)計(jì)算采用的是void glEvalCoord1{fd} [v] (TYPE u)，如果是二維曲面的話(huà)，上述的函數(shù)名改變?yōu)閷?duì)應(yīng)的二維版本就可以了。(5)真實(shí)感圖形生成。真實(shí)感圖形繪制是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)重要組成部分，在OpenGL中設(shè)置光源顏色和對(duì)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(kāi)發(fā)基于OpenGL的幾何變換、投影、曲線(xiàn)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(dòng)手能力，使學(xué)生消除計(jì)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(mén)實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程，同時(shí)也為了使學(xué)生具有圖形開(kāi)發(fā)的創(chuàng)造能力，本課程在教學(xué)過(guò)程中更適合“14+4”教學(xué)模式，即在教學(xué)計(jì)劃中，14周用于理論教學(xué)，4周用于做課程設(shè)計(jì)。學(xué)生可以運(yùn)用自己所學(xué)圖形學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)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(shí)體的幾何造型、二維或三維紋理映射技術(shù)的實(shí)現(xiàn)、面消隱算法的實(shí)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(jì)過(guò)程中加深了對(duì)圖形學(xué)這門(mén)課的理論知識(shí)，鍛煉了算法實(shí)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(kāi)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(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展以及市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)過(guò)程來(lái)講解，一方面可以滿(mǎn)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(dòng)和易于理解，也拓寬了本課程的應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)

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