探討計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形處理技術(shù)

通過闡述計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容，進(jìn)一步探討了其研究的范圍，對圖形圖像處理技術(shù)常見概念進(jìn)行了簡述，深入探討了計(jì)算機(jī)圖形體系的構(gòu)成與作用，對計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了舉例分析，以進(jìn)一步探討計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形處理技術(shù)的結(jié)合。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一種融合了數(shù)學(xué)算法而把二維圖形、三維圖形轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的格柵形式的科學(xué)。換句話說，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要是研究相關(guān)的原理和算法，通常用來將圖形在計(jì)算機(jī)中表達(dá)，如何把圖形的計(jì)算、顯示和處理用計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行轉(zhuǎn)換。同時，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以圖形處理技術(shù)為實(shí)現(xiàn)手段，與許多領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)都有結(jié)合。藉此，來初步探討一下計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形處理技術(shù)。

簡述計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

1.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)所研究的范圍

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在許多領(lǐng)域都有較為實(shí)際的結(jié)合，因此，其研究范圍比較寬廣。在圖形的交互方面，在圖形的硬件加速領(lǐng)域，在圖形的標(biāo)準(zhǔn)描述，在曲型線面的建模上，在實(shí)物的各種造型方面以及圖形的真實(shí)感顯示方面都有具體的應(yīng)用，現(xiàn)在，更為廣泛地應(yīng)用于可視化的計(jì)算、動畫的渲染、仿真計(jì)算以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。

現(xiàn)在可以借助計(jì)算機(jī)來渲染圖形的真實(shí)感，所以，可以借助圖形來解釋場景的幾何布局，利用光照控件，描繪虛擬的光源、紋路以及相應(yīng)場景中的光照效果。因此，可以借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)幾何圖形。曲型線面體的描述和幾何造型也是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的重點(diǎn)研究內(nèi)容。數(shù)字圖像的描繪更嫩體現(xiàn)真實(shí)感圖形計(jì)算的結(jié)果，也正是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形處理技術(shù)更為緊密的關(guān)聯(lián)，才促進(jìn)了圖形學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中的廣泛應(yīng)用。

2.計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的常見概念

計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)是把數(shù)學(xué)規(guī)范和概念所表達(dá)的實(shí)體的幾何模型或數(shù)據(jù)，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲、修改、規(guī)范以及相關(guān)處理的過程。計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)有：

（1）對幾何形狀的扭曲、旋轉(zhuǎn)、平移、投影、透視和縮放等幾何變換。（2）對圖像的編碼處理、數(shù)字化顯示、圖像的增強(qiáng)、圖形的分割、圖像的提取等處理。（3）曲線的擬合和曲面的幾何化合并。（4）消除隱面或隱現(xiàn)。（5）幾何造型的設(shè)計(jì)或建模。（6）紋理的貼圖處理。（7）明亮化或暗淡化處理。（8）不同色彩的變換設(shè)計(jì)。

計(jì)算機(jī)圖形體系的構(gòu)成與作用

1.計(jì)算機(jī)圖形體系的構(gòu)成

圖形處理軟件和計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備共同構(gòu)成了計(jì)算機(jī)圖形體系。性能卓越的計(jì)算機(jī)圖形硬件設(shè)備是高效率處理圖形變換的必備工具。計(jì)算機(jī)圖形處理體系的硬件主要由圖形輸入輸出設(shè)備和圖形處理器構(gòu)成。其中，最重要的是圖形處理器，其作為聯(lián)通終端和計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵，通常存儲量大，處理能力強(qiáng)，具備常見圖形函數(shù)程序的處理能力，有助于分擔(dān)中央處理器的繁重功耗，加快系統(tǒng)的顯示速度，增強(qiáng)顯示能力。

鼠標(biāo)和鍵盤是常見的輸入設(shè)備。通常，用戶借助圖形軟件來輸入圖形或定位圖形，比如工程領(lǐng)域通常用鍵盤命令和鼠標(biāo)在CAD軟件中繪制圖形。借助球體在各個方向所受的推拉的力量來定位的設(shè)備有空間球和跟蹤器。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，這幾種設(shè)備有獨(dú)特的作用。檢測光線的設(shè)備有光筆，能在計(jì)算機(jī)屏幕上直接點(diǎn)選位置。

顯示器、打印機(jī)和繪圖儀是常見的輸出設(shè)備，可以迅速打印和現(xiàn)實(shí)出圖形，也可以在特種介質(zhì)上保存圖形。

計(jì)算機(jī)的輸入輸出設(shè)備也隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展而變化，圖形軟件的更新更為迅速，現(xiàn)在，支持計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的軟件應(yīng)用越來越廣泛，圖形函數(shù)庫與之有著緊密的嵌套。圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)化的問題伴隨著圖形系統(tǒng)的發(fā)展有了更強(qiáng)大的移植性，已經(jīng)有專門的驅(qū)動服務(wù)于這些程序。

2.計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能

一個系統(tǒng)的圖形處理模塊中，通常涵蓋輸入、輸出、存儲、計(jì)算和交互等基本功能。

輸入：對實(shí)體或形體的幾何表達(dá)參數(shù)及命令進(jìn)行輸入。輸出：對處理中的狀態(tài)、處理后的結(jié)果，通過程序調(diào)度出來。存儲：幾何數(shù)據(jù)以及之間的關(guān)系可以實(shí)時進(jìn)行存儲，并可以后期進(jìn)行維護(hù)和查詢。計(jì)算：對設(shè)計(jì)過程的變換分析進(jìn)行計(jì)算處理。交互：借助圖形顯示器，實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的交互對話。用戶借助顯示器衡量處理結(jié)果，觀察圖形效果，通過修改設(shè)備對其進(jìn)行調(diào)整。該體系可以對用戶行為進(jìn)行回溯，以避免誤操作或行為跟蹤。

這幾種作為圖形處理圖形的基本功能，在不同的圖形體系中有不同的作用，并不完全相同。

計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的應(yīng)用

1.計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域許多重要成就的取得，都與圖形圖形處理技術(shù)有著密不可分的關(guān)系。許多圖形處理軟件可以借助動畫或立體圖形來描繪實(shí)體的形體、大小，表現(xiàn)更為直觀，形象更為逼真，使用戶在圖形的設(shè)計(jì)上，流程更為流暢，描繪更加清晰，修改更為簡捷。這使得人工二維繪圖相形見絀，體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)圖形圖形處理在縮短設(shè)計(jì)時間方面的優(yōu)勢，使產(chǎn)品生產(chǎn)周期更短，節(jié)約了研發(fā)投入。在設(shè)計(jì)過程中間，可以借助調(diào)整參數(shù)，把物體的實(shí)況展示在屏幕上，實(shí)施指導(dǎo)研發(fā)，隨時調(diào)度設(shè)計(jì)形體的狀況，確保產(chǎn)品的最佳性能。

2.地理地貌的描繪

國家的地理地貌以及各種資源可以通過圖形圖像處理軟件加以表達(dá)，確保了相關(guān)模型的統(tǒng)一性和規(guī)范性，有助于對國家地質(zhì)資源的傳輸和保持，比如海底三維地形可視化研究等等。

3.虛擬教學(xué)領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)圖形圖形處理技術(shù)給教育業(yè)帶來了強(qiáng)大的動力，現(xiàn)在，借助圖形圖像處理技術(shù)，把虛擬的場景以動畫的形式展現(xiàn)出來，再融合互動交流技術(shù)，使教學(xué)課程更逼真，體現(xiàn)模擬課堂的效果。

結(jié)語

總之，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及圖形圖像處理技術(shù)使許多以前不可能實(shí)現(xiàn)的活動成為現(xiàn)實(shí)，使生產(chǎn)更為便捷高效，使人們的生活更為美好，正進(jìn)一步融入人們的工作和生活。

（作者單位：四川文化藝術(shù)學(xué)院）

作者簡介：侯杰（1981-），男，漢族，籍貫：山東滕縣人，本科，講師，主要研究方向：設(shè)計(jì)藝術(shù)。