計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)探討

摘 要

伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)圖形圖像理論的的發(fā)展產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)，其在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛。本文闡述了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 圖形圖像處理技術(shù) 應(yīng)用

利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像處理從20世紀(jì)50年代開始，是伴隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而產(chǎn)生的，當(dāng)時(shí)人們嘗試?yán)糜?jì)算機(jī)對(duì)圖形和圖像信息進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為一門學(xué)科大約形成于20世紀(jì)60年代初期。進(jìn)入新世紀(jì)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和圖形圖像處理技術(shù)相關(guān)理論的不斷完善， 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到廣泛重視并取得了重大的開拓性成就，該技術(shù)成為一門引人注目、前景遠(yuǎn)大的新型學(xué)科。

1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)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)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的主要內(nèi)容包括在計(jì)算機(jī)中通過什么技術(shù)或手段進(jìn)行圖形的計(jì)算，圖形的處理最終現(xiàn)顯示圖形，因此可以用于圖形硬件、實(shí)物造型、虛擬現(xiàn)實(shí)等。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要用于完成真實(shí)感的圖形，那么就要求建立圖形描述的場景的幾何表示。在設(shè)計(jì)圖形的過程中，需要借助光照模型，通過對(duì)光照強(qiáng)度、材質(zhì)屬性的合理想像形成良好的圖形設(shè)計(jì)效果。所以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的圖形需要對(duì)圖形再進(jìn)行處理，因此只有計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)圖形圖象處理技術(shù)緊密結(jié)合才能產(chǎn)生良好的效果。

2 計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)

計(jì)算機(jī)的圖形圖像完善技術(shù)手段主要通過一定的概念和幾何方式，運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件完成相關(guān)操作的步驟，由圖形編制的二維技術(shù)和三維技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。圖形圖像處理需要借助一定的圖形處理系統(tǒng)，比如計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備像鼠標(biāo)、鍵盤、圖形處理器等，還需要圖形圖像軟件系統(tǒng)如CAD系統(tǒng)等。通過計(jì)算機(jī)圖形處理的硬件和軟件系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的幾何形變，把圖像變成不同的形態(tài)；把圖形進(jìn)行數(shù)字化處理并進(jìn)行圖像的分割和復(fù)原等；對(duì)光線的明暗處理形成不同的光源效果；對(duì)色彩的處理能形成不同的色彩視覺效果。利用計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)通過上述操作能在計(jì)算機(jī)輔助教育CAI、計(jì)算機(jī)藝術(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

3 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)的與應(yīng)用

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)由于技術(shù)先進(jìn)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)揮的作用越來越大，本文從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造——工業(yè)領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫——商業(yè)領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)藝術(shù)——藝術(shù)領(lǐng)域、科學(xué)計(jì)算的可視化、在多媒體方面的應(yīng)用這五個(gè)方面探討其應(yīng)用。

3.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造——工業(yè)領(lǐng)域

CAD/CAM是CG在工業(yè)界最廣泛、最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。可用于飛機(jī)、汽車、船舶、機(jī)電、輕工、服裝的外形設(shè)計(jì)；集成電路、印刷電路板的設(shè)計(jì)；建筑設(shè)計(jì)；基于工程圖紙的三維形體重建 。比如在飛機(jī)制造工業(yè)中，法國空客飛機(jī)公司已經(jīng)率先采用有關(guān)的CAD系統(tǒng)對(duì)空客飛機(jī)A300大型運(yùn)輸客機(jī)的整體進(jìn)行設(shè)計(jì)和模擬，具體包括飛機(jī)外型設(shè)計(jì)、內(nèi)部各部位的組合和安裝，節(jié)省了大量時(shí)間并且使其設(shè)計(jì)制造成本下降30%以上 。

3.2 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫——商業(yè)領(lǐng)域

可用于廣告設(shè)計(jì)、電腦游戲、卡通動(dòng)畫片、影視特技。比如通過計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)將書法藝術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的作品隨處可見，例如，黃玉老藝術(shù)家為酒鬼酒做的設(shè)計(jì)包裝，其字體行云流水，讓人琢磨不定，甚是詭異，配合棕色的壇子和一個(gè)醉鬼，是傳統(tǒng)書法藝術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)的典范，彰顯了酒鬼酒的神韻，使宣傳效果深入人心。比如計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)還被廣泛用于電影電視中的特技鏡頭的制作，產(chǎn)生以假亂真而又驚險(xiǎn)的特技效果，如模擬大樓被炸、橋梁坍塌等。

3.3 計(jì)算機(jī)藝術(shù)——藝術(shù)領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)藝術(shù)是科學(xué)與藝術(shù)相結(jié)合的一門新興的交叉學(xué)科，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)嶄新、富有時(shí)代氣息的領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)藝術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工具，可以完成多種藝術(shù)品的制作和設(shè)計(jì)，如繪畫（平面圖形）、雕塑（立體圖形）、音樂、平面構(gòu)成、空間結(jié)構(gòu)，還有體操舞蹈設(shè)計(jì)等等。其中，美術(shù)作品占比重最大因此，計(jì)算機(jī)藝術(shù)由主要指計(jì)算機(jī)美術(shù)。比如計(jì)算機(jī)繪畫（Computer Painting）主要指人們利用鼠標(biāo)或數(shù)字壓感光筆直接在屏幕或數(shù)字化板上進(jìn)行的繪畫。軟件包括：Corel Painter 或 Adobe Photoshop 等。該類繪畫最接近于傳統(tǒng)繪畫，其畫風(fēng)細(xì)膩、形象生動(dòng)自然。但畫幅一般較小，要求繪畫者有較高的美術(shù)功底。優(yōu)勢為：易于修改、效果豐富、成本較低、但對(duì)于電腦設(shè)備要求較高。

3.4 科學(xué)計(jì)算的可視化

科學(xué)計(jì)算的可視化是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或者利用圖形學(xué)處理的原理和方法，將科學(xué)計(jì)算的結(jié)果中含有的大規(guī)模復(fù)雜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視化的圖形或圖象，能幫助人們以直觀形象的形式顯示出來。它涉及多個(gè)研究領(lǐng)域，已成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的重要方向。可應(yīng)用于氣象預(yù)報(bào)、環(huán)境保護(hù)、分子生物學(xué)等許多領(lǐng)域。比如通過對(duì)天空的氣象數(shù)據(jù)通過搜集、分析、整理形成可視化的衛(wèi)星云圖，幫助人們進(jìn)行科學(xué)的天氣預(yù)報(bào)。

3.5 在多媒體方面的應(yīng)用

在多媒體方面的應(yīng)用是指在計(jì)算機(jī)控制下，對(duì)多種媒體信息進(jìn)行生成、操作、表現(xiàn)、存儲(chǔ)、通信、或集成的信息系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)通過對(duì)多媒體信息如圖形、圖像、語音、視頻等的處理能增加多媒體的圖形信息的多樣性和操作的交互性、系統(tǒng)的集成性。

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作者簡介

羅春平（1970-），男，廣東省梅州市人，大學(xué)本科學(xué)歷。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)多媒體技術(shù)。

作者單位

梅州市職業(yè)技術(shù)學(xué)校 廣東省梅州市 514017endprint