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計算機的圖形技術及其應用
作為一種視覺媒體，計算機圖形技術不僅為人們提供了一種獨特的藝術表現形式及其空間，還為設計師們的創意發揮帶來了極大的便利。下面是YJBYS小編為大家搜索整理的關于計算機的圖形技術及其應用，歡迎參考閱讀，希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生培訓網!
計算機圖形技術始于上個世紀60年代初期，是由圖形學奠基人美國麻省理工學院的I・E・Sutherland首次提出的。從此，計算機圖形技術由被動轉變為主動，并得到了迅速的發展，已經成為人機交互中十分重要的手段之一。特別是光柵圖形顯示器的出現，其以豐富的色彩、真實的圖像及低廉的價格后來者居上，為計算機圖形技術的廣泛應用開辟了嶄新的道路。如今，計算機圖形技術已經在醫學、經濟管理、生產加工以及藝術等多個領域中得到了廣泛的發展和應用。
一、計算機圖形技術及有關內容分析
作為一門新興技術，計算機圖形技術主要是以物體在計算機中的模型為依據，通過計算機的處理產生物體真實或想象的圖形。計算機圖形產生的過程和拍照過程十分相似，都需要對物體進行拍照，該物體首先必須真實存在;而要想在計算機內產生其圖形，需先構造其模型，然后對模型進行一系列的變換和處理，并將其展示于顯示屏上。也就是說，計算機圖形技術需要解決的是造型與繪制兩方面的問題。而造型技術主要包括兩個方面：幾何造型技術與分形幾何造成技術。
(一)幾何造型技術
此技術主要針對的是規則形體的造型，例如二次曲面體、平面多面體及自由曲面體等等。對物體幾何模型構建過程中，必須包括兩大方面的信息，一是幾何方面的信息，二是拓撲結構方面的信息。其中，幾何信息主要指的是物體的幾何形狀及其空間分布位置等信息，拓撲信息主要指的是各部分之間的關系。對于幾何造型而言，其主要包括如下兩個分支，即曲面造型與實體造型。就造型的歷史而言，這兩種造型相互獨立、平行地發展，并互為支持和補充。而曲面造型研究的是曲線及曲面的表示，以及曲面求交、局部修改與顯示等問題，有關實體造型主要研究的是復雜程度較高的三維形體造型問題，有關幾何及拓撲信息十分完備。如今，較為常用的方法是將復雜的形體經布爾運算以簡單提體素構成產生，其中較為重要的計算方法是離散法造型，其采用平面多面體對體素進行表示，并大大簡化了布爾運算過程，但是，這樣一來加大了面、面相交的計算量，因此，產生了拓撲分類等方面的問題，目前，拓撲分類相關問題一直處于探討之中。
(二)分形幾何造型技術
由于自然界中多數三維實體屬于不規則形體，因此，無法采用歐式幾何進行定義，而計算機動畫及藝術應用過程中勢必要涉及到自然景物的描繪等方面，可使用分形幾何造型技術。依據這種分形思想，通過簡單模型以及少量可調參數即可對某一大類物體進行表示，通過不斷改變有關參數，遞歸調用此模型即可逐步生產具有龐大數據量的物體。此為一種過程式的模擬方式，也稱數據放大技術，利用此造型技術可進行各種物體的構造。此為，還有一種對不規則物體進行模擬的技術，即粒子系統技術。粒子系統主要是通過許多形狀較為簡單的微小粒子來對不規則物體進行表示，通過其生命系統能夠產生許多運動變化的畫面，例如，可對細胞分裂的過程進行描述，也可對動態自然景象進行模擬等等。
二、計算機圖形技術的應用分析
(一)計算機輔助設計及制造
CAD/CAU如今已經成為計算機圖形中最為活躍，應用最為廣泛的領域。此技術主要負責用于土建、機械結構以及產品設計方面，包括飛機、汽車、船舶外形的設計，發電廠及化工廠的布局，以及電子器件及其線路等方面。在電子工業中，計算機輔助設計及制造技術被廣泛應用于電子線路、集成電路、網絡分析、印刷電路板等方面，并具有較強的優勢。對于規模較大、復雜程度較高的集成電路板而言，根本無法手工進行設計和繪制，而此技術不僅可以對其進行設計及畫圖，還可以短時間內將其完成，并將結果送至后續工藝加工和處理。美國甚至將CAD系統用于飛機整體的設計及模擬過程中，包括飛機外型的設計、零部件的安裝及其檢驗等方面。
(二)科學計算的可視化
隨著科技的不斷發展以及數據量的逐步增加，有關數據的分析及處理過程越來越難，若能將這些數據采用圖形的形式進行表示，即可解決這些問題。隨著科學計算可視化(VSC)的誕生到如今，VSC已經在醫學、氣象分析、流體力學及有限元分析中得到了廣泛的應用。特別是在醫學領域中，可視化已經得到了廣闊的發展。可視化技術可以將醫用CT掃描數據直接轉化成三維圖像，這樣一來，醫生可以看到并對病人患處進行準確判斷。
(三)真實感繪制
在計算機對真實世界場景進行重現方式即所謂的真實感繪制，其可對真實物體的物理屬性進行模擬，此外，此技術對于研究加速算法也十分有用，可在最短的時間內對最真實的場景進行繪制，例如求光線跟蹤的加速等。
(四)計算機動畫
隨著計算機圖形技術的不斷發展，人們已經不再滿足于高質量的靜態場景，因此，計算機動畫應運而生。其實，計算機動畫也是一幅幅靜態圖像所生成的，但是每幅都對前一幅進行一定程度的修改，至于如何進行修改是計算機動畫需要研究的主要內容，當靜態畫面連續進行播放時，整個場景即變成動畫了。近些年來，人們開始將注意力轉向以物理模型為基礎的計算機動畫的生成方面上來。此法通過對彈性力學及流體力學方程進行大量運算和計算，將動畫過程表現出了真實世界的運動規律。
三、結語
計算機圖形技術以其方便、快捷等優勢為工業、醫藥行業、機械設計及藝術設計等方面提供了十分強大的技術表現手段。由此可見，計算機圖形技術已經成為藝術創作的主要工具，并提供了多種多樣的創作途徑以及制作空間，賦予了更多更為廣泛的意義。
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