浅析计算机图形学应用及技术发展趋势
浅析计算机图形学应用及技术发展趋势
摘要：计算机图形学是计算机理论与应用的分支学科，随着计算机软硬件技术的迅速发展，计算机图形技术也得到了快速发展。本文介绍了计算机图形学的概念后，分析了其应用方面，并详细阐述了该学科的发展趋势。
关键词：计算机图形学；虚拟现实；三维建模；发展趋势Application and development trend of computer graphics
(Henan University of Animal Husbandry and Economy)
Abstract:Computer graphics is a branch of computer theory and Application，With the rapid development of computer hardware and software technology, computer graphics technology has been rapid development。This paper introduces the concept of computer graphics, and analyzes its application, and elaborates the development trend of the subject.
Key words:Computer Graphics;Virtual Reality;Three dimensional modeling;trend of development
1计算机图形学概述
计算机图形学是一门将数据通过计算机的转换后成为图形，并在一定设备上显示的原理、技术和方法的学科，其内容主要包括了计算机对图形数据进行处理的软件和硬件技术等。
计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。简而言之，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。
基于物体准确性、真实性和实时性的特点，图像图形的生成通常包含以下几类：1)基于图形设备的基本图形元素的生成算法；2)图形元素的几何变换，可对图形做放大、缩小、旋转、平移、镜像等操作；3)自由曲线和曲面的插值、分解、拟合、光顺、拼接、过渡、整体和局部修改等；4)三维几何造型技术，包括对基本体素的定义及输入、规则曲面与自由曲面的造型技术，以及它们之间的布尔运算方法的研究。
2相关技术应用领域及发展前沿
2.1 计算机辅助设计与制造(CAD)
计算机辅助设计与制造是计算机图形学在工业和建筑界最重要的应用领域。计算机绘图代替其手工绘图，并将计算机图形处理技术运用于大楼、汽车、轮船及机械和部件的设计与制造，已成为目前计算机辅助设计与制造的发展趋势。
新一代的智能CAD系统可以实现从概念设计到结构设计的全过程，智能CAD的另一个领域是工程图纸的自动输入与智能识别。
2.2 科学计算的可视化
随着人们运用计算机办理公务、生活娱乐的不断增多，数据处理也逐渐成为人类所面临的主要工作、重要问题之一。科学计算可视化是使用计算机图形生成技术，将科学、工程计算中的结果或测量数据等通过计算机屏幕中图像的形式显示出来。科学计算可视按其实现的功能可以分为三个档次：(1)结果数据的后处理；(2)结果数据的实时跟踪处理及显示；(3)结果数据的实时显示及交互处理。
这种改进计算的方式能够让人们直接观察到数据发展的规律和自然现象，并能够在计算流体力学、有限元分析、气象科学、天体物理、分子生物学、医学图像处理等领域中广泛使用。
2.3 计算机动画技术
计算机动画技术的发展始于60年代后期，利用计算机显示点阵的特性，通过精心地设计图案来进行计算机艺术创造的活动。计算机动画不是静态而是一种动态的而且连续的动态画面，计算机动画主要应用于游戏、影视及广告中，动画的场景深入人心，计算机动画的形成依赖于计算机技术。
计算机动画的一个重要应用就是制作电影特技。如创下票房记录的影视《阿凡达》就利用计算机技术生给人们展现了非常精彩的画面；儿童喜欢看的动画片《熊出没》这部动画片展现了特殊的计算机技术，给儿童视觉带来美的享受；此外，还有《冰雪奇缘》、《飞屋环游记》等都应用了计算机动画艺术。
2.4 虚拟现实技术
虚拟现实也称虚拟现实环境，是指用计算机技术生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自
