計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖形處理技術(shù)-在線瀏覽
2025-06-30 01:37本頁面
【正文】 要進(jìn)展是真實(shí)感圖形學(xué)和實(shí)體造型技術(shù)的產(chǎn)生。 。目前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域主要有： ?計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（ CAD/CAM） CAD/CAM是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在工業(yè)界最廣泛、最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。包括設(shè)計(jì)飛機(jī)、汽車、船舶的外形和發(fā)電廠、化工廠等的布局以及電子線路、電子器件等。一個(gè)復(fù)雜的大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路版圖根本不可能用手工設(shè)計(jì)和繪制，用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)不僅能進(jìn)行設(shè)計(jì)和畫圖，而且可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成，把其結(jié)果直接送至后續(xù)工藝進(jìn)行加工處理。 CAD領(lǐng)域另一個(gè)非常重要的研究領(lǐng)域是基于工程圖紙的三維形體重建。 ?圖形化的用戶接口 目前正在研究下一代用戶界面，開發(fā)面向主流應(yīng)用的自然、高效多通道的用戶界面。 ?地形地貌和自然資源圖 ?科學(xué)計(jì)算可視化 科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)量的與日俱增使得人們對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理變得越來越難，人們無法從數(shù)據(jù)海洋中得到最有用的數(shù)據(jù)，找到數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，提取最本質(zhì)的特征。 ?5. 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫和藝術(shù) 三維動(dòng)畫電影 《 精靈鼠小弟 》 計(jì)算機(jī)創(chuàng)作的靜物風(fēng)格作品 圖 67 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫與藝術(shù)創(chuàng)作 ? 圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系 應(yīng)當(dāng)指出，從歷史上來看圖形和圖像有著較大不同，不能混為一談。 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是指將點(diǎn)、線、面、曲面等實(shí)體生成物體的模型存放在計(jì)算機(jī)里，并可進(jìn)行修改、處理、操作和顯示的一門學(xué)科。 數(shù)字圖像處理技術(shù)是對(duì)計(jì)算機(jī)外部輔助設(shè)備（如掃描儀、數(shù)碼相機(jī)或視頻采集裝置等）輸入的圖像像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理、變換、壓縮和傳輸?shù)囊婚T計(jì)算機(jī)技術(shù)。 圖形與圖像的主要區(qū)別有： ?數(shù)據(jù)來源不同 圖像數(shù)據(jù)來自客觀世界；圖形數(shù)據(jù)來自主觀世界。 ?理論基礎(chǔ)不同 圖像處理理論主要用到數(shù)字信號(hào)處理、概率與統(tǒng)計(jì)、模糊數(shù)學(xué)等；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論主要用到仿射與透視變換、樣條幾何、計(jì)算幾何、分形理論等。CGM， STEP， 國際標(biāo)準(zhǔn)： JBIG， JPEG， TIFF 編輯軟件 (繪圖軟件 ): AutoCAD， CorelDRAW 編輯軟件 (圖像處理軟件 )：Photoshop， Photostyler 隨著圖形圖像技術(shù)的發(fā)展，兩者之間相互 交叉、相互滲透，其界線也 越來越 模糊 ，計(jì)算機(jī)圖形與圖像處理之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換如下圖所示： 圖形學(xué)的逆過程是分析和識(shí)別輸入的圖像并從中提取二維或三維的數(shù)據(jù)模型（特征）。模型變換是采用 CAGD （ Computer Aided Geometric Design） 技術(shù)，CAGD技術(shù)適用于 幾何形體在計(jì)算機(jī)中的表示，分析、研究怎樣靈活方便地建立幾何形體的數(shù)學(xué)模型，提高算法效率，研究曲線、曲面的表示、生成、拼接、數(shù)據(jù)擬合，如何在計(jì)算機(jī)內(nèi)更好地存儲(chǔ)和管理這些模型等。 使 用“調(diào)和工具”，可以將兩個(gè)對(duì)象通過調(diào)和平滑的組合在一 起，在矢量圖形對(duì)象之間產(chǎn)生形狀、顏色的連續(xù)變化 （圖 a）。 (a)交互式調(diào)和工具效果 (b)交互式變形工具效果（注意變形前后兩個(gè)圖形的不同） 圖 交互式工具的使用 – 智能繪圖工具自動(dòng)對(duì)涂鴉的線條進(jìn)行識(shí)別、判斷并組織成 最接近的幾何形狀，如圖 610所示。 ?閉合路徑：路徑是連續(xù)的，沒有終點(diǎn)和起始點(diǎn)。 ?復(fù)合路徑：由兩個(gè)或多個(gè)開放或閉合路徑組成。光柵圖形顯示器的屏幕由一系列顯示單元組成，每一個(gè)顯示單元稱為一個(gè)像素。顯然，在計(jì)算可見景物表面區(qū)域的顏色時(shí)，不但要考慮光源對(duì)該區(qū)域入射光的光亮度，而且還要考慮該表面區(qū)域?qū)庠吹某颍砻娴牟牧虾头瓷湫再|(zhì)等?；趫鼍皫缀魏凸庹漳Ｐ蜕梢环鎸?shí)感圖形的過程稱之為繪制。 真實(shí)感圖形是一種計(jì)算機(jī)圖形生成技術(shù)，它首先在計(jì)算機(jī)中構(gòu)造出所需場景的幾何模型，然后根據(jù)假定的光照條件，計(jì)算畫面上可見的各景物表面的光亮度，使觀者產(chǎn)生如臨其境，如見其物的視覺效果。 ? 真實(shí)感圖形生成步驟 用計(jì)算機(jī)在圖形設(shè)備上生成連續(xù)色調(diào)的真實(shí)感圖形，必須完成下面四個(gè)基本的任務(wù)： ?三維造型或建模。這一部分的工作通常是由三維立體造型系統(tǒng)或曲面造型系統(tǒng)完成的。 ?將三維幾何描述轉(zhuǎn)換為二維透視圖。 ?確定場景中的所有可見面。 ?根據(jù)基于光學(xué)物理的光照明模型計(jì)算可見面投射到觀察者眼中的光亮度大小和色彩組成，并將它轉(zhuǎn)換成適合圖形設(shè)備的顏色值，從而確定投影畫面上每一像素的顏色，最終生成圖形。它從誕生到現(xiàn)在，僅僅經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷史，由于幾何造型技術(shù)研究的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)硬件性能的大幅度提高，已經(jīng)出現(xiàn)了許多以幾何造型作為核心的實(shí)用化系統(tǒng)，在航空航天、汽車、造船、機(jī)械、建筑和電子等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 線框模型是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和 CAD/CAM領(lǐng)域最早用來表示物體的模型，是歷史最久的建模方法，它建立在牢固的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，線框模型所描述的物體的幾何信息都是可知的，控制的靈活性最高，在需要精確描述的場合（如 CAD） 有其他方法無法替代的作用。 表面模型在線框模型的基礎(chǔ)上，增加了物體表面的信息。三維表面模型表示三維物體的信息
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