【正文】 個學科在國際范圍內已經(jīng)成熟。它涉及計算機圖形學、圖像處 理、計算機視覺、計算機輔助設計及圖形用戶界面等多個研究領域，已成為當前計算機圖形學研究的重要方向。經(jīng)過漫長的進化，人類視覺信息處理具有高速、大容量、并行工作的特點。今天，設計圖是借助紙張的媒介表達創(chuàng)意，工程圖是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的依據(jù)。我們將看到，可視化技術產(chǎn)生的圖是一種全新的形式?？梢暬夹g由來已久，早在 20 世紀初期，人們已經(jīng)將圖表和統(tǒng)計等原始的可視化技術應用于科學數(shù)據(jù)分析當中。計算機的誕生和普及應用，使得人類社會進入了一個信息時代，它給人類社會提供了全新的科學計算和數(shù)據(jù)獲取手段，使人類社會進入了一個數(shù)據(jù)的海洋，而人們進行科學研究的目的不僅僅是為了獲取數(shù)據(jù)，而是要通過分析數(shù)據(jù)去探索自然規(guī)律。隨著計算機軟、硬件性 能的不斷提高和計算機圖形學的蓬勃發(fā)展，促使人們將這一新技術應用于科學數(shù)據(jù)的可視化中。但是當時由于經(jīng)濟發(fā)展以及對外開放程度的原因，絕大多數(shù)的學校及個人都沒有機會接觸到計算機圖形學，這個時期是中國計算機圖形的萌芽階段。更重要的是國外優(yōu)秀的電腦游戲以及好萊塢電影的進入，使得國人開始對計算機圖形學有了一個感性的認識。 90年以前 . 雖然美國早在 1975 年就開始舉辦第一屆 SIGRAPH 大展，但是由于中國 1976 年才正式開始對外開放，所以在 80年代以前國內的專家基本上還不知道有“ CG”這個名詞，再加上電腦本身都是稀罕物品，普通大眾就更無從得知了。清華大學、浙江大學等少數(shù)國內頂尖大學開始成立小型的研究小組，以研究計算機在圖形圖象方面的發(fā)展可行性 。綜合起來看， 90年以前影響中國計算機圖形學發(fā)展最大的因素是國家政策、計算機發(fā)展水平和人們的認知程度 90年到 98年間 .中國計算機圖形學的種子經(jīng)過長時間的孕育之后，也終于在這個時間段破土而出：中國計算機圖形學專家在貝塞耳曲線非均勻有理 B樣條曲線以及計算機真實感圖形渲染算法方面都取得了一定的成績，分別在 1988 年和1990 年成功采用輻射度算法在封閉空間中繪制出了真實感很強的圖象，浙江大學 CADamp。這些成就都表明中國的計算機圖形學發(fā)展已經(jīng)有了一定的成果 從 98 年到現(xiàn)在，中國計算機圖形學在經(jīng)過了前兩個階段的發(fā)展后，逐漸開始走入正軌。計算機圖形學方面，國內不斷有新的動畫算法和渲染算法理論發(fā)表在《計算機學報》等專業(yè)雜志、報刊中，中國也終于有論文在 SIGRAPH 中入選；民用方面，各種優(yōu)秀計算機圖形學作品層出不窮，藝術和技術上造詣都很深的數(shù)碼藝術家如雨后春筍般展頭露角。值得一提的是，在這個時間段里，環(huán)球數(shù)碼創(chuàng)意控股有限公 司（ GDC）屬下的數(shù)碼媒體科技研究院（ IDMT）與深圳大學聯(lián)合組成了中國首個數(shù)碼媒體培訓基地，這個屬于世界五大計算機圖形學制作基地之一的機構的成立為中國 CG 向高端發(fā)展提供了一個絕佳的跳板。這幾年時間里，中國計算機圖形學開始逐漸優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，開始為向國際市場進軍打下基礎。在文本模式下，屏幕上可以顯示的最小單位是字符，為了能在指定位置顯示每個字符， C語言提供了字符坐標系，其原點為 (1,1)。那么究竟怎樣讓數(shù)據(jù)圖形化呢？下面重點討論用 C 語言程序進行數(shù)據(jù)圖形化。為了能在指定位置顯示每個字符， C 語言提供了字符坐標系，其原點為 (1,1)。 舉例說明一個分辨率為 800*600 的分辨率的顯示屏（ 800 列， 600 行 )在圖形模式下 ,以屏幕的左上角為坐標原點 (0,0)水平方向為 x軸，垂直方向為 y軸： (0,0) 799 599 800*600 坐標 如圖 這樣圖形模式就可以在屏幕上顯示字符，在圖形模式下，屏幕上每個象素的顯示位置 都可以 用點坐標來描述。 detectgraph(amp。gmode) 。 initgraph(amp。gmode,C:\\TURBOC2) 。 getch()。 } 這段程序有什么作用呢？那就是初始化圖形系統(tǒng)，從磁盤裝入一個圖形驅動程序并設置圖形顯示模式，這樣就可以進行接下來的數(shù)據(jù)圖形化工作了。 由此，可將上式離散化 其中： i=m,(m1),?? 0， 1，?? m。 y 定義拋物線的高 ,長和區(qū)域 （如圖 ） X的定義域為整個定義域 實際上 X的取值范圍 受 圖形區(qū)域大小限制 設圖形區(qū)域：長 X=L,高： Y=H 原點 (0,0) Y=X2/(4p) 曲線 1的 X 的取值范圍 x1=x=x2 x1 =L/2, x2=L/2 曲線 2 x 的范圍 X1=X=X2 X1=sqrt(H/2 *4p) X2=sqrt(H/2*4p) Y=X2/(4p) X=sqr(2p*H) (1)將 [x1,x2] 進行 n等分 (n 為偶數(shù) ) (2)每等分的大小為 dx dx=|x2x1|/n m=n/2 （ 3）已知離散點的中點是 (0,0) 則 離散點依次是 m， (m1), ? ,0,1,2,? (m1),m For(i= m 。i++) x=i*dx y=(i*dx)*(i*dx)/(4*p) 數(shù)學坐標 （ i*dx， (i*dx)*(i*dx)/(4*p)） 坐標轉換 (Xc,Yc)（如圖 ） 原點 (0,0) X’ ， +Y’ ， +X+Y， +(x,y) 坐標轉換 流程圖 這樣拋物線就能繪制出來了 。 基于 OpenGL 的三維圖形生成技術 提到數(shù)據(jù)圖形化就不得不提到三維圖形生成技術了。 在研究三維圖形的過程中人們開發(fā)了各種圖形工具庫（軟件包，即一系列函數(shù)的集合） ， OpenGL 三維圖形編程無疑是其中最優(yōu)秀的，已經(jīng)成為了 相當流行的高性能圖形處理標 。i=m。 OpenGL 提供兩種投影變換：平行投影（正射 投影）、透視投影?？偟膩碚f就是 OpenGL 為簡化我們數(shù)據(jù)圖形化的操作提供了一些現(xiàn)成的資源。 在這些步驟的執(zhí)行過程中， OpenGL 可能執(zhí)行其他的一些操作，例如自動消隱處理等。 ． 1 三角形的繪制 在 OpenGL 中，面是由多邊形構成的?？梢允褂?GL_TRIANGLES 模式通過把三個頂點連接到一起而繪出三角形。 使用 GL_TRIANGLE_STRIP（ 如圖 ） 模式可以繪制幾個相連的三角形，系統(tǒng)根據(jù)前三個頂 點繪制第一個多邊形，以后每指定一個頂點，就與構成上一個三角形的后兩個頂點繪制新的一個三角形。第一個頂點構成扇形的中心，用前三個頂點繪制出最初的三角形之后，隨后的所有頂點都和扇形中心以及緊跟在它前面的頂點構成下一個三角形，此時是以順時針方向穿過頂點。 V 0V 1V 2V 3V 4V 5 0V1V234 模式 GL_TRIANGLE_FAN 模式 ． 2 繞法 在繪制三角形的過程中，三個頂點將三角形封閉的過程是有序的，即三角形的構成路徑具有方向性，我們把指定頂點時順序和方向的組合稱為“繞法”。繞法是任何多邊形圖元的一個重要特性。如果要反轉 OpenGL 的默認行為，可以調用函數(shù)： glFrontFace(GL_CW)； CL_CW 告訴 OpenGL 應該把順時針纏繞的多邊形為正對著的。 ． 3 明暗處理 在繪制 多邊形 時， 我們常常 要 指定 繪制 的 顏色 ，而 在 OpenGL 中，顏色實際上是對各個頂點而不是對各個多邊形指定的。在 OpenGL 中，用單一顏色處 理的稱為平面明暗處理 （ Flat Shading） ，用許多不同顏色處理的稱為光滑明暗處理 （ Smooth Shading） ，也稱為 Gourand 明暗處理 （ Gourand Shading） 。 其中參數(shù) mode 的取值為 GL_FLAT 或 GL_SMOOTH，分別表示平面明暗處理和光滑明暗處理。這種模式下，插值方法采用的是雙線性插值法 Gouraud 明暗處理 （如圖 ） 通常算法為：先用多邊形頂點的光強線性插值出當前掃描線與多邊形邊交點處的光強，然后再用交點的光強線插值處掃描線位于多邊形內區(qū)段上每一象素處的光強值。 取 A 點的光強 Ia為 I1 和 I2 的線性插值， B點的光強 Ib 為 I1 和 I3 的線性插值， P 點的光強 Ip則為 Ia 和 Ib 的線性插值。這種算法還可以以增量的形式改進，且能用硬件直接實現(xiàn)算法，從而廣泛用于計算機實時圖形生成。默認情況下繪制的多邊形是實心的，但可以通過指定把多邊形繪制為輪廓或只是點（只畫出頂點 ）來修改這項默認行為。另外，可以把這項渲染模式應用到多邊形的兩面或只應用到正面或背面。參數(shù) mode 用于指定新的繪圖模式。 GL