淺談Computer Graphics的現(xiàn)實應(yīng)用

摘 要：Computer Graphics漢語稱為計算機圖形學，它是研究計算機圖形原理、計算機圖形方法和計算機圖形技術(shù)的學科。其研究內(nèi)容包括：幾何作圖，涵蓋平面線條作圖以及三維立體構(gòu)建模型等；此外還研究幾何圖形的表面渲染，涵蓋圖形表面的著色、光線照射、圖形陰影與圖形紋理等方面的研究。當前，該學科的運用逐步涉及真實感受的幾何圖形、計算的視頻化、模擬生態(tài)環(huán)境、動漫技術(shù)、建筑工程圖形制作等很多方面。

關(guān)鍵詞：計算機圖形；應(yīng)用；分析

中圖分類號：TP391.41

1 Computer Graphics有關(guān)概念簡述

計算機圖形學實際上就是一門運用數(shù)理算法把多維幾何圖形轉(zhuǎn)變成計算機顯示器的柵格形式的學科。該學科所研究的主要內(nèi)容涵蓋怎樣在計算機中展示幾何圖形、運用計算機開展幾何圖形的運算、處理與展現(xiàn)有關(guān)原理和計算。該學科的一個重要目標就是運用計算機繪制出讓人有種真實感受的幾何圖形。所以，需要構(gòu)建幾何圖形來描述現(xiàn)實場景的幾何表示，然后運用一種設(shè)定的光線照射的幾何模型，去計算在光線發(fā)射源、紋理和材料屬性下的光線照射的效果。與此同時，具有真實感受的幾何圖形的計算結(jié)果全部是運用數(shù)字化的圖像方式來提供。

2 Computer Graphics的應(yīng)用

2.1 怎樣實現(xiàn)AutoCAD中的幾何圖形的消隱目標

現(xiàn)實生活中產(chǎn)品設(shè)計過程中，所繪制產(chǎn)品設(shè)計圖質(zhì)量的高低會事關(guān)所設(shè)計產(chǎn)品是否成功；產(chǎn)品設(shè)計圖繪制過程中，所有圖形相互間的消隱是個重要步驟。當前，用得最多的消隱法有：多維裁剪與多維遮擋消隱。

2.1.1 幾何圖形的消隱原理

指的是基本上是運用該軟件的部分造型功用，繪制全部消隱幾何圖形的時候，先繪制一個此圖形組內(nèi)所有圖形元素而形成的輪廓線圖，接著把它轉(zhuǎn)變成消隱面；事實上消隱就是在多維空間之中，依據(jù)所有消隱面在各個空間部位的分布，讓所有圖形相互間的遮擋關(guān)系得到實現(xiàn)；且在構(gòu)建所有圖形間的遮擋關(guān)系的時候，僅僅去改變它們多維空間位置就行。

2.1.2 消隱幾何圖形組合的構(gòu)建

實際上消隱幾何圖形組合就是以一個或者幾個相互間無遮擋關(guān)系的幾何圖形元素的集合，該圖形組中的全部圖素全是多維的。零件圖形繪制好以后，要在專門安排的消隱面之上繪出該圖形組的外輪廓封閉線，然后把此輪廓線變成R面域，再把該圖形組集合和面域組合制作成一個圖塊，此圖塊就是人們所說的消隱幾何圖形組合。

2.1.3 消隱幾何圖形組合遮擋關(guān)系的調(diào)整

設(shè)計圖中陸續(xù)插入一些消隱幾何圖形組合，根據(jù)某種邏輯關(guān)系安插完畢以后，通過變換各個圖形組合相對于平面的高度，然后對這些圖形組合相互間遮擋關(guān)系進行調(diào)整。

2.1.4 消隱繪制成圖

繪制出圖形的時候，需要選擇HIDE選框，才有可能達到消隱輸出之目的。若運用筆式繪圖機繪制圖形的時候，需要先把消隱層關(guān)閉，與此同時消隱面還會參與到計算當中，只是沒有進行繪制圖形的輸出，大大減少出圖所耗費的時間。

2.2 DS中的運用分析

2.2.1 繪制圖形原理在3DS中的應(yīng)用

一般地，線與面共同組成物體。所有圖形，就是編程語言繪制圖形方法全部是由找基點、畫線以及映射面而組成。接著對形成圖形的各個要素作一定程度的修改和調(diào)整。插值算法的實際應(yīng)用：比如b樣條插值算法、北賽爾插值算法等在3DS中運用比較多，特別是在關(guān)鍵禎編輯過程中，若編輯結(jié)束以后，剩下的禎全部透過插值計算來實現(xiàn)。比如某物體向別的物體變形的編輯的時候，3DS需要此二物體有一樣的節(jié)點數(shù)量，一面的面數(shù)。唯有符合此種條件，才能開展相對應(yīng)節(jié)點相互間的插值計算，最終達到變形之目的。分形幾何圖形技術(shù)的現(xiàn)實運用：分形幾何事實上是圖形學的重要組成部分，分形幾何運用物體的局部形態(tài)和物體整個形態(tài)的相近性，然后對物體局部形態(tài)按照某種方式變換，逐步讓它具有物體的基本外在特征，進而達到物體的部分到整體的有效轉(zhuǎn)變。

2.2.2 物體圖形渲染技術(shù)在3DS中具體應(yīng)用

著名學者格瑞先生指出：給人以真實感受的圖像要歸功到顏色與邊緣柔化的純度。3DS對色彩的計算接近五千億種。且向下取樣達到二十四位。3DS還融入了解析邊緣柔化之功效，且作y修正，因此就能讓在普通電腦上可以創(chuàng)作出和高水平工作站效果一樣的畫面效果。3DS圖案渲染技術(shù)中，Computer Graphics的圖案渲染原量展現(xiàn)出很大能量，下面簡要分析其在3DS中的功用。

光線跟蹤技術(shù)：該技術(shù)是運用光學原理形成多維圖像的方法，簡易模擬光線與具象物體之作用，運用各種人的觀感來使物體圖像真實感更加真實。光線跟蹤技術(shù)將景觀刻畫成具象物體與光線來源之集合，所以其要具有相機、具象物體與發(fā)光源的所有物理特征。在有光源的基礎(chǔ)上，該技術(shù)還要對具象物體以及相機的自身物理屬性作描繪，它們的屬性涵蓋幾何和部位以及表面屬性等，而3DS則是透過其VC文件對各自屬性來描繪的。

紋理：實際就是指具象物體的表面細微的地方，其涵蓋色彩與凸包紋理。色彩紋理是透過不同色彩明亮與陰暗相互轉(zhuǎn)化展現(xiàn)出的細微的地方，而凸包紋理則是因為具象物體表面上那毫無規(guī)則的細微低伏而導致的凹凸不平的外在感受，其大致表現(xiàn)在具象物體的法向量上紋理技術(shù)的運用，其涵蓋紋理定義與映射這兩個內(nèi)容。所有在紋理方面的正方形域的函數(shù)全部稱作紋理函數(shù)，實際上在3DS的編輯器里面，把紋理函數(shù)當做背景的時候，進行紋理上的調(diào)試，將二維圖案映射到三維的物體表面叫做紋理映射。實際上，映射方式大致有以下幾種：平面和圓柱面以及球形面映射。圓柱形面的映射中把平面坐標轉(zhuǎn)變成圓柱形面的坐標；而球形面映射里面是把平面坐標轉(zhuǎn)變成球形面的坐標；平面映射則透過把映射坐標的來回移動、縮小和放大乃至旋轉(zhuǎn)反射到具象物體的表面之上。3DS在給有紋理紋飾的具象物體來渲染顏色的時候，會首先運用S/M命令，然后依照具象物體表面實際狀況，挑選運用幾種映射方法中的一個，把紋理圖案映射到具象物體表面智商，最后再進行色彩的渲染。

防物體走樣技術(shù)：由離散的數(shù)量表示持續(xù)量而導致的圖案失真現(xiàn)象叫做走樣。走樣讓人們觀看直線和曲線圖案的時候，會有一種鋸齒狀感受，而用來降低此種觀察效果的技術(shù)叫做反走樣技術(shù)。該技術(shù)大致有二種，其一是提升分辨率，實際就是增多采樣點；其二就是將象素當做成有限局部，對局部采樣的時候，第一種方法會由于硬件不強而有很大限制，而第二種則受算法是否優(yōu)劣影響。

3 結(jié)束語

Computer Graphics是一片等待人們進行深開發(fā)，而又高速發(fā)展變化的領(lǐng)域，伴隨Computer Graphics的快速發(fā)展，所有計算機圖形系統(tǒng)特別是動漫制作軟件系統(tǒng)一定會給人們貢獻出愈發(fā)真實以及色彩絢麗多彩的多維空間。

參考文獻：

[1]Wroblewski J.Finding Minimal Reducts Using Genetic Algorithm（ICS Research Report 16/95）[R].Warsaw：Warsaw University of Technology，1995.

[2]王義豹.計算機圖形原理與編程網(wǎng)[M].天津：天津科學技術(shù)出版社，1993.

[3]孫家廣.計算機圖形學（新版）[M].北京：清華大學出版社，1995.

[4]S.D.EIIiott.3DStudio技術(shù)精粹[M].北京：清華大學出版，1995.

作者簡介：邵向陽（1985-），男，河南西平人，碩士，助講，研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)安全。

作者單位：漯河醫(yī)學高等?？茖W校，河南漯河 462000