如何上好計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的第一個(gè)算法

洪蕾

摘要：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門理論性強(qiáng)又非常重視實(shí)驗(yàn)的課程，教學(xué)難度較大。良好的開端是成功的一半，本文針對(duì)圖形學(xué)的第一個(gè)算法，通過引例“逐點(diǎn)比較法”繪制直線進(jìn)行了課程教學(xué)設(shè)計(jì)。實(shí)踐結(jié)果表明，此次教學(xué)內(nèi)容成功激發(fā)了學(xué)生的興趣，讓學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂趣，對(duì)后續(xù)課程的教學(xué)起到了積極的作用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；教學(xué)；直線生成

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）34-0137-02

1 概述

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究如何利用計(jì)算機(jī)顯示、生成和處理圖形的原理、方法、技術(shù)的一門學(xué)科，是計(jì)算機(jī)科學(xué)中發(fā)展最活躍、應(yīng)用最廣泛的分支之一。該課程理論性強(qiáng)，難度大，另一方面，又非常重視實(shí)驗(yàn)，是典型的理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的一門專業(yè)課程。良好的開端是成功的一半，如何上好圖形學(xué)的第一個(gè)算法，吸引學(xué)生的興趣，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)過程非常重要。

2 上好計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第一個(gè)算法的思路

利用計(jì)算機(jī)能夠生成非常復(fù)雜的圖形，但無論圖形多復(fù)雜，它都是由基本圖形組合而成，因此，“直線的生成”是圖形學(xué)中的第一個(gè)算法，是生成復(fù)雜圖形的基礎(chǔ)。在直線的生成算法中，有三個(gè)經(jīng)典算法：數(shù)值微分算法，中點(diǎn)畫線算法和Bresenham畫線算法。在屏幕上畫線是怎么回事？屏幕是由一個(gè)一個(gè)像素點(diǎn)構(gòu)成的，這些像素點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)M行乘N列的點(diǎn)陣，每個(gè)像素點(diǎn)可以顯示不同的顏色，因?yàn)橄袼攸c(diǎn)很小，所以人的眼睛并沒有感到明顯的顆粒狀，在屏幕上畫直線意味著決定像素點(diǎn)陣中有哪些像素要顯示成直線的顏色。由于每一個(gè)點(diǎn)都是完整的，不可能點(diǎn)亮半個(gè)點(diǎn)，所以最終確定的點(diǎn)是逼近于原始直線若干個(gè)整數(shù)點(diǎn)，如圖1所示。這也解釋了為什么在電腦上畫直線會(huì)出現(xiàn)直線不直，有鋸齒狀的原因。

3 結(jié)論

直線的生成是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的第一個(gè)算法，很多學(xué)生此時(shí)可能還對(duì)顯示器的顯示原理、計(jì)算機(jī)的繪制圖形的過程很陌生。大部分老師往往單刀直入，直接從數(shù)值微分算法（DDA畫線法）開始講解畫直線的過程。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)引例“逐點(diǎn)比較法”繪制直線，該算法淺顯易懂，把高中數(shù)學(xué)的知識(shí)引用了過來作為開場(chǎng)，對(duì)吸引學(xué)生注意激發(fā)他們的興趣起到了積極的作用。緊接著，我們從算法效率的角度分析，為新的方法和知識(shí)的引出起到了積極的作用。實(shí)踐表明，這一節(jié)課的設(shè)計(jì)為“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教學(xué)開了個(gè)好頭。

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