探討計算機圖形學與圖形處理技術

通過闡述計算機圖形學的研究內容，進一步探討了其研究的范圍，對圖形圖像處理技術常見概念進行了簡述，深入探討了計算機圖形體系的構成與作用，對計算機圖形圖像處理技術的應用進行了舉例分析，以進一步探討計算機圖形學與圖形處理技術的結合。

計算機圖形學是一種融合了數學算法而把二維圖形、三維圖形轉換為數字化的格柵形式的科學。換句話說，計算機圖形學主要是研究相關的原理和算法，通常用來將圖形在計算機中表達，如何把圖形的計算、顯示和處理用計算機語言進行轉換。同時，計算機圖形學以圖形處理技術為實現手段，與許多領域和產業都有結合。藉此，來初步探討一下計算機圖形學與圖形處理技術。

簡述計算機圖形學

1.計算機圖形學所研究的范圍

計算機圖形學在許多領域都有較為實際的結合，因此，其研究范圍比較寬廣。在圖形的交互方面，在圖形的硬件加速領域，在圖形的標準描述，在曲型線面的建模上，在實物的各種造型方面以及圖形的真實感顯示方面都有具體的應用，現在，更為廣泛地應用于可視化的計算、動畫的渲染、仿真計算以及虛擬現實技術等。

現在可以借助計算機來渲染圖形的真實感，所以，可以借助圖形來解釋場景的幾何布局，利用光照控件，描繪虛擬的光源、紋路以及相應場景中的光照效果。因此，可以借助計算機輔助設計幾何圖形。曲型線面體的描述和幾何造型也是計算機圖形學的重點研究內容。數字圖像的描繪更嫩體現真實感圖形計算的結果，也正是計算機圖形學與圖形處理技術更為緊密的關聯，才促進了圖形學在現實生活中的廣泛應用。

2.計算機圖形圖像處理技術的常見概念

計算機圖形處理技術是把數學規范和概念所表達的實體的幾何模型或數據，借助計算機進行存儲、修改、規范以及相關處理的過程。計算機圖形處理技術有：

（1）對幾何形狀的扭曲、旋轉、平移、投影、透視和縮放等幾何變換。（2）對圖像的編碼處理、數字化顯示、圖像的增強、圖形的分割、圖像的提取等處理。（3）曲線的擬合和曲面的幾何化合并。（4）消除隱面或隱現。（5）幾何造型的設計或建模。（6）紋理的貼圖處理。（7）明亮化或暗淡化處理。（8）不同色彩的變換設計。

計算機圖形體系的構成與作用

1.計算機圖形體系的構成

圖形處理軟件和計算機硬件設備共同構成了計算機圖形體系。性能卓越的計算機圖形硬件設備是高效率處理圖形變換的必備工具。計算機圖形處理體系的硬件主要由圖形輸入輸出設備和圖形處理器構成。其中，最重要的是圖形處理器，其作為聯通終端和計算機的關鍵，通常存儲量大，處理能力強，具備常見圖形函數程序的處理能力，有助于分擔中央處理器的繁重功耗，加快系統的顯示速度，增強顯示能力。

鼠標和鍵盤是常見的輸入設備。通常，用戶借助圖形軟件來輸入圖形或定位圖形，比如工程領域通常用鍵盤命令和鼠標在CAD軟件中繪制圖形。借助球體在各個方向所受的推拉的力量來定位的設備有空間球和跟蹤器。在虛擬現實技術中，這幾種設備有獨特的作用。檢測光線的設備有光筆，能在計算機屏幕上直接點選位置。

顯示器、打印機和繪圖儀是常見的輸出設備，可以迅速打印和現實出圖形，也可以在特種介質上保存圖形。

計算機的輸入輸出設備也隨著計算機硬件技術的發展而變化，圖形軟件的更新更為迅速，現在，支持計算機圖形技術的軟件應用越來越廣泛，圖形函數庫與之有著緊密的嵌套。圖形軟件標準化的問題伴隨著圖形系統的發展有了更強大的移植性，已經有專門的驅動服務于這些程序。

2.計算機圖形系統的功能

一個系統的圖形處理模塊中，通常涵蓋輸入、輸出、存儲、計算和交互等基本功能。

輸入：對實體或形體的幾何表達參數及命令進行輸入。輸出：對處理中的狀態、處理后的結果，通過程序調度出來。存儲：幾何數據以及之間的關系可以實時進行存儲，并可以后期進行維護和查詢。計算：對設計過程的變換分析進行計算處理。交互：借助圖形顯示器，實現人機之間的交互對話。用戶借助顯示器衡量處理結果，觀察圖形效果，通過修改設備對其進行調整。該體系可以對用戶行為進行回溯，以避免誤操作或行為跟蹤。

這幾種作為圖形處理圖形的基本功能，在不同的圖形體系中有不同的作用，并不完全相同。

計算機圖形圖像處理技術的應用

1.計算機的輔助設計領域

計算機領域許多重要成就的取得，都與圖形圖形處理技術有著密不可分的關系。許多圖形處理軟件可以借助動畫或立體圖形來描繪實體的形體、大小，表現更為直觀，形象更為逼真，使用戶在圖形的設計上，流程更為流暢，描繪更加清晰，修改更為簡捷。這使得人工二維繪圖相形見絀，體現了計算機圖形圖形處理在縮短設計時間方面的優勢，使產品生產周期更短，節約了研發投入。在設計過程中間，可以借助調整參數，把物體的實況展示在屏幕上，實施指導研發，隨時調度設計形體的狀況，確保產品的最佳性能。

2.地理地貌的描繪

國家的地理地貌以及各種資源可以通過圖形圖像處理軟件加以表達，確保了相關模型的統一性和規范性，有助于對國家地質資源的傳輸和保持，比如海底三維地形可視化研究等等。

3.虛擬教學領域

計算機圖形圖形處理技術給教育業帶來了強大的動力，現在，借助圖形圖像處理技術，把虛擬的場景以動畫的形式展現出來，再融合互動交流技術，使教學課程更逼真，體現模擬課堂的效果。

結語

總之，計算機圖形學以及圖形圖像處理技術使許多以前不可能實現的活動成為現實，使生產更為便捷高效，使人們的生活更為美好，正進一步融入人們的工作和生活。

（作者單位：四川文化藝術學院）

作者簡介：侯杰（1981-），男，漢族，籍貫：山東滕縣人，本科，講師，主要研究方向：設計藝術。