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计算机图形学的结课论文计算机图形学课程期末论文
计算机图形学的结课论文计算机图形学课程期末论文 计算机图形学的结课论文篇一 浅谈计算机图形学的相关技术与发展 【关键词】计算机图形学;相关技术;发展 一、计算机图形学的相关技术介绍 (一)数学基础技术 计算机图形学与数学基础知识有很紧密的联系，一定程度上是数学基 础支撑着整个计算机图形学的发展。数学基础技术内容主要包括曲线曲面、几何 造型、集合等等，其中最关键的曲线曲面理论中包含很多的知识，曲线曲面理论 利用自身的优势很好地解决了实际存在的一些数学问题，受到广泛的认可和应用。但是有的理论知识还处在不断完善的阶段，还不能真正投入到实际的应用中。而 分形几何学的引进促进了计算机图形学的创新和发展，原本的图形学只能表现一 些简单的事物，由于分形几何学的引进，可以体现各种形态的事物，扩宽了图形 学的发展领域。
(二)计算机科学技术 计算机图形学与计算机科学技术肯定有密切的关联，计算机图形学是 在计算机技术发展的环境下产生。因此，图形学的发展一定要依靠先进的计算机 技术才能实现。计算机的硬盘、显示器、分辨率甚至于计算机本身的性能都会直 接影响图形学的发展。计算机图形学现在发展的重点放在图形的软件设计、图形 数据结构以及数据库技术上，计算机科学技术是图形学发展的基础和前提。
(三)动画技术 计算机动画技术是计算机图形学应用得最为广泛的一种技术，现在很 多的动画视频以及造型都是通过动画技术实现。计算机动画技术简单地说就是利 用计算机本身的优势，将原本静止的画面生动化和真实化。它可以利用鼠标随意 移动图形的位置，还可以改变画面的大小和色彩，根据设计要求来调整原本的画 面，设计出不一样的视觉效果，现在很多的平面广告技术主要依靠动画技术实现，带给受众非同寻常的视觉体验，吸引大家的关注。
(四)可视化技术 可视化技术一般被称为数据的可视性，普遍用于气象数据的分析、海 洋数据的分析以及地质勘探的数据分析等等，利用计算机将数据和图形结合在一 起，让数据以更加直观的方式呈现出来。图形学的可视化技术只需要输入相关的 数据就可以形成相应的图形以及数据分析，现在图形学的可视化技术开始应用到 医学图像的处理中，但是由于受到技术条件的限制还不能有效分析医学数据。
(五)虚拟现实的技术 虚拟现实的技术是指将屏幕中的画面以一种真实地形式呈现出来，让 观众感觉处在现实生活中一样，现在我们观看的3D电影大多利用的是这种技术。
计算机根据人类肉眼观看习惯和规律来设置相应的画面，从不同的角度满足观众 的视觉需要，让观众在不同场景的转换中恍如在不同时空中穿梭。这种技术最大 的优势就是将原本静止的画面以最生动真实的形式表现出来，给静止的画面注入 了生命。
二、计算机图形学的发展趋势 (一)计算机动画设计 早在20世纪60年代，计算机图形学就有了一定的发展，给我们的生活 带来了很大的改变，但是由于受到计算机技术的限制，实际应用领域受到限制。
计算机动画追求的是画面的生动性和连续性，将一些独立静止的画面用不同的帧 串联在一起，形成一幅生动的动画作品。计算机图形利用动画技术被广泛地应用 到游戏、影视以及广告作品中，设计的动画场面不仅很好地将动作与情节结合在 一起，带给观众巨大的视觉冲击，还能利用动画设计将整部作品的意义升华。例 如大家十分熟悉的《阿凡达》这部作品就是利用计算机动画技术带给观众不一样 的感受，不仅是好莱坞大片，很多的动画片也使用了动画技术，让小朋友在动画 片中感受乐趣。
(二)教学应用 近几年计算机图形学在教学中的应用也越来越广泛，生动的图形能够 帮助学生更好地消化知识点。计算机图形学可以将教材上复杂的知识点以生动形象的图像直观地呈现出来，这样的教学方式不仅能够减轻老师和学生的压力，还 能很好地激发学生学习的兴趣，加深对知识点的认识和理解。例如，利用计算机 图形学的相关技术形成数学模型或者是物理模型，学生通过对模型的学习掌握相 关的知识点。
(三)图形显示 计算机图形学依靠本身的可视化技术可以将数据和图形有效地结合 在一起，图形显示是计算机图形学发展的一个主要方向。现在很多的气象图、地 形图以及资源分布图中都使用了图形学，相关部门利用这些图形能够在最短的时 间内掌握想要了解的信息，有助于决策的科学性和合理性。现在很多行业的发展 都要借助这些精密的地图，特别是工程建设以及旅游资源开发等等，通过这些图 形显示制定最佳的工作方案。
(四)网络生成技术 网络生成技术是今后发展的主要方向，可以分为结构化网格和非结构 化网格两种形式。
1、结构化网格 结构化网格的方式又可以称为映射法，这种方法是利用映射的原理和 映射函数等将网格映射到一个独立的空间中，再利用多种方式将网格与物体本身 相脱离，最后形成一个全新的物体。
2、非结构化网格 生成非结构化网格的方式有很多种，相比较结构化网格而言更加方便， 在实际的应用中也会更加实用。生成非结构化网格的方法主要有布点、分解、栅 格，其中应用得最多的就是布点以及栅格，非结构化网格今后的发展方向是全自 动网格划分以及三维网格。现在二维网格的发展已经相对成熟和稳定，三维网格 也开始投入研究和运用，这些都为全自动网格的划分方式提供了有利的条件，全 自动网格划分方式的形成，可以大大提高工作效率。
三、总结 科学技术的发展很大程度上推动了计算机图形学的发展，同时图形学的研究和应用也带动了相关学科的进步和完善，随着图形学在社会经济发展中的 作用越来越明显，它已经成为当代社会进步和发展不可缺少的一部分。但是在实 际应用中还是要正确对待图形学，根据自身的具体情况有针对性地运用图形学的 相关技术，实现社会的健康发展。
计算机图形学的结课论文篇二 试论计算机图形学在电影和动画中的应用 摘要：计算机制作电影动画，是计算机应用发展的重要分支，也是计 算机图形学研究的重要课题。本文主要总结了计算机动画的分类和原理，分析了 当前计算机动画现状及存在的问题，同时展示计算机图形学在电影和动画中的创 新和应用。
关键字：计算机图形学 电影 动画 分类 原理 应用 1 引言 随着计算机应用技术的迅猛发展，促进了一系列相关学科的发展。计 算机图形学便是其一。1963年，美国人伊凡苏泽兰在麻省理工学院毕业论文课题 是关于三维交互式图形系统，在此基础上发表了题目为《画板》的博士毕业论文， 这篇毕业论文是计算机图形学里程碑的标志，它的发表标志着计算机图形学科正 式诞生。计算机图形学它标志着计算机处理方式由处理符号系统转变为处理图形 系统的方式，计算机图形学的出现，计算机处理方式可以部分地模拟现实图形和 展现人的右脑功能，因此计算机图形学的理论和实践具有划时代的意义。
在计算机图形学发展和应用的过程中，最具震撼性和实用性的就是电 影动画技术。电影动画为计算机图形学提供了新鲜的血液，打开了新视角，自然 界的一切美丽景象都可以通过计算机生动形象地再现构造宏观、微观世界。
2 计算机图形处理电影动画的分类 计算机图形处理电影动画是计算机图形学和电影艺术相结合，并且相 互促进的产物，计算机软硬件和图形图像算法高速发展促进了计算机图形学的突 飞猛进。计算机电影动画技术将图形、图案和画面或者其中一部分显示在屏幕上， 并且按照一定规律或预定的要求在屏幕上移动、变换，从而使计算机显示出图形动态变换过程。
电影动画是运动中的艺术，运动的画面是电影动画的表现形式，运动 是电影动画的要素，运动的表现形式，才促使了二维和三维动画的发展。计算机 动画以其制作方法和表现特征的两种表现形式就是二维电影动画和三维电影动 画。
2.1 二维电影动画 传统的电影卡通动画，是大量的画片，每幅画片高速翻转以便实现是 连续播放多帧画面，每幅画面表述的是运动物体的若干个瞬间的定格，利用观看 者在大脑内残留的瞬间视觉感觉而得到运动的视觉感受。传统的电影卡通动画是 先画出一头一尾两个关键帧图画，然后在两个关键帧中间插入一些列图画画从而 生成中间一系列画。展现平面图形是计算机二维电影动画的一大特点，是对传统 动画制作的继承和发展，制作时就像传统在纸上作画，通过计算机图形学复杂的 算法将一些列计算机图画对象的移动、变形、变色等手法表现出传统电影动画运 动的效果。
ANIMO是世界上最受欢迎的、使用最广的二维动画系统动画制作软 件，它是英国Cambridge Animation公司核心产品。ANIMO向计算机图形设计者 提供了灵活的颜色模板创建、修改调色板和调整颜色的工具，这些功能有助于二 维电影动画前期制作和影片后期合成方面都有独到的技术特点。ANIMO虽然不 是最专业的二维电影动画制作软件，但是它具有更大的灵活性，软件独有的内部 环境能够将二维电影动画和三维电影动画完美的结合起来。
ANIMO经常用于二维电影动画和真实场景的结合，90年代篮球运动 球星乔丹和华纳动画人物共同主演的《空中大灌篮》，它是将二维电影动画与三 维电影动画真实场景完美结合的成功范例。ANIMO软件具有面向动画师设计的 工作界面，在ANIOM软件制作电影动画的同时，需要一台高清扫描仪，底板动 画图片上放在扫描仪内进行扫描，扫描后的画稿几乎保持了动画设计者原始动画 图片的线条，ANIMO软件的快速上色工具提供了给图画自动上色和自动线条封 闭功能，并和软件的颜色模型编辑器集成在一起，软件提供了不受数目限制的颜 色数量和调色板种类。三维电影动画中的阴影和灯光效果是最难转化为二维电影 动画的，ANIMO却可以将这些难点完美的结合在一起，具有多种特技效果处理 效果，包括动画的灯光效果、物体阴影变换、图片背景的模糊处理、拍摄的摄像 机镜头的移动、波纹起伏波浪震动的效果展现等等，并可与二维电影动画、三维电影动画和实拍镜头进行合成处理。它所提供的可视化场景图画可以让动画设计 师在软件内只用几个简单的操作步骤就可完成比较复杂的动画制作，提高了计算 机二维电影动画制作的工作效率和速度。
2.2 三维电影动画 三维电影动画则是展示立体的图形，三维电影动画的制作过程就好像 是在摄影棚中拍电影的景象：三维图像影像制作首先是在布置摄像对象所处的位 置、动画制作者规定其运动轨迹、并按照这个运动轨迹进行拍摄、各种灯光效果 被制作者安排的妥当，摄影机可以布置在特定位置上或者也可根据拍摄内容设定 摄影机的推拉摇移摆动，最后利用计算机用图形算法计算出这个摄影机所见到的 动态图像效果。
三维电影动画制作首先要创建物体模型结构，其次是让这些物体在空 间内动起来，如变化图形、变化颜色、移动位置、旋转物体等制作手段。再通过 打灯光等特效生成栩栩如生的画面。计算机三维电影动画数据是在计算机内部自 动生成的。
MAYA是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维电影动画制作软 件，MAYA软件功能完善，工作灵活，易学易用，制作效率极高，渲染真实感极 强，是电影级别顶尖的制作软件。MAYA是电影动画前期制作软件，如果把这些 三维电影动画有机的结合起来的话，就需要Houdini电影特效魔术师软件，该软 件是 Side Effects Software公司的旗舰级产品，是创建高级电影动画视觉效果的 有效工具，因为它有横跨公司、跨平台的整个产品线的能力，Houdini Master为 那些想让三维电影动画更加精彩的动画制作家们提供了空前的能力和工作效率。
Houdini的流程比较适合喜欢计算机编程的人，它的架构非常清晰。
MAYA的许多操作是在视图中进行，而Houdini用户更喜欢直接在节点网络(类似 于MAYA的hupershade)进行所有操作。Houdini的动力学也很不错，粒子、体积 和毛发方面是优势。Houdini自带的渲染器mantra比MAYA自带的软件渲染器要强。
MAYA的渲染需要依赖于其他渲染器(mental ray，vray)，而Houdini完全可以用 mantra完成渲染。这就意味着在做三维特效时，对象的许多属性都可以被渲染器 调用(例如每粒子或每粒子替代的alpha)，流程上很顺畅。指环王中人物“甘道夫” 放的那些“魔法礼花”还有“水马”冲垮“戒灵”的场面都是由Houdini软件制作的。
计算机图形学的结课论文篇三浅谈计算机图形学实验教学 摘 要：《计算机图形学》是一门实践性较强的课程，实验课程是其 不可缺少的教学环节。本文针对该课程实验教学现状的存在问题，从实验内容、 实验的课堂教学活动和教学方法、考核方式等方面提出了改革措施。
关键词：计算机图形学;实验教学;教学改革 计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专门显示设 备上显示的原理、方法和技术的学科。从汽车的计算机辅助设计，到电视广告、 游戏，无一不应用计算机图形生成技术。作为一门实践性非常强的课程，与之配 套的实验教学环节显得尤为重要。
1 实验教学现状 由于计算机图形学是一门建立在多门学科之上的综合性交叉学科，要 求学生先修“程序设计”、“数据结构”等课程，课程中的许多算法抽象，原理难懂， 实践性强，学生在上课时看似听懂算法原理，但面对具体问题则难以编程实现， 致使学生的学习积极性随着课程的推进而逐渐下降。传统的“理论为主，实验为 辅”的教学模式，不仅使学生对于抽象的理论知识难以形成感性认识，还使学生 无法将所学的原理和算法应用于实验，容易产生学习挫败感。
笔者认为该课程应理论与实验并重，在理论教学的基础上，应加强实 验教学环节。针对上述问题，建议实验教学可从以下几个方面进行改进。
2 实验教学改革措施 2.1 合理设计实验内容 《计算机图形学》课程的理论内容包括基本图形生成、曲线和曲面、 图形变换等。实验教学中可根据教学进度安排六个实验项目，分别是基本图形生 成算法程序设计、线宽与线型处理算法程序设计、区域填充算法程序设计、二维 图形裁剪算法程序设计、自由曲线绘制算法程序设计、二维图形的几何变换算法 程序设计。
此外，为了让学生能够由浅入深地掌握教学内容，在实验课程中还安 排辅导性实验和进阶选做项目，譬如，在实验课初始时安排熟悉使用VC中的MFC、OpenGL;在六个实验项目之后安排三维图形观察、变换算法、分形几何造型算法、 自由曲面造型算法、真实感图形绘制算法程序设计等项目，作为学生分组团队选 做项目。通过验证性实验和设计性实验相结合，提高学生应用图形学应用能力。
例如，在基本图形生成算法程序设计的DDA直线生成算法实验中， 学生在了解了DDA直线生成的数学原理之后，新建一个Win32 Application的 “Hello World”程序，工程命名为：DDA直线生成算法，打开DDA直线生成算法.cpp 文件，加入如下代码：
2.2 科学设计课堂活动 计算机图形学实验课与大多数实验课类似，采用传统的教学模式：先 由教师设计好实验的题目、内容和重点，然后学生上机编写、调试代码程序，同 时教师辅导、答疑，最后学生撰写实验报告。该模式的弊端在于，由于大多数学 校师生比不足，造成实验课上老师只能解答主动提问的学生的问题，而部分学生 特别是学习主动性不足的学生则在机房上网或对实验任务无所适从，提不起兴趣。
不少学生的实验报告也是敷衍了事，甚至互相抄袭，达不到课程的实践效果。
为了培养学生的动手能力，除了安排个人上机实验任务之外，教师还 可以采用分组教学，团队合作的形式组织教学。在实验课上引入几个难度相近的 实验项目，由学生自由分组，选题，完成实验内容。教师参与学生的分析与讨论， 并适当给予修改意见。实验完成后各组展示实验结果，分组之间相互比较、评价， 总结出同一问题的多种解决思路和算法。此外，在期末还可以安排学生分组完成 综合性较强的设计性实验，要求设计出包含理论教学中有关算法原理的作品，并 撰写实验报告和实验心得。分组教学不仅激发了学生的学习兴趣，让学生从被动 接受知识变为主动获取知识，还增强了学生动手实践能力和理论联系实际的能力。
2.3 改进教学方法 目前，实验课教学主要采用多媒体教学，实验课在计算机实验室进行。
教师课前应收集或制作相关的教学资源，将抽象的算法原理与实际应用相结合， 通过直观的或动态的演示向学生介绍算法原理。例如，可以用Flash动画演示二 维图形的变换，三维图形的变换过程可以投影用3D MAX软件来演示。同时，还 可以采用让学生上讲台讲课的方式开展教学。把讲台留给学生，让学生备好课， 以学生的角度介绍实验内容，展示自己的实验成果等，最后由老师进行补充或更 正。这种教学方式一改老师完全主导实验课堂的局面，充分调动了学生的学习积极性，让学生善于思考，敢于创新，实验课不再是老师对学生的单向交流的枯燥 教学活动。
2.4 改革实验考核方法 以往的计算机图形学课程成绩采用理论卷面考核成绩为主、上机实践 成绩为辅的考核方式。在强化实验教学环节之后，为避免学生死记硬背算法原理， 考完即忘，可将考核方式改为理论考试成绩与实验成绩并重，即课程成绩除了包 含理论课的卷面成绩之外，还包括实验成绩。实验成绩由个人独立实验部分和团 队分组实验部分组成。个人独立实验部分要求完成图形学基本算法的程序设计。
教师根据学生的实验完成情况给分。团队分组实验部分提供有一定难度的选做项 目。团队分组实验部分的成绩，由教师评分和各组学生代表评审小组的评分组成。
3 结束语 本文针对传统的计算机图形学实验教学模式中存在的不足，提出了改 进实验教学的教学组织模式和教学方法，以课内理论知识为基础，加强实验实践 环节，发挥学生的学习主观能动性，培养学生的动手实践能力和创新能力，最终 能够运用所学算法理论分析问题和解决问题。
