试分析计算机图形学的应用与发展

章伟

摘 要：计算机图形学作为计算机科学与技术发展下的必然产物，经过多年的发展，目前已经形成了一门系统、完整的学科，并在各行各业中得到了广泛的应用。而在不断应用的过程中，这门学科也在不断发展和进步。主要对计算机图形学的应用与发展情况进行了分析。

关键词：计算机图形学；数字化；可视化；动画领域

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.025

计算机图形学属于一个比较年轻的学科，虽然发展的时间并不算长，只有三十几年，但是在这三十几年里，已经在业内被广泛应用。在实际的应用中，这一学科得到了很好的发展。这样的发展也促进了学科技术与知识的不断应用，构成了一个良性的循环过程。

1 计算机图形学的介绍

计算机图形学主要指的是将图形、图像（三维的或者二维的）利用一定的算法转换为用计算机显示的形式，进行处理、应用、分析的一门计算机分支学科。将各类图形、图像数字化，并在数字化图形、图像的基础上进行相关的基于图形、图像的创作、分析、设计、处理等，就是计算机图形学需要探索和研究的工作。计算机图形学中的图形与数学几何中的图形一样，都是由点、线、面、体等元素构成，同时，在数字化的显示过程中还赋予图形以不同的颜色、灰度、明暗度等。

计算机的图形、图像处理技术是计算机技术不断发展中的一个缩影。这类技术一般被归纳为以计算机为中心的结合多媒体、数字化、虚拟化等技术，运用相应的应用软件对数字图像进行各种处理，使图片反映设计者想要表达的意图和效果的技术。计算机图像处理技术的中心与核心就是，将原有的图像转变成只拥有三原色的数字图像，并将这样的颜色信息转化为各种数字代码，然后再对这些图像数字化的代码解读和处理，以实现对图像加工和处理的目的。计算机图像与图形的处理技术起初主要被应用于航天领域。人们要将航天仪器所拍摄到的图像转变成数字化图像，就需要对图像进行细致的分析和研究。这就需要对获得的原始图片进行一定的处理，才能达到预期的目的和效果。随着计算机技术的不断发展，计算机图像与图形处理技术也在广泛的运用中取得了长足的发展和进步。目前，这项技术已经被广泛地应用到了各行各业的设计领域。可以说，这项技术的应用对提高相应产品的设计效率是有极大帮助的。

计算机图形学所处理的对象就是数字化的图形。数字化图形可以分为以下两大类：①明暗图。其主要是我们日常生活中经常看到的数码照片、有颜色灰度变化的图形等。这类图形是真实感图形。②更为抽象的一些图形，比如等高线地图、工程图、曲面的线框图等基于线条信息表示的图形。计算机图形学研究的目的之一就是将一些抽象的信息转化为真实感的图形，借助计算机生成让人赏心悦目的真实感图形，从而解决生活中的一些现实问题。

2 计算机图形学的主要应用情况分析

2.1 帮助完成可视化的科学计算

目前，计算机图形学中一项最主要的应用就是支持可视化的计算，比如在流体力学、气象分析、医学、有限元分析等领域。这项需求是比较强的。这种可视化计算机图形学对医学领域的帮助是很大的。当下，一些重要的医学操作通常依靠精密的机械，在实现之前，都必须做到可视化。在具体的手术过程中，只有基于可视化，才能判断机械操作的准确性。可视化计算机图形学应用在医学领域比较成功的一个范例就是其可以将CT扫描的数据转化为图像。这样能够直观地显示患者患部情况。同时，这种可视化技术在气象、勘测等各个领域也有广泛的应用，其应用不仅极大地推动了一些行业的发展和进步，还为这一领域的工作人员、研究人员提供了极大的便利。

2.2 平面设计与动画领域

平面设计领域其实就是计算机图形学与图像学领域中一个重要的派生行业，基于计算机的平面设计为设计人员提供了更多的技术支持，使得很多设计思想和理念可以被更多的人看到。目前，基于平面设计的广告设计、网页设计、电脑绘画艺术设计等已经成为相关从业人员必须具备的专业技术。动画技术以及与动画技术有一定关系的视频剪辑、包装技术其实也是在计算机图像技术支持下才得以发展的。这些技术从本质上看可能属于艺术创作的范畴，但可以说，如果脱离了计算机技术的支持，其也不会得到广泛的应用，不会取得如此大的进步。

2.3 在工业制造及设计领域的应用

工业设计和制造也离不开计算机图形学，比如目前在工业设计领域，基于CAD的模具设计应用得最广泛也最为频繁。这样的设计无论是在机械结构、土建工程中，还是在产品设计中，都得到了广泛的应用。在工业设计中得到了普遍应用的同时，计算机图形学还在工业制造中的一些模拟仿真、三维建模中也有所涉及，通过三维图形的设计能够得到精确的制作模具，促进了工业设计与制造的标准化和规模化发展。

3 计算机图形学的发展前景

从目前的形势上来看，计算机图形学已经开始逐步走向一条成为独立学科的道路，其所涉及的领域也会越来越广。因为有了计算机图形学作为支持，相关领域的技术也会取得长足的进步和发展，而我们的生活也会因技术的发展而变得越来越便利。目前，计算机图形学的发展可以说是不可限量的，我们从学科发展的角度来看，其将会有以下几个方面的发展趋势：①与图形硬件的发展紧密结合。也就是说，计算机图形学将会与其相对应的软硬件一起发展。这一领域的典型范例就是虚拟现实技术、模拟仿真技术，硬件和软件的共同作用将会给人带来前所未有的感官体验。②更加精密的可视化表达技术。随着计算机图型学的继续发展和进步，可视化表达的效果将会更好、更具体，更容易被人们认识和理解。③继续与视频处理技术融合，促进视频技术的软硬件更新以及数码产品的更新将会是视频处理技术与计算机图形学融合中研究的热点。

4 总结

从整体上看，计算机图形学技术是一项系统、复杂的技术，其涉及的方面与内容较多。要想更多地了解这一学科，需要掌握的知识必然要求综合、系统。而把握其发展也并不是一件容易做到的事。本文仅仅是对这些内容进行了初步的探究，日后的研究工作还需要继续深入。

参考文献

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[3]李洪江，桂子娟.计算机图形学在电力系统中的应用[J].科技风，2011（21）：68-69.

〔编辑：刘晓芳〕