计算机图形图像绘制技术的现状分析及应用发展

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  • 更新时间2015-09-16
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金晓倩 JIN Xiao-qian

(四川建筑职业技术学院,德阳618000)

(Sichuan College of Architectural Technology,Deyang 618000,China)

摘要: 随着计算机图形图像绘制技术的不断发展,其在社会各个领域中得到普遍的应用。本文以当前计算机图形图像绘制技术的现状为论述突破口,分析计算机图形图像技术的发展趋势。

Abstract: With the continuous development of computer graphics and image rendering technology, it has been widely used in every field of the society. This article analyzes the current situation of computer graphics and image rendering technology and its application trend.

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关键词 : 图形图像技术;现状;发展

Key words: graphics and image technology;current situation;development

中图分类号:TP391 文献标识码:A

文章编号:1006-4311(2015)06-0250-02

0 引言

随着计算机图形学在社会应用的普及与扩大,社会对计算机图形图像绘制技术的要求也越来越高。通过图形图像绘制技术不仅可以实时绘制复杂的虚拟场景,还能够有效的解决绘制算法在速度、质量之间的突出矛盾,因此研究计算机图形图像绘制技术是大力促进我国绘制技术发展的坚实基础,也是为现实设计应用提供完善基础技术的重要保障。

1 计算机图形图像绘制技术

1.1 传统的基于图形的绘制技术 传统的图形绘制就是利用确定精确的三维几何模型,对几何模型的视点位置进行确定,然后在经过一系列的技术手段处理将其转变为二维屏幕空间,比如对三维几何模型进行光照、纹理等计算与处理。该技术就是在将相关景物送入图形绘制之前时要将其进行分解为简单的几何图形,一般将其分解为三角面片,因此该技术也被称之为三角面片绘制技术。图形绘制技术以其硬件支撑以及对几何表面三角化算法的深入研究促进了图形绘制技术的发展,但是由于人们绘制场景的要求越来越严格,使得该技术已经不能满足当前绘制的要求,其主要表现在:首先图形绘制技术以几何模型为主,场景越复杂需要的几何模型也就越多,这样导致绘制的时间也就越长。比如《泰坦尼克号》中的一些场景就是利用图形绘制技术完成的,它消耗了200多台alpha服务器,并且耗费了2个多月的时间才完成;其次图形绘制技术占有大量的内存。图形绘制技术主要是对定点信息和拓扑信息进行储存,在具体的绘制时不仅需要提供定点列表,还要提供三角列表,随着场景越来越复杂,其占用绘制系统的空间也就越来越大;最后该技术也不能实现实时绘制。

1.2 基于图像的绘制技术 随着图形绘制技术所暴露出的各种问题,基于图像绘制技术的出现有效的解决图形绘制技术的缺陷。图像绘制技术就是基于预先生成的场景画面,对接近于视点的画面运用变换、插值的方法进行处理,进而产生不同视点的场景观察结果,其主要的研究重点在:一是基于全景函数的方法。全景函数事实上是刻画了给定场景的所有可能的环境映照,因而以图像的方式给出了场景的精确描述;二是光流场技术。光流场技术是在全景函数重建基础上发展起来的一种新的绘制技术;三是全景图像拼合。全景图拼合将同一场景的多张有重叠的图像组合成一幅较大图像的处理;四是同心圆拼合。同心圆拼合由三个参数来描述:圆的半径,旋转角,仰角。同心圆拼合用一种有效的方式结合适当的捕获来绘制新视图。

1.3 基于图形和图像的混合绘制技术 该技术主要是为了解决图形绘制与图像绘制在通用平台实时真实感绘制所存在的局限性问题,通过整合二者实现他们的优势发挥,进而提高绘制场景的真实性。基于图形和图像混合绘制技术就是在具体的计算机绘制过程中根据具体的场景要求合理的选择图像绘制与图形绘制技术,通过合理应用二者达到场景绘制的要求。该技术最大的特点就是利用环境映照表示远距离景物,以较小的成本快速生成场景画面,并且也提高了图形的质量。

2 计算机图形图像绘制技术的现状

2.1 有效的数据表示 为了达到场景绘制的真实感,人们在采取图形图像绘画时需要在场景的真实性与实时性之间进行分析与取舍,在很多的时候为了保持绘制场景的真实性就必须要延期绘制的实时性。如果要从根本上解决真实性与实时性之间的突出矛盾,就不得不需要采取有效的数据表示,因此在未来很长一段时间内需要做好有效数据的表示。

2.2 景物表面光照属性问题 在绘制过程中我们普遍采取假设景物的表面为漫射表面,这样就会造成在整个绘制过程中,场景的光照情况是固定不变的,但是这只是属于理论上的绘制效果,其应用到实际中,因为受到实际光照因素的影响,它的效果会出现巨大的变化,因此需要图形图像绘制设计人员要重新考虑景物表面的光照属性问题。

2.3 缺乏对动态环境的绘制 如论是采取什么样的绘制技术,目前主要集中在对静态景物的实时绘制,而没有针对动态景观进行实时动态绘制的技术,因此要必须通过优化处理采样与压缩之间的关系,即正确处理捕捉多少个图像画面以及如何减少图像数量的关系。

3 计算机图形图像绘制技术的应用发展

计算机图形图像绘制技术是对传统图形绘制技术与图像绘制技术的创新与发展,它有效地避免了传统绘制技术的缺陷,实现了场景绘制效果的真实性与时效性,目前计算机图形图像绘制技术在现实生活中具有广泛的应用性:

3.1 图形图像绘制技术在生产活动中的应用 计算机图形图像绘制技术在生产活动中的应用主要体现在图形图像绘制技术为生产活动提供必要的设计软件处理技术。比如,动漫的动画图像场景的设计就离不开图形图像绘制技术。通过图形图像绘制技术实现对动漫全景效果的真实绘制,由于动漫用户是在几何的空间内运行,因此可以采取几何绘制技术实现用户在虚拟场景中的移动,实现对动漫景物的真实描绘。

3.2 在电子工业设计中的应用 在电子工业设计中,计算机图形图像绘制技术应用到大规模集成电路、印刷电路板、电子线路和网络分析等方面发挥的优势十分明显。基于工程图纸的三维形体建模就是CAD技术的基础,三维形体建模就是通过从工程信息中提取三维信息。CAD技术就是通过对提取的三维信息进行分类,排列,综合等步骤,然后完成建模。

3.3 在建筑行业中的应用 建筑是人类生存和生活中的重要物质基础。计算机图形图像技术在建筑行业中的应用主要体现在建筑工程的设计规划上,建筑设计师在进行设计的时候要重点考虑建筑物的技术设计方案与空间利用的合理性。人们对现代建筑空间的价值已不仅仅追求实用价值,也在很大程度上追求独特的审美价值,而这些都离不开图形图像绘制设计, 比如CAD软件技术将复杂的场景如道路、桥梁、隧道、市政、小区等线型工程和场地工程的景观设计上都表现得淋漓尽致。而且我国的建筑动画已经实现从脚本创作到精良模型制作的转化,计算机技术能够实现电影剪辑手法的运用,还能通过原创音乐音效及情感式的表现方法,制作出高质量的建筑动画,从而实现建筑设计费用的有效降低。

3.4 在园林景观设计中的应用 在园林景观中运用计算机图形绘制技术的环节比较多,运用此项技术可以有效促使园林景观设计的虚拟性得到展现,同时能够实现对园林景观的三维动态浏览。在实践操作中,我们运用专业的园林设计软件其都具有镂空贴图和专业化的植物数据库,这样会促使大的虚拟场景中实现植物景观的动态浏览和三维动画效果。此外,在园林景观中使用3D软件制作出的植物真实生动,而动画在植物种类上也积累了大量的数据资料,这就使得园林景观植物的动画效果更加全面逼真。

4 结束语

现代科技的发展、计算机技术的普及和应用技术的逐步提高,计算机图形图像设计也在一定程度上得到优化和扩展。其已经在医疗、城建、气象等多个领域得到有效的推广,未来计算机图形图像的发展前景会更加广阔,它将以其形象直观、可视化等诸多优势在各个领域展露出新的锋芒。

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参考文献

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[3]彭立平.浅谈计算机在图形图像设计中的应用[J].新课程学习中,2012(1).