引論：我們?yōu)槟砹?3篇計算機圖形學論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
計算機圖形學是利用計算機研究圖形的表示、生成、處理，顯示的科學。經(jīng)過30多年的發(fā)展，計算機圖形學已成為計算機科學中最為活躍的分支之一，并得到廣泛的應(yīng)用。1950年，第一臺圖形顯示器作為美國麻省理工學院（MIT）旋風一號——（Whirlwind）計算機的附件誕生．該顯示器用一個類似示波器的陰極射線管（CRT）來顯示一些簡單的圖形。在整個50年代，只有電子管計算機，用機器語言編程，主要應(yīng)用于科學計算，為這些計算機配置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能。計算機圖形學處于準備和醞釀時期，并稱之為：“被動式”圖形學。
2計算機圖形學在曲面造型技術(shù)中的應(yīng)用
曲面造型技術(shù)是計算機圖形學和計算機輔助幾何設(shè)計的一項重要內(nèi)容，主要研究在計算機圖象系統(tǒng)的環(huán)境下對曲面的表示、設(shè)計、顯示和分析。它肇源機、船舶的外形放樣工藝，經(jīng)三十多年發(fā)展，現(xiàn)在它已經(jīng)形成了以Bezier和B樣條方法為代表的參數(shù)化特征設(shè)計和隱式代數(shù)曲面表示這兩類方法為主體，以插值（Intmpolation）、擬合（Fitting）、逼近（Ap-proximation）這三種手段為骨架的幾何理論體系。隨著計算機圖形顯示對于真實性、實時性和交互性要求的日益增強，隨著幾何設(shè)計對象向著多樣性、特殊性和拓撲結(jié)構(gòu)復雜性靠攏的趨勢的日益明顯，隨著圖形工業(yè)和制造工業(yè)邁向一體化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化步伐的日益加快，隨著激光測距掃描等三維數(shù)據(jù)采樣技術(shù)和硬件設(shè)備的日益完善，曲面造型在近幾年來得到了長足的發(fā)展。
2．1從研究領(lǐng)域來看，曲面造型技術(shù)已從傳統(tǒng)的研究曲面表示、曲面求交和曲面拼接，擴充到曲面變形、曲面重建、曲面簡化、曲面轉(zhuǎn)換和曲面位差。
曲面變形（DeformationorShapeBlending）：傳統(tǒng)的非均勻有理B樣條（NURBS）曲面模型，僅允許調(diào)整控制頂點或權(quán)因子來局部改變曲面形狀，至多利用層次細化模型在曲面特定點進行直接操作；一些簡單的基于參數(shù)曲線的曲面設(shè)計方法，如掃掠法（Sweeping），蒙皮法（skinning），旋轉(zhuǎn)法和拉伸法，也僅允許調(diào)整生成曲線來改變曲面形狀。計算機動畫業(yè)和實體造型業(yè)迫切需要發(fā)展與曲面表示方式無關(guān)的變形方法或形狀調(diào)配方法，于是產(chǎn)生了自由變形（fFD）法，基于彈性變形或熱彈性力學等物理模型（原理）的變形法，基于求解約束的變形法，基于幾何約束的變形法等曲面變形技術(shù)和基于多面體對應(yīng)關(guān)系或基于圖象形態(tài)學中Minkowski和操作的曲面形狀調(diào)配技術(shù)。
2．2從表示方法來看，以網(wǎng)格細分（Sub-division）為特征的離散造型與傳統(tǒng)的連續(xù)造型相比，大有后來居上的創(chuàng)新之勢。而且，這種曲面造型方法在生動逼真的特征動畫和雕塑曲面的設(shè)計加工中如魚得水，得到了高度的運用。
3在計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）的應(yīng)用
這是一個最廣泛，最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。計算機輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign，CAD）是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力，輔助知識勞動者進行工程和產(chǎn)品的設(shè)計與分析，以達到理想的目的或取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。它是綜合了計算機科學與工程設(shè)計方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學科。計算機輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展是與計算機軟件、硬件技術(shù)的發(fā)展和完善，與工程設(shè)計方法的革新緊密相關(guān)的。采用計算機輔助設(shè)計已是現(xiàn)代工程設(shè)計的迫切需要。CAD技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個方面，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個方面。:
3.1制造業(yè)中的應(yīng)用。CAD技術(shù)已在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，其中以機床、汽車、飛機、船舶、航天器等制造業(yè)應(yīng)用最為廣泛、深入。眾所周知，一個產(chǎn)品的設(shè)計過程要經(jīng)過概念設(shè)計、詳細設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化、仿真模擬等幾個主要階段。同時，現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)將并行工程的概念引入到整個設(shè)計過程中，在設(shè)計階段就對產(chǎn)品整個生命周期進行綜合考慮。當前先進的CAD應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)將設(shè)計、繪圖、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一個系統(tǒng)內(nèi)。現(xiàn)在較常用的軟件有UGII、I-DEAS、CATIA、PRO/E、Euclid等CAD應(yīng)用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要運行在圖形工作站平臺上。在PC平臺上運行的CAD應(yīng)用軟件主要有Cimatron、Solidwork、MDT、SolidEdge等。由于各種因素，目前在二維CAD系統(tǒng)中Autodesk公司的AutoCAD占據(jù)了相當?shù)氖袌觥?/p>
3．2工程設(shè)計中的應(yīng)用。CAD技術(shù)在工程領(lǐng)域巾的應(yīng)用有以下幾個方面：①建筑設(shè)計，包括方案設(shè)計、三維造型、建筑渲染圖設(shè)計等。②結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括有限元分析、結(jié)構(gòu)平面設(shè)計、框/排架結(jié)構(gòu)計算和分析等。③設(shè)備設(shè)計，包括水、電、暖各種設(shè)備及管道設(shè)計。④城市規(guī)劃、城市交通設(shè)計，如城市道路、高架、輕軌等。⑤市政管線設(shè)計，如自來水、污水排放、煤氣等。⑥交通工程設(shè)計，如公路、橋梁、鐵路等。⑦水利工程設(shè)計，如大壩、水渠等。⑧其他工程設(shè)計和管理，如房地產(chǎn)開發(fā)及物業(yè)管理、工程概預算等。
3．3電氣和電子電路方面的應(yīng)用。CAD技術(shù)最早曾用于電路原理圖和布線圖的設(shè)計工作。目前，CAD技術(shù)已擴展到印刷電路板的設(shè)計（布線及元器件布局），并在集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的設(shè)計制造中大顯身手，并由此大大推動了微電子技術(shù)和計算及技術(shù)的發(fā)展。
3．4仿真模擬和動畫制作。應(yīng)用CAD技術(shù)可以真實地模擬機械零件的加工處理過程、飛機起降、船舶進出港口、物體受力破壞分析、飛行訓練環(huán)境、作戰(zhàn)方針系統(tǒng)、事故現(xiàn)場重現(xiàn)等現(xiàn)象。在文化娛樂界已大量利用計算機造型仿真出逼真的現(xiàn)實世界中沒有的原始動物、外星人以及各種場景等，并將動畫和實際背景以及演員的表演天衣無縫地合在一起，在電影制作技術(shù)上大放異彩，拍制出一個個激動人心的巨片。
篇2
我們現(xiàn)代人生活在各種各樣的信息之中，如何應(yīng)用計算機處理信息，處理圖形成為了一個越來越重要的課題。本論文所要介紹的計算機圖形技術(shù)，是計算機領(lǐng)域的熱門領(lǐng)域之一，它是同電子硬件和計算機的周邊設(shè)備一同發(fā)展而來。隨著人類在航空航天、軍事和通信等領(lǐng)域的突破，計算機圖形學也得到了很快的發(fā)展。
計算機圖形學是一門實用計算機產(chǎn)生、顯示以及處理圖形界面的知識體系。計算機圖形學已經(jīng)變得越來越重要，主要原因是：人們接收和發(fā)出信息，圖形是很好的一種傳遞信息的方式。一個圖形本身，就具有很豐富的信息，人們根據(jù)圖形能夠很自然快速地與外界進行交流。
1.2 計算機圖形學研究熱點
計算機圖形學主要研究以下三個方面的內(nèi)容。第一：隱藏線（面）的消除；第二：基本曲線的裁剪以及繪制；第三：現(xiàn)代圖形學熱點研究的內(nèi)容，主要是虛擬現(xiàn)實技術(shù)、可視化、三維立體的重建等等。
由于在一個圖形應(yīng)用或圖形軟件中要大量重復調(diào)用這些基礎(chǔ)算法，因此在這方面的任何進步都會對整個圖形系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。計算機圖形學的基礎(chǔ)算法經(jīng)過人們幾十年的研究，己比較成熟。但每一個進步對解決圖形技術(shù)所面臨的存儲、傳輸、顯示等問題都有很大的幫助。
2. 基礎(chǔ)算法的研究
2.1 多邊形裁剪算法
裁剪是處理圖形一種很基礎(chǔ)的方法，常見的裁剪操作主要有將不同的圖形裁剪拼接形成新的圖形。我們可以看出，裁剪算法在計算機圖形學中是一種十分基礎(chǔ)但是卻又十分重要的操作[1]。
本論文所提到的裁剪方法，主要是針對凸多邊形的。裁剪方法主要可以分為四個方法：中點算法、CS算法、CB算法、梁B算法。
（1）CS算法是Cohen-Sutherland的一種分區(qū)編碼算法[2]。CS算法以前是計算機圖形學中很重要的一種算法。CS算法對線段可以分為以下三種情況：窗內(nèi)、窗外以及其它情況。我們在使用CS算法的時候，需要判斷線段兩端端點的編碼，進而判斷窗口和線段之間的位置關(guān)系，這種算法的缺點是對于判斷所做的工作比其他算法多。端點編碼檢查算法的核心代碼如下：
end point code algorithm
P1 and P2 are the end points of the line
xL，xn，yT，yB are the left， right， top and bottom window coordinates calculate the end point codes
put the codes for each end into 1*4 arrays called P1code and P2code
first end point： P1
if x1 < xL then P1code（4） = 1 else P1code（4） = 0
if x1 > xR then P1code（3） = 1 else P1code（3） = 0
if y1 < yB then P1code（2） = 1 else P1code（2） = 0
if y1 < yT then P1code（1） = 1 else P1code（1） = 0
second end point： P2
if x2 < xL then P1code（4） = 1 else P1code（4） = 0
if x2 > xR then P1code（3） = 1 else P1code（3） = 0
if y2 < yB then P1code（2） = 1 else P1code（2） = 0
if y2 < yT then P1code（1） = 1 else P1code（1） = 0
finish
（2）中點算法是基于硬件實現(xiàn)的。重點算法同樣把窗口和線段的關(guān)系分成三種情況：窗內(nèi)、窗外以及其它情況。對于窗內(nèi)和窗外這兩種情況，中點算法和CS算法的處理方法相同；對于第三種情況，中點算法簡單地將線段分成兩段。中點算法是基于硬件的，所以算法比較簡單，相對于用軟件來實現(xiàn)，更偏重于用硬件來實現(xiàn)。
（3）CB算法能夠裁剪任意一種凸多邊形的窗口。CB算法會將交點簡化成上下兩組，主要判斷的方法是：直線段的方向矢量和窗口邊法矢量的點積是否大于零。CB算法會取上組部分最小的交點以及下組最大的交點，作為可見部分的端點。由于CB算法更適用于一般情況，所以CB算法的運算更加復雜。
（4）梁B算法在四種方法中，運算速度最快。但是在某些特殊情況下，梁B算法也需要進行大量的運算。
四種基礎(chǔ)算法的適用情況，如表2-1所示。
2.2 逐點生成算法
上一小節(jié)主要介紹了圖像的裁剪，本小節(jié)的逐點生成算法主要著重于研究圖形曲線的繪制。由于任何圖像都是根據(jù)圖形而來，而任何圖形都需要繪制，所以圖形曲線的繪制也是一項非常基礎(chǔ)性的研究課題。
科學家最開始采用幾何算法作為繪圖算法，這是因為以前的圖形顯示器都是掃描類型的顯示器。目前這種算法已經(jīng)很少采用，但是在工程制圖的繪制過程中，受到各方面的限制，我們往往不得不采取這種方法。這種算法的基本思想就是：步長之間的兩個點，采取直線的方法連接。但是由于步長很小，我們實際看起來就是一條曲線。由于繪制條件以及算法本身的限制，這類算法有著自身的缺點：運算量非常大而且繪制不夠精細。
不同于曲線的幾何算法，像素級生成算法是一種全新的基于計算機的算法，這種算法主要分成兩種。第一種是對參數(shù)方程進行求導，進而計算出小于或等于一個像素迭代步長的距離的點。這類算法的優(yōu)點是能夠適用于大多數(shù)曲線的繪制；這類算法的缺點是計算量很大，而且會造成多余的計算。第二種是根據(jù)曲線的隱式方程，找出曲線走向中下一個像素中最近的點。正是由于采用了這種原理進行曲線繪制，所以曲線的誤差在一個像素范圍內(nèi)。這類算法的優(yōu)點是速度快，因為每一次的步長都是一個像素點的距離；這類算法的缺點是適用范圍狹窄[3]。
3. 結(jié)論
我們現(xiàn)代人生活在各種各樣的信息之中，如何應(yīng)用計算機處理信息，處理圖形成為了一個越來越重要的課題。本論文主要介紹了計算機圖形學，以及兩種基礎(chǔ)算法：多邊形裁剪算法和逐點生成算法。對于這些基礎(chǔ)算法的研究，對提高計算機圖形系統(tǒng)系能具有重要的意義。
參考文獻
[1]高云 計算機圖形學若干基礎(chǔ)算法的研究[J] 沈陽工業(yè)大學，2002.
篇3
計算機圖形學一個主要的目的就是要利用計算機產(chǎn)生令人賞心悅目的真實感圖形。為此，必須創(chuàng)建圖形所描述的場景的幾何表示，再用某種光照模型，計算在假想的光源、紋理、材質(zhì)屬性下的光照明效果。所以計算機圖形學與另一門學科計算機輔助幾何設(shè)計有著密切的關(guān)系。事實上，圖形學也把可以表示幾何場景的曲線曲面造型技術(shù)和實體造型技術(shù)作為其主要的研究內(nèi)容。同時，真實感圖形計算的結(jié)果是以數(shù)字圖象的方式提供的，計算機圖形學也就和圖像處理有著密切的關(guān)系。
圖形與圖像兩個概念間的區(qū)別越來越模糊，但還是有區(qū)別的：圖像純指計算機內(nèi)以位圖形式存在的灰度信息，而圖形含有幾何屬性，或者說更強調(diào)場景的幾何表示，是由場景的幾何模型和景物的物理屬性共同組成的。
計算機圖形學的研究內(nèi)容非常廣泛，如圖形硬件、圖形標準、圖形交互技術(shù)、光柵圖形生成算法、曲線曲面造型、實體造型、真實感圖形計算與顯示算法、非真實感繪制，以及科學計算可視化、計算機動畫、自然景物仿真、虛擬現(xiàn)實等。
計算機圖形學（Computer Graphics，簡稱CG）是研究怎樣用計算機表示、生成、處理和顯示圖形的一門學科。簡單地說，計算機圖形學主要是研究怎樣運用計算機進行圖形的表示以及運用計算機實現(xiàn)圖形的計算、處理和顯示等相關(guān)原理與算法。隨著數(shù)字化娛樂時代的到來，三維圖形的生產(chǎn)與顯示技術(shù)成為吸引群眾眼球的產(chǎn)物，群眾文化作為宣傳的窗口，信息的交流和傳播平臺，多方面引入了計算機圖形學相關(guān)的技術(shù)，借以來推動了群眾文化工作的持續(xù)發(fā)展。在此，筆者粗略的談一下計算機圖形學在群眾文化工作中的應(yīng)用。
1 計算機圖形學豐富了群眾文化的表現(xiàn)內(nèi)容
隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前計算機圖形學成為各個領(lǐng)域中加強信息理解與傳遞的重要技術(shù)和工具。同時計算機圖形無論是硬件還是軟件的盛大生產(chǎn)，對人們的生活產(chǎn)生了一定的影響，使得人們的精神水平迅速提升，不再滿足于一般的精神文化需求，更多的是需要高科技的文化產(chǎn)物。文化館作為文化的宣傳窗口、群眾交流信息的平臺，應(yīng)科技發(fā)展的需求，開始廣泛運用計算機圖形學。如：運用CAD技術(shù)進行動畫制作、仿真模擬；即：運用計算機圖形學的CAD技術(shù)真實的模擬一些教育實踐案例、法律小故事、交通故事、群眾熱點事情重現(xiàn)等，加強對群眾經(jīng)濟、法律、教育等知識的滲透，同時還運用計算機圖形學中的造型仿真技術(shù)再現(xiàn)原始動物、外星人等各種場景等等，還可以將群眾配以實際的背景運用計算機圖形技術(shù)大放異彩，制作出群眾自己的電影巨片。此外，運用計算機圖形學中的科學計算技術(shù)能夠讓人們直觀的看到一些數(shù)據(jù)的發(fā)展規(guī)律，諸如：力學、氣象科學、天體物理、分析生物學等等，充實了文化館的文化內(nèi)容，有效的豐富了群眾文化的表現(xiàn)內(nèi)容。
2 計算機圖形學創(chuàng)新了群眾文化的表現(xiàn)形式
近些年來我國市場經(jīng)濟發(fā)展迅猛，人民群眾的生活水平也越來越高，連帶著對文化娛樂的欣賞水平也越來越高。新興劇場的多功能特色，即：舞臺演出、會議、報告、影院等等成為了人民群眾的最愛。多功能劇場的出現(xiàn)對群眾文化館的發(fā)展來說是機遇也是挑戰(zhàn)。為了人民群眾的需求，文化館必須革新自己的文化娛樂表現(xiàn)形式，運用計算機圖形學的相關(guān)技術(shù)。如：文化館采取多媒體計算機的矩陣控制系統(tǒng)來控制整體的音響系統(tǒng)，這樣一來，整個過程都可以以數(shù)碼方式進行處理，使得他們無論在精度、信噪比、還是失真方面都高于傳統(tǒng)的模擬設(shè)備。這樣，運用媒體矩陣音響系統(tǒng)，就可以創(chuàng)新群眾文化工作的表現(xiàn)形式，即：能夠在禮堂、音樂廳、體育館、體育場、公園一些大型的場地實現(xiàn)擴聲。能夠為群眾文化活動的順利開展提供有保障的后盾力量。同時，媒體矩陣還可以隨時執(zhí)行替換功能，文化館工作人員可以根據(jù)實際需求隨時修改或者添加諸如：調(diào)音臺、眼分音器、自動音壓控制器、信號分配器等設(shè)備。群眾文化娛樂活動大都是通過聲音來組織、引導群眾開展的，運用計算機圖形學中的技術(shù)能夠?qū)⒁纛l處理帶到一個全新的網(wǎng)絡(luò)境界，提升了文化工作人員的工作效率和質(zhì)量。
在這種形式下，我們必須充分發(fā)揮現(xiàn)代傳媒技術(shù)的優(yōu)勢，加強對傳統(tǒng)文化精髓的提煉與傳播，打造民族文化精品，這不僅可以對國民進行循序漸進的傳統(tǒng)文化的精神洗禮，還可以充分利用媒介重新建構(gòu)起更加符合現(xiàn)在形勢的文化觀。同時，避免傳統(tǒng)藝術(shù)形式因內(nèi)涵意義不易理解而從我們的視野中消失，也避免產(chǎn)生因為計算機形式輕內(nèi)涵而導致主流藝術(shù)缺乏文化深度的社會現(xiàn)象，而要以媒體語言整合傳統(tǒng)文化精神，讓世界更清楚地認識中國的現(xiàn)在和過去，從而實現(xiàn)文化傳承，打造民族藝術(shù)精品。
3 計算機圖形學拓展了群眾文化的宣傳途徑
群眾文化工作是對外宣傳的窗口，更是當?shù)乩习傩者M行文化信息交流、傳播的平臺。現(xiàn)如今是數(shù)字化時代，網(wǎng)絡(luò)成為人們生活的重要組成部分，群眾文化運用網(wǎng)絡(luò)的特性實現(xiàn)高速度、高質(zhì)量的宣傳，進而推動群眾文化的繁榮發(fā)展。如：建設(shè)一個具有當?shù)厝罕娢幕厣木W(wǎng)絡(luò)，讓全國各地的人通過互聯(lián)網(wǎng)就能夠瀏覽文化信息，通過留言板、email、QQ、MSN等工具進行文化信息的交流，拓展了傳統(tǒng)群眾文化的宣傳途徑。筆者所在的文化館，結(jié)合安徽的相關(guān)文化狀態(tài)、生活習俗等運用計算機圖形學的相關(guān)知識建設(shè)了一個自己群文網(wǎng)絡(luò)，有：本館信息、非物質(zhì)文化介紹、在線服務(wù)（聯(lián)系我們）、藝術(shù)展廳、藝術(shù)圖畫展覽、活動展示等等內(nèi)容，同時，將各地市級、縣級群文網(wǎng)站的鏈接也成立一個板塊設(shè)置在網(wǎng)站的首頁，形成網(wǎng)絡(luò)群眾文化聯(lián)盟，為瀏覽文化信息的群眾提供方便。這樣運用計算機圖形學技術(shù)將群眾文化活動以影視、圖片加以文字制作成群眾文化的宣傳材料上傳至網(wǎng)站上，以互聯(lián)網(wǎng)為傳播路徑，推動群眾文化形成全球化的宣傳、互動、交流新格局。
群眾文化是人們生活娛樂所不可缺少的，而人們運用計算機生活娛樂、運用計算機進行數(shù)據(jù)處理等等成為發(fā)展的必然趨勢。計算機圖形以其科學性、技術(shù)性為群眾文化的建設(shè)與發(fā)展提供了無限的幫助，有著“催化劑”的作用。可以說，計算機圖形學在群眾文化工作中的應(yīng)用涉及甚廣，是群眾文化可持續(xù)發(fā)展的后盾力量。
參考文獻：
篇4
1計算機圖形學的發(fā)展簡史
1950年，第一臺圖形顯示器作為美國麻省理工學院(MIT)旋風號—(Whirlwind)計算機的附件誕生了。該顯示器用一個類似示波的陰極射線管(CRT)來顯示一些簡單的圖形。在整個50年代，只有子管計算機，用機器語言編程，主要應(yīng)用于科學計算，為這些計算機置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能。計算機圖形學處于準備和醞釀時期并稱之為：“被動式”圖形學。1963年，伊凡•蘇澤蘭在麻省理工學院發(fā)表了名為《畫板》的博士論文，它標志著計算機圖形學的正式誕生。此前的計算機主要是符號處理系統(tǒng)，自從有了計算機圖形學，計算機可以部分地表現(xiàn)人的右腦功能了，計算機圖形學的建立意義重大。
2計算機圖形學的應(yīng)用
2.1計算機輔助設(shè)計與制造
CAN/CAN是計算機圖形學在工業(yè)界最廣泛，最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。計算機圖形學被用來進行土建工程，機械結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的設(shè)計，包括設(shè)計飛機、汽車、船舶的外形和發(fā)電廠、化工廠等的布局以及電子線路、電子器件等。有時，著眼于產(chǎn)生工程和產(chǎn)品相應(yīng)結(jié)構(gòu)的精確圖形，然而更常用的是對所設(shè)計的系統(tǒng)，產(chǎn)品和工程的相關(guān)圖形進行人—機交互設(shè)計和修改，經(jīng)過反復的選代設(shè)計，便可利用結(jié)果數(shù)據(jù)輸出零件表、材料單、加工流程和工藝卡，或者數(shù)據(jù)加工代碼的指令。在電子工業(yè)中，計算機圖形學應(yīng)用到集成電路、印刷電路板，電子線路和網(wǎng)絡(luò)分析等方面的優(yōu)勢十分明顯。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行異地異構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計，已成為CAD領(lǐng)域最熱門的課題之一。現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計已不再是一個設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)孤立的技術(shù)問題，而是綜合了產(chǎn)品各個相關(guān)領(lǐng)域，相關(guān)過程，相關(guān)技術(shù)資源和相關(guān)組織形式的系統(tǒng)化工程。
CAD領(lǐng)域另一個非常重要的研究領(lǐng)域是基于工程圖紙的三維形體重建。三維形體重建是從二維信息中提取三維信息，通過對這些信息進行分類，綜合等一系列處理，在三維空間中重新構(gòu)造出二維信息所對應(yīng)的三維形體，恢復形體的點、線、面及其拓撲關(guān)素，從而實現(xiàn)形體的重建。
2.2科學計算可視化
目前科學計算可視化廣泛應(yīng)用于醫(yī)學，流體力學，有限元分析，氣象分析當中。尤其在醫(yī)學領(lǐng)域，可視化有著廣闊的發(fā)展前途。依靠精密機械做腦部手術(shù)是目前醫(yī)學上很熱門的課題，而這些技術(shù)的實現(xiàn)的基礎(chǔ)則是可視化。當我們做腦部手術(shù)時，可視化技術(shù)技術(shù)將醫(yī)用CT掃描的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖象，使得醫(yī)生能夠看到并準確的判別病人的體內(nèi)患處，然后通過碰撞檢測一類的技術(shù)實現(xiàn)手術(shù)效果的反饋，幫助醫(yī)生成功完成手術(shù)。我們利用了可視化技術(shù)。天氣氣象站將大量數(shù)據(jù)，通過可視化技術(shù)轉(zhuǎn)化成形象逼真的圖形后，經(jīng)過仔細的分析就可以清晰的預見幾天后的天氣情況。
2.3圖形實時繪制與自然景物仿真
重現(xiàn)真實世界的場景叫做真實感繪制。真實感繪制主要是模擬真實物體的物理屬性，簡單的說就是物體的形狀，光學性質(zhì)，表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對位置，遮擋關(guān)系等等。在自然景物仿真這項技術(shù)中我們需要過行消除隱藏線及面、明暗效應(yīng)、顏色模型、紋理、光線跟蹤，輻射度等工作。這其中光照和表面屬性是最難摸擬的。而且還必須處理物體表面的明暗效應(yīng)，以便用不同的色彩灰度來增加圖形的真實感。自然景物仿真在幾何圖形、廣告影視、指揮控制，科學計算等方面應(yīng)用范圍很廣。除了建造計算機可實現(xiàn)的逼真物理模型外，真實感繪制還有一個研究重點是研究加速算法，力求能在最短的時間內(nèi)繪制出最真實的場景。
2.4計算機動畫
隨著計算機圖形和計算機硬件的不斷發(fā)展，計算機動畫應(yīng)運而生。事實上動畫也只是生成一幅幅靜態(tài)的圖象，但是每一幅都是對前一幅小部分修改，如何修改便是計算機動畫的研究內(nèi)容，這樣，當這些連續(xù)播放時，整個場景就動起來。
早期的計算機動畫靈感來源于傳統(tǒng)的卡通片，在生成幾幅被稱作“關(guān)健幀”，連續(xù)播放時2個關(guān)健幀就被有機的結(jié)合起來了。計算機動畫內(nèi)容豐富多彩，生成動畫的方法也多種多樣，比如基于特征的圖象變形，二維形狀混合，軸變形方法，三維自由形體變形等。近年來人們普遍將注意力轉(zhuǎn)向基于物理模型的計算機動畫生成方法。這是一種嶄新的方法，該方法大量運用彈性力學和流體力學的方程進行計算，力求使動畫過程體現(xiàn)出最適合真實世界的運動規(guī)律。然而要真正到達真實運動是很難的，比如人的行走或跑步，要實現(xiàn)很自然的人走路的畫面，計算機方程非常復雜和計算量極大，基于物理模型的計算機動畫還有許多內(nèi)容需要進一步研究。
2.5計算機藝術(shù)
篇5
計算機圖形學是一門理論與實驗并重的學科。從理論方面看，該學科主要涉及與圖形相關(guān)的概念和算法，和數(shù)
學、物理等相關(guān)學科的關(guān)系緊密，學起來有一定的難度。而實驗是理論教學的深化與補充，是抽象轉(zhuǎn)化為具體的方式，是晦澀難懂的公式變?yōu)榛钌嬅娴倪^程。通過實驗，不僅可以培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力，而且對于建立學生自信心、培養(yǎng)學生興趣也起至關(guān)重要的作用。學生對該課程是既喜歡又擔心學起來難度太大，如何上好第一次課，改變學生的態(tài)度，如何安排教學內(nèi)容和實驗環(huán)節(jié)，使學生既易于接受又能反映計算機圖形學的基礎(chǔ)知識和最新知識。本文針對這些問題，結(jié)合教學中的實際情況淺談一下自己的看法和體會。
1課程內(nèi)容介紹
在多數(shù)人的印象中，計算機圖形學和其它專業(yè)課相比較，數(shù)學公式太多，難以學習和理解。但是由于它的諸多應(yīng)用非常具有吸引力，尤其它是大家所感興趣的游戲和動畫的基礎(chǔ)，很多學生又想接觸它。如何加強學生的這個念
頭，第一次課非常關(guān)鍵，它在很大程度上決定了學生是否選學這門課。圖形學的理論雖然抽象，但是所表示的內(nèi)容卻形象，可以以此作為突破口。我們知道被稱為“圖形學之父”的Sutherland博士論文答辯時，將所研究的內(nèi)容制作一部電影，邊放映邊講解，大獲成功。所以我覺得可以從一個動畫短片或游戲片段出發(fā)，將所涉及的圖形學知識融會貫通起來。因為在沒學習圖形學之前，學生很難建立圖形學知識和游戲動畫之間的聯(lián)系。他們只知道圖形學理論很抽象，游戲動畫很容易吸引學生眼球，而且也知道它們之間的關(guān)系很緊密，但具體有什么聯(lián)系卻不是很清楚。我們可以從此出發(fā)，引出圖形學的相關(guān)知識，讓學生在不知不覺中了解圖形學，接受圖形學。這樣輕松建立了相關(guān)知識點與實際應(yīng)用的聯(lián)系，也解答了學生學有何用的疑問。
現(xiàn)以動畫短片《棋逢敵手》(Geri's Game)為例來說明如何引出圖形學內(nèi)容。該短片講述的是Geri老頭在公園跟自己下棋的事，故事情節(jié)生動，動畫效果惟妙惟肖，很具吸引力。學生非常感興趣，這是怎么做的，采用什么技術(shù)，Geri老頭是怎么得到的等等一系列問題。我們便可以問題為導向一一解釋給學生。Geri老頭采用的是一種稱為Catmull－Clark的細分曲面造型技術(shù)，在造型之前需要準備數(shù)據(jù)，所謂巧婦難為無米之炊，一般這樣的數(shù)據(jù)是先建立一個實物的模型，然后通過三維激光掃描儀獲取的。三維掃描儀掃描實物的表面數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量大，而且?guī)в性胍簦孕枰鋈ピ耄喕忍幚怼：喕蟮玫紾eri老頭的表面骨架，然后再采用細分曲面造型技術(shù)獲取光滑逼真的模型。細分造型是一種逐層加細技術(shù)，如圖1所示，圖1(a)-(c)是不同層次的效果。從中可以看出圖(c)圖形的光滑效果最好，而圖(a)最差。但是圖(c)的數(shù)據(jù)量最大，這就需要根據(jù)不同情況選擇不同的圖形，如圖2所示，當圖形距離我們較遠時可以選擇精度不高的(a)圖形，而較近時選擇(c)圖形。在游戲動畫方面，對速度要求高，而對圖形逼真性的要求相對低，這時可以選擇數(shù)據(jù)量小的圖形。這樣通過圖形展示給學生以感性的認識，一方面易于接受，易于理解，另一方面也能增加學習的興趣。另外，形象逼真的圖形采用真實感繪制技術(shù)，場景遠近變化利用了圖形變換的知識等等。一個短篇，基本上把圖形學的相關(guān)內(nèi)容都包括了，我們還可以再結(jié)合其它一些具體生動的圖形動畫介紹給學生。實際上，在圖形學授課的各個環(huán)節(jié)，為了調(diào)節(jié)枯燥的數(shù)學公式，都可以演示一些相關(guān)內(nèi)容的圖形，也所謂的多媒體教學，在這方面，圖形學應(yīng)該更有優(yōu)勢。
2理論與實踐并重
對計算機圖形學這樣的專業(yè)課而言，理論的學習離不開實踐，實驗是非常重要的一個環(huán)節(jié)。抽象的理論，乏味的數(shù)學公式，如果不和實驗結(jié)合，學生是體會不到學習樂趣的。通過實驗，所學的知識得以鞏固，枯燥的算法與生動的圖形之間建立聯(lián)系。學生的興趣也是通過實驗建立起來的。每次實驗報告，我都會要求學生寫下心得體會，從報告可以看出，多數(shù)學生能夠在實驗中找到快樂，能夠通過實驗建立自信心，成就感。他們說做實驗很受鍛煉，知識掌握的也更牢固。當然有的學生也提到，做實驗是一件非常辛苦的事情，特別是沒有思路或者找不到錯誤時，真的很痛苦。但是成功后的滿足，特別是做出來的那一瞬間，那種心境別人無法體會。
由于計算機圖形學是專業(yè)限選課，學時不多。我們一般安排32個上課學時和16個實驗學時。為了增加學生的知識面，我們的實驗是在Sun工作站Solaris操作系統(tǒng)下采用gcc編譯器進行，編程時調(diào)用OpenGL庫中的圖形函數(shù)。通常安排4個學時熟悉這些內(nèi)容。這樣根據(jù)剩余學時安排五個小實驗：直線生成、裁剪、幾何變換、曲線生成以及真實感圖形繪制，還有一個綜合性實驗：做一個簡單的圖形系統(tǒng)。題目的要求隨著難易程度變化。直線生成算法比較簡單，學生編寫的程序應(yīng)具有通用性，適用于任何直線。裁剪算法是為了確定顯示區(qū)域內(nèi)的圖形，實驗一般要求實現(xiàn)線段裁剪算法，算法易于實現(xiàn)，考慮到易操作性，采用交互式的畫線方式，即以鼠標點擊繪圖區(qū)的位置確定線段的起點和終點，其中涉及消息映射和屏幕坐標到世界坐標轉(zhuǎn)化等相關(guān)知識。幾何變換幾乎在每個圖形系統(tǒng)或圖形應(yīng)用軟件都有使用，其主要包括旋轉(zhuǎn)、平移、縮放以及復合變換等內(nèi)容。學生對三維圖形更感興趣，尤其是較復雜的圖形。在做該實驗時，通常先介紹一些三維圖形的相關(guān)知識，包括幾何圖形表示、存儲形式以及讀文件操作等，一般以簡單的OBJ數(shù)據(jù)文件為例。然后讓學生實現(xiàn)三維圖形的幾何變換。另外，考慮到該實驗包括幾個操作，增加了菜單選擇功能。曲線曲面也是圖形學的核心內(nèi)容，生成方法有兩種：一種是逐層遞推的方法，另一種是根據(jù)參數(shù)曲線定義。學生根據(jù)自己的理解選擇不同的方法實現(xiàn)。在曲線生成的基礎(chǔ)上，增加鼠標拖動控制點改變曲線曲面形狀的功能。真實感實驗是為了增加學生學習的興趣，通過調(diào)用OpenGL的庫函數(shù)做出一些漂亮的效果，讓學生感覺到圖形學功能很強大，一些看似復雜的效果實現(xiàn)起來也簡單，只需調(diào)用OpenGL中現(xiàn)成的庫函數(shù)。綜合性實驗報告我也鼓勵學生做一些自己感興趣的東西，比如有的學生對游戲很感興趣，基礎(chǔ)也較好，想做一個小游戲，我是完全許可的。應(yīng)該來說，安排的實驗任務(wù)重，覆蓋內(nèi)容多，在有限學時內(nèi)完成這些實驗是不可能的，需要學生在課外做許多準備工作。而且，有些知識點較難，學生難以消化。針對這種情況，實驗部分也分了解和掌握兩種情況，這樣做的一個目的就是想增加學生的知識面。
3教學內(nèi)容安排
計算機圖形學知識更新快，內(nèi)容深而廣，如何在有限的學時內(nèi)安排教學內(nèi)容，使講解的知識難度適中，既兼顧基礎(chǔ)知識又可以反映計算機圖形學的最新成果和技術(shù)，同時，既兼顧理論又兼顧實驗。另外，在學生可以接受的情況下盡可能介紹三維知識。
我們的教學內(nèi)容主要分這幾部分內(nèi)容：光柵圖形學，圖形變換，幾何造型，真實感圖形繪制。而且，各部分內(nèi)容貫穿OpenGL的相關(guān)知識。前兩部分比較基礎(chǔ)，內(nèi)容相對簡單，課時盡可能安排緊湊，理論講的相對深入。但是對于幾何造型，尤其是曲線曲面造型部分，內(nèi)容的深淺需要根據(jù)學生情況來把握。曲面難度較大，一般只介紹大致的思路及做一些演示。對于曲線，如果講得比較深入，對于基礎(chǔ)不好的學生來說也難以接受。我曾嘗試采用分段多項式的形式推導B樣條基函數(shù)，不少同學聽得很費力，甚至影響后面知識的學習。現(xiàn)在講這部分內(nèi)容時，我只是介紹基函數(shù)的由來，告訴學生基函數(shù)是根據(jù)曲線的性質(zhì)和定義推導出來的，不是隨隨便便指定的，這樣學生比較容易接受。實際上，無論Bezier曲線或B樣條曲線，都是曲線造型技術(shù)中的經(jīng)典算法，但也存在缺點。目前比較流行的曲線造型技術(shù)是細分算法，它有很多很好的性質(zhì)，如多分辨率，應(yīng)用簡單等。由于其比較新，很多教科書中尚未介紹。一般我從應(yīng)用層的角度將三次B樣條細分和四點插值細分等典型算法介紹給學生，介紹他們的特點以及實現(xiàn)技術(shù)。真實感圖形繪制部分，涉及數(shù)學、物理、心理學等方面的知識，理論較深，不太適合本科生學習。但由于其做出來的圖形太漂亮，很具吸引力。而且，用OpenGL的庫函數(shù)實現(xiàn)并不難，所以這部分內(nèi)容我一般是介紹一些基本概念，然后做一些程序演示。一方面增加學習的興趣，另一方面讓他們意識到，有些知識盡管理論比較深，但由于有現(xiàn)成的類似OpenGL庫函數(shù)這樣的技術(shù)支撐，也容易實現(xiàn)。很多東西并不是想象的那么神秘，那么可怕。
4結(jié)語
計算機圖形學是一門理論內(nèi)容深，應(yīng)用范圍廣的課程。本文就如何組織教學內(nèi)容談了自己的見解和體會，目的在于提高學生學習興趣，讓學生在易于接受的情況下學到更多有用的知識。實踐表明方法具有一定的可行性，普遍學生反映，通過課程的學習體會到了圖形學的博大精深，增加了圖形學的學習興趣。但也有部分同學感覺有些內(nèi)容講解不夠深入，難以理解。所以，如何在有限的學時內(nèi)更好地組織教學，還有待進一步探討。相信通過學習、思考和實踐可以做得更好。
參考文獻：
[1] 唐榮錫,汪嘉業(yè),彭群生. 計算機圖形學教程(修訂版)[M]. 北京:科學出版社,2000.
篇6
核心期刊在發(fā)表的時候，大家應(yīng)該都知道它相對于其他的期刊來說，應(yīng)該都是比較難的吧，所以就有很多人就會選擇核心期刊的增刊，那么問題來說，核心期刊的增刊還屬于核心期刊嗎？今天小編就來和大家詳細的講解一下。
增刊并不是非法刊物，增刊是很多正規(guī)刊物每年出版的合集，新聞出版總署規(guī)定，正規(guī)刊物每年可以出版兩期增刊，由于增刊的刊號、主管單位、主辦單位等等信息都是完全一致的，但是發(fā)表增刊需要三思而后行。
增刊上發(fā)表的論文并非絕對無效，因為期刊通常把一些具有相當水準，但又無法在正常周期的刊物上發(fā)表的文稿安排在增刊上，因此增刊的學術(shù)影響力較正常周期出版的刊物為弱，在評定中級以下職稱時，省級期刊的增刊大多不被承認，但國家級期刊或核心期刊的增刊往往會被降級使用，相當于省級期刊或普通學術(shù)期刊。
所以在職稱評審中，一般是不認可增刊發(fā)表的文章的，即便是核心期刊的增刊，也同樣是不被認可的，文章也不會被知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫收錄，因此在評職稱中是不能發(fā)揮作用的，建議作者不要發(fā)表增刊，評職稱晉升最好發(fā)表正刊，正刊發(fā)表確實不易，尤其核心期刊，但是作者只要做足充分的準備也是可以順利發(fā)表的。
核心期刊推薦：《計算機輔助設(shè)計與圖形學學報》(月刊)創(chuàng)刊于1989年，是由中國計算機學會主辦的我國CAD和計算機圖形學領(lǐng)域第一個公開出版的學術(shù)刊物。該刊以快速傳播CAD與計算機圖形學領(lǐng)域的知識與經(jīng)驗為目的，刊登有創(chuàng)新的學術(shù)論文，報導最新科研成果和學術(shù)動態(tài)，及時反映該領(lǐng)域發(fā)展水平與發(fā)展方向。
篇7
關(guān)鍵詞：雙語教學；教學模式；計算機圖形學
雙語教學是目前教學改革深入發(fā)展的熱點，一方面可以滿足當今社會對人才的需求，另一方面能夠不斷地提高學校的競爭力。信息與計算科學專業(yè)主要涉及數(shù)學和信息處理技術(shù)兩個主要知識范疇，對該專業(yè)進行課程的系列化雙語教學，需要逐步推進和總結(jié)其實踐過程和經(jīng)驗。
1 計算機圖形學課程雙語教學的實施目標
雙語教學指教師同時使用英語和漢語兩種語言進行授課，通過兩種語言的合理搭配，并關(guān)注講授課程專業(yè)知識的主導性，使學生通過外語語言工具學好專業(yè)課程知識，營造使用外語進行學術(shù)思考和語言交流的環(huán)境，要求學生能準確全面地理解原版教材內(nèi)容，提升學生運用中英文進行新課程專業(yè)知識學習的能力，使他們能在課堂上聽懂專業(yè)知識，用英文完成作業(yè)練習、階段性考試、期末考試、小型研究報告撰寫和課程設(shè)計等教學內(nèi)容，力求教學內(nèi)容與國際接軌，以開拓學生專業(yè)知識面的深度和廣度。
雙語教學的最終目標是促進學生使用母語和外語進行思維交流。信息與計算科學專業(yè)對計算機圖形學課程實行雙語教學，要求學生不僅要具備在數(shù)學、計算機科學方面的學科專業(yè)知識和較強的編程能力，還應(yīng)具備較強的外語應(yīng)用能力，在此過程中掌握和提高其應(yīng)用水平，但其主要目的是掌握數(shù)學和計算機專業(yè)課程的主要理論和技術(shù)，使學生具備用新的語言媒介去獲取新知識和技術(shù)的能力，為培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和實踐能力的國際性人才奠定基礎(chǔ)。
2 計算機圖形學課程雙語教學的實施
組織和實施好雙語教學是一個復雜的過程，它涉及教材的合理選擇和利用、教學計劃的合理執(zhí)行、教學模式的合理選擇、教師師資水平培養(yǎng)提高和教學方法采用等多方面因素。
2.1 選擇合適的教材和教輔材料
教材和教輔材料是影響信息類課程雙語教學的實施的一個重要因素，因此應(yīng)根據(jù)本專業(yè)學科的特點及學生水平選擇教材。教材應(yīng)反映本學科領(lǐng)域新發(fā)展和與國際接軌的人才培養(yǎng)新體系。英文原版教材中的圖形學知識系列、外語專業(yè)詞匯系列和相關(guān)應(yīng)用系列組成了最具實用價值的、以外語為表達媒介的知識體系。英文教材具有知識新穎、內(nèi)容豐富、數(shù)據(jù)翔實、敘述得當、強調(diào)實踐等優(yōu)勢，因而采用原版英文教材是把握雙語教學質(zhì)量最基本的前提。選擇原版教材要考慮被授課學生的培養(yǎng)目標、課文中外語語言表述的難易程度、數(shù)學基礎(chǔ)應(yīng)用與算法及程序設(shè)計部分的比例等影響學習興趣和理解效率的因素。
教輔材料是實際教學情況的適當補充和完善。教師在教學過程中，可分發(fā)歸類成冊的專業(yè)詞匯對比手冊以幫助學生更好地理解教材，提供主要的知識點提綱提高學生學習興趣。
考慮到華東交通大學信息與計算科學專業(yè)高年級學生對數(shù)學和計算機知識已有所掌握，我們選用了偏重于數(shù)學知識和算法的英文版《計算機圖形學的算法基礎(chǔ)》，該書系統(tǒng)講解了計算機圖形學的基礎(chǔ)理論和算法，內(nèi)容涉及微積分、離散數(shù)學、空間幾何、圖論和計算機圖像學的軟硬件知識，學生可以從中涉獵到已掌握知識的英文詞匯和相應(yīng)的描述方法，并且能夠逐步在新的語言環(huán)境中掌握計算機圖形學相關(guān)數(shù)學和計算機應(yīng)用的知識和能力。教學輔助材料采用華東交通大學編寫的中文版數(shù)字圖像處理和模式識別書籍，這些教材更偏重于算法的程序?qū)崿F(xiàn)和工程應(yīng)用，與原版英文教材的理論知識結(jié)構(gòu)形成互補。
2.2 采用與雙語教學相適應(yīng)的“以學生為中心”的教學模式
雙語的教學模式依照學生的理解程度與課程知識面的覆蓋而靈活調(diào)整，教師與學生互動的教學方式將溝通相互間的信息交流和對理解程度的反饋。授課過程中，教師既要考慮到學生的知識基礎(chǔ)和接受能力，又要根據(jù)學生對專業(yè)英語的理解程度制定較為靈活的教學步驟和教學方法。課程專業(yè)知識的傳授采用45度遞增函數(shù)曲線方式，課程中外語應(yīng)用程度采用峰值為方波的正態(tài)分布函數(shù)曲線方式。學生對課程內(nèi)容的理論知識和應(yīng)用能力應(yīng)該是隨著課程講授的進展而逐步夯實和提高的，一門課程采用雙語教學還是母語教學都不能影響課程知識面的掌握，而外語媒介的引入和應(yīng)用程度依知識面的掌握而做合理調(diào)整。在課程講授的最初幾周，教學過程中英文交叉使用，講解以中文為主，專業(yè)術(shù)語和內(nèi)容淺顯的地方用英文介紹，而重點和難點則用中文講解。隨著學生英語水平的提高和對教學方法的逐步適應(yīng)，教師可逐漸提高英語講授的比重，最后過渡到以英文教學為主甚至是全英文教學。在課程學習的后期，考慮到應(yīng)用問題的廣泛性和課程復習的需要，教師可適當增加中文應(yīng)用的比例。在課堂討論以及程序編寫和解釋方面，教師可盡量鼓勵學生使用英文，另外，整個教學過程中要考慮到學生對英文表達的接受能力，根據(jù)學生的英語理解程度制定和調(diào)整比較靈活的教學安排和教學方法。普通高校信息類、計算機專業(yè)課程的雙語教學應(yīng)安排在高年級的學生中開展，以保證學生具有一定的專業(yè)知識和英語基礎(chǔ)，同時還能通過學生前期的數(shù)學和計算機知識及編程能力彌補其語言理解上的不足和缺陷。
2.3 制定和實施可彈性執(zhí)行的教學計劃
在課程的開始和復雜內(nèi)容的傳授階段，同樣的教學內(nèi)容在兩種語言授課的情況下，必然存在一定程度上對相同教學內(nèi)容重復使用兩種語言講解的過程。教師還要考慮學生在知識水平和語言能力上的差異，并要保證大多數(shù)學生能夠理解和掌握所授的教學內(nèi)容，這在一定程度上影響了計劃的課程進度。因此，教學計劃在顧全內(nèi)容的情況下需要考慮執(zhí)行過程中的彈性和靈活性調(diào)節(jié)。在整個教學計劃中，前期講授的內(nèi)容應(yīng)該少而精，這個階段是學生的語言應(yīng)用適應(yīng)調(diào)整期；教學計劃中期講授的內(nèi)容應(yīng)該控制在一般難度水平，這個階段教師除了講授具體的知識內(nèi)容外，還需對外語語言在課程中的應(yīng)用方法和技巧作一個引導式的總結(jié)，如外文教材科技知識描述的一般方式及對教學過程涉及的專業(yè)單詞進行分類和總結(jié)，或?qū)I(yè)單詞分為數(shù)學類、幾何形狀類和算法類等，使學生對所學知識的語言應(yīng)用方法有個不斷完善的過程；教學計劃后期講授的內(nèi)容則可控制在用單一外語講授知識內(nèi)容的程度上，因為這個階段的學生已適應(yīng)雙語教學的環(huán)境和教學方式，所以主要是加強專業(yè)知識和第二外語的使用；在教學計劃最后講授的內(nèi)容安排上則要著重于課程知識點的算法實現(xiàn)和工程應(yīng)用上，本階段是學生雙語教學的實際應(yīng)用階段，重點應(yīng)放在培養(yǎng)學生的文獻查詢和研討論文的寫作上，這一階段也是課程內(nèi)容復結(jié)階段，此時的授課內(nèi)容和研討專題的難易程度由具體的教學效果而做出適時調(diào)整。
在每一教學單元和階段性教學過程中，授課內(nèi)容多少可以依照課堂教學的實際情況而確定，如在講授圖形區(qū)域填充的內(nèi)容時，主要介紹簡單種子填充算法和程序?qū)崿F(xiàn)技術(shù)，由理論和實驗分析讓學生知道這種算法的運算速度慢和要求堆棧大等不足，進而引入掃描線種子填充的算法和各種相應(yīng)的改進算法，由此分析各種算法的運行效率和改進算法的來龍去脈。這種新算法引入的授課內(nèi)容的深度和廣度需要依學生的接受程度、課堂具體情況和這個教學計劃的執(zhí)行情況而靈活把握。教學實踐中，對書本中的相關(guān)內(nèi)容要合理取舍，課程中重點內(nèi)容和主要知識點一定要講得透徹清楚。
2.4 教學方法和方式的改革
課程試圖采用多種教學手段和方式，實現(xiàn)教學資源和方式的優(yōu)勢互補。例如，將文字、動畫、聲音、圖像、程序演示等媒體融為一體，通過生動活潑的教學方式使語言種類的使用對教學效果的影響降低到一定的程度。
考慮到學生間英語水平參差不齊，在講課時應(yīng)注意由淺入深。老師起初適當使用較多中文，然后慢慢增加使用英文的程度，采用多媒體英文版課件為課堂教學的內(nèi)容介紹方式，板書為主要概念、關(guān)鍵詞和程序流程的解釋、強調(diào)的輔助方式。板書語言依具體情況可采用英文或者中文，如在課程的階段性總結(jié)時通過板書將專業(yè)詞匯按算法分類、基礎(chǔ)理論分類乃至專業(yè)單詞的數(shù)學類、幾何形狀類等進行講解和總結(jié)，在整個教學過程應(yīng)采用多種方法或多種方式的組合，簡單的內(nèi)容可以全用英文講解，復雜的內(nèi)容則采用中英文混雜在一起講解，課程中的主要算法、原理等核心內(nèi)容部分用中英文各講一遍。雖然投影屏幕上多媒體課件是全英文的，但課堂上講授的語言可以采用不同的中、英文比例，黑板上板書內(nèi)容的提示、強調(diào)和總結(jié)也可交替采用中、英文。
在對算法原理理解的過程中，充分采用與語言沒有很大關(guān)系的視覺性媒介如圖片動畫等方式進行輔助講解和演示，同時多用強調(diào)實踐能力培養(yǎng)的源程序的講解和演示來輔助算法理解，程序的源碼對不同外語水平的學生具備相同的可理解程度，且源碼的字里行間只包含算法的邏輯和過程，它的語言屬性是中性和共性的。采用和創(chuàng)造的合適的語言環(huán)境將使得專業(yè)知識的傳授過程變得更加順利和通暢，也使不同層次的專業(yè)水平和外語水平的學生逐步融入和參與到課程教與學的過程中。
在課程學習后期的綜合應(yīng)用問題的專題討論中，通過選擇原版的科技論文進行討論分析，對比論文中已采用的這門課程里的技術(shù)和算法，學生逐步從課程學習到接觸實際的外文科技資料的雙語使用逐步走向成熟，教師適時布置該課程的課程設(shè)計任務(wù)，要求學生的設(shè)計文稿和程序用英文形式完成。
針對計算機圖形學課程的實踐性和應(yīng)用性強的特點，教師采取算法講解與程序演示相結(jié)合，理論學習與源碼編寫相結(jié)合，課堂教學與實驗課上機和課程設(shè)計相結(jié)合的教學方式。同時，借助于課程網(wǎng)站實現(xiàn)全部教學資源上網(wǎng)，教師在網(wǎng)絡(luò)上提供重點內(nèi)容的專題講解和課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計的范例，實現(xiàn)本課程教學資源的共享，使學生能夠準確地理解和觸摸到信息學科核心與前沿信息。
2.5 采用合理的考核方式和方法
有效的考核方式是對學生學習本課程的鼓勵和階段性教學質(zhì)量把控的手段。本課程在信息與計算科學專業(yè)三年級展開，這一階段的學生具備一定的數(shù)學、計算機學科知識和編程能力，針對掌握著不同層次的專業(yè)知識和外語水平的學生需實行多元化的評價方式以加強學生的學習興趣和滿足課程教育的基本要求。對學生學習的考核方式應(yīng)體現(xiàn)在教學的各個環(huán)節(jié)，針對本課程實踐性強且算法實現(xiàn)都有相應(yīng)的視覺顯示效果并具備廣泛的工程應(yīng)用的特點，需要考查學生對本課程知識綜合運用的實際能力，采取課堂上編寫小程序、上機實驗時間完成小工程項目和算法改進、文獻查詢并撰寫報告、期終卷面筆試和課程設(shè)計等階段的考核成績累計方式，分別在算法設(shè)計與編程能力、文獻閱讀與創(chuàng)新能力、口語和卷面筆試考核這幾個方面來評定學生的知識點掌握和外語應(yīng)用能力。
同時，合理適當?shù)恼n程考核方式和結(jié)果是對雙語教學效果的分析與評價指標，階段性和分項考核也是對雙語教學過程的質(zhì)量的階段性控制。通過對考核結(jié)果的分析比較，教師對教學內(nèi)容難易程度和外語使用量的把控能夠?qū)崟r調(diào)整，也是執(zhí)行和修正彈性教學計劃的一個具體過程。階段性地把握雙語教學過程中的技術(shù)內(nèi)容的教授和英文使用的程度是對雙語教學全過程質(zhì)量的控制。雙語教學的效率和質(zhì)量通過對教學過程和教學效果評價反映在學生的成績和實際應(yīng)用能力上。對雙語教學效果的考核包含對學生的成績評定和對雙語課堂教學過程及教學效率的評價。通過學生對雙語教學的網(wǎng)上評價和作業(yè)完成情況，可反映出學生對雙語教學的質(zhì)量的認同程度和對課程的理解程度。一門課程的考核也是對該專業(yè)的系列課程考核和評價的一部分，更是系列課程開展雙語教學的體系構(gòu)建和實施研究的一個重要方面。
3 雙語教學的思考與分析
3.1 師資隊伍的培養(yǎng)
雙語教學的師資應(yīng)具備良好的英語和專業(yè)水平。本課程的雙語教學要求教師具備數(shù)學、計算機科學系列課程的專業(yè)知識，還要具備扎實的外語應(yīng)用能力，并能將這兩方面的知識靈活地兼顧應(yīng)用。雙語教師在教學實踐中要通過合理分配兩種語言的使用率使學生接受和掌握課程的主要知識點，在教學準備環(huán)節(jié)把握課程的難點和重點及學生的可接受程度，在課堂教學的過程中要揣摩學生的認知心理和理解程度，及時調(diào)整教學方式和兩門語言使用的比率。教師扎實的專業(yè)知識只有通過合適的教學氛圍和方式才能被學生所掌握。教師個體的雙語教學技能要通過教學過程逐步提升，系列課程教師隊伍的形成要通過合理的師資隊伍培訓和培養(yǎng)機制的建立和傳、幫、帶方法完成，這樣雙語教學工作就能得到良好開展。
3.2 探索有效提高學生學習主動性的教學方式
由于學生的專業(yè)知識和外語水平層次差別較大，教師不管采用何種教學方式，都應(yīng)該考慮到施教對象的可接受程度等因素。在雙語教學推廣的初期，教師注重把雙語教學的目標和涉及面控制在一定的高度和廣度，課堂教學應(yīng)考慮部分采用中文或英文講授，慢慢過渡到用英文講授專業(yè)知識。對于復雜的知識點，教師應(yīng)采用從少到多、從易到難、先中文后英文講授或交替的方法進行，配以多媒體演示和程序演示，分階段將專業(yè)性英文單詞進行分類總結(jié)。隨著學生對技術(shù)內(nèi)容和雙語形式的適應(yīng)，逐步加大課程內(nèi)容的難度和英文使用的分量，教師授課時可以采用全英文的課件，但在授課過程中應(yīng)注意循序漸進，對于簡單的概念和理論采用英文解釋，對于不太難的算法解釋可采用中英文兩種語言配合解釋，最后逐步過渡到全英文簡要介紹新的知識點。
學生對一門課程產(chǎn)生的興趣將使其學習過程變得更加主動和順利，對學生興趣的培養(yǎng)需要將雙語課程和他們的后繼課程、畢業(yè)設(shè)計和職業(yè)規(guī)劃相結(jié)合。考慮到部分學生由于外語水平層次缺陷而對于雙語課程的學習與開展有一定的畏難或抵觸情緒，因此雙語課程的教學一定要控制外語教學實施的難度。知識點傳授的重點和語言理解的難度要逐步推進和全面兼顧，使學生克服對外語語言的畏難情緒。教師根據(jù)學生的認知程度來調(diào)整教學活動，在教與學的互動過程中獲得學生的反饋并提升其學習的主動性，使學生對課程內(nèi)容和語言駕馭的積極性、主動性都能發(fā)揮出來，提高學生的創(chuàng)新能力和參與國際競爭的能力。
在信息與計算科學專業(yè)進行計算機圖形學的雙語教學，不但提高了學生在這門課程中的專業(yè)知識掌握程度和借助外語媒介進行新技術(shù)學習的能力，也為以后學習與國際合作、新技術(shù)相關(guān)的課程和從事相關(guān)研究建立了一個學習方法和途徑。由于注重學生的實踐能力和綜合能力的培養(yǎng)，本課程中運用雙語學習的方法和能力在后繼課程、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中將得到應(yīng)用和發(fā)展，進而促使本課程在系列化課程雙語教學實踐中發(fā)揮更大作用。
4 結(jié)語
計算機圖形學課程雙語教學的成功實施取決于教學內(nèi)容的合理調(diào)配，并始終將教學內(nèi)容中知識點的傳授放在教學工作的首要位置。實踐證明，通過學生的主動參與，專業(yè)課程內(nèi)容的掌握和外語水平同時均得到提高。我們將在教學過程中繼續(xù)把更多教學經(jīng)驗和方法應(yīng)用于相關(guān)專業(yè)的雙語教學上，更好地為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才探索貢獻力情。
參考文獻：
[1]姜忠鼎.計算機圖形學教學與實踐[J].計算機教育，2006（3）：10-13.
篇8
隨著三維掃描技術(shù)和計算機圖形學廣泛應(yīng)用于工業(yè)，機械，醫(yī)學等領(lǐng)域，三維模型成為一種新多媒體數(shù)據(jù)類型，面對龐大的三維模型數(shù)據(jù)庫， 幫助用戶快速準確地獲取所需三維模型，實現(xiàn)資源重用成為了計算機視覺、計算機圖形學界的一個研究熱點。如何合理地描述三維模型即特征提取成為三維模型檢索首先要解決的難點問題。同時絕大多數(shù)三維模型檢索的研究都是針對通用模型進行的. 這也使得對三維模型特征提取的研究更加復雜。現(xiàn)有的三維模型檢索技術(shù)可以分為基于統(tǒng)計特征、基于拓撲結(jié)構(gòu)、基于幾何結(jié)構(gòu)分析和基于視圖四大類。
基于統(tǒng)計特征的方法通過對三維模型的某一特征信息進行統(tǒng)計，獲得統(tǒng)計直方圖后將其量化而得到三維模型特征向量，但是大多數(shù)統(tǒng)計特征帶有隨機性， 檢索性能不穩(wěn)定。基于拓撲和結(jié)構(gòu)分析得到的特征在檢索系統(tǒng)中檢索響應(yīng)時間較長。基于視圖將三維模型投影成多個不同視角的二維圖像，再對二維投影進行特征的提取用以描述三維模型。這種方法將復雜的三維問題轉(zhuǎn)化為較為成熟的二維圖像處理問題，降低了計算的復雜度，符合人的視覺特征，檢索性能較好。基于視圖的三維模型特征提取一般為三個步驟模型預處理，視圖獲取，描述符提取。
二、模型預處理
對于任意三維模型，其初始空間位置、尺寸及方向具有很大的隨機性，為了對三維模型在相同尺度、相同規(guī)則下進行比較檢索，首先對其進行位置和尺寸標準化預處理。一般分為三個部分平移歸一化，旋轉(zhuǎn)歸一化，尺度歸一化。 完整的模型歸一化過程表述為如下的幾何變換。
S*R*（I-C） （2-1）
式中： s 為縮放系數(shù)；R 為對應(yīng)于PCA變換的旋轉(zhuǎn)矩陣；I 為原始模型坐標；C為坐標原點。
2.1平移歸一化
平移歸一化的目的是為了在模型上找到一個點作為新坐標系的原點，重新計算模型在新坐標系中的頂點坐標實際應(yīng)用中的三維模型往往不是密度均勻分布的模型，文獻[1]采用面積加權(quán)法來提高重心平移的魯棒性，也就是將每個點的表面積作為該頂點的權(quán)重。
2.2旋轉(zhuǎn)歸一化
旋轉(zhuǎn)歸一化的目的是為了保證模型具有一個統(tǒng)一的姿態(tài)方向，使得提取的特征具有旋轉(zhuǎn)不變性，文獻[2]對旋轉(zhuǎn)歸一化改進利用蒙特卡羅法在三維模型表面均勻采點，以此代替原來頂點。該方法的特點是能快速地按照等面積原則，在三維模型表面采樣大量的三維點數(shù)據(jù)。
2.3 尺度歸一化
為了統(tǒng)一三維模型的尺度，保證拉伸不變性，需要計算縮放因子。文獻[1]采用的方法是找到模型中距離質(zhì)心最遠的頂點，取值為這個最大距離的倒數(shù)，然后按照這個系數(shù)進行縮放。
三、視圖獲取
模型預處理完成后需要進行視圖提取，按照提取的視圖是否進行二次選擇可分為：最優(yōu)視圖提取和多視圖提取.
3.1多視圖提取
多視圖提取一般將模型放在球體或正方體盒內(nèi)，在不同角度攝取二維深度圖像，Min[3]等人提出使用三維模型的二維輪廓圖描述比較模型之間的相似性。該方法從模型的正視、側(cè)視及俯視三個固定方向獲得二維投影視圖，然后對每副視圖進行輪廓特征提取。該方法由于只選擇了三個固定方向上獲取視圖。不能夠完全表達模型Chen[4]等提出一種基于光場（LightFiel Descriptor， LFD）的特征算法。首先，在正十二面體的10個頂點處捕獲二維圖像，由于正十二面體是對稱的所以只取20個頂點中的10個。每個頂點處設(shè)定10中不同的光場，這樣對于各個三維模型可以采100張圖像。對于每張圖像提取Zemike矩特征（取35個系數(shù)）和傅里葉變換特征（取10個系數(shù)），最后用4500維的特征向量來表示一個三維模型，龐大的特征向量帶來計算的困難。Shih[5]等提出了一種基于正視圖的特征提取算法，提取六個正視圖來表示三維模型，所有正視圖都是二維灰度圖形，用最小正方體盒包圍三維模型分別從前部，上部，右部，后部，下部和左部6個角度投影獲得正視圖，將每個圖形分解為L個同心正方形提取出圖形描述符。
3.2最優(yōu)視圖提取
由于產(chǎn)生的多視圖來描述模型在檢索模型時計算時間長，且有些視圖是冗余的。有些研究者會將多視圖進行最優(yōu)選擇出一組或一個最優(yōu)視圖。Cyr[6]等人提出基于形狀相似性的代表性視圖（Aspect Graph）方法。該方法首先對三維模型從不同視點得到大量視圖，然后用一組代表性視圖描述三維模型。代表性視圖通過對視圖集聚類分析，選擇那些彼此之間存在明顯差異的視圖而得到。
劉志等采用AdaBoost算法對輸入三維模型形狀特征進行相似性學習得到該模型的最優(yōu)視圖樣例，然后將輸入模型從不同視點得到的渲染視圖和最優(yōu)視圖樣例進行形狀相似性分析，以相似度最高者作為輸入模型的最優(yōu)視圖.得到的最優(yōu)視圖不僅可以有效地逼近用戶選擇結(jié)果而且具有較好的穩(wěn)定性。
四、總結(jié)
由于三維模型及其組成的三維場景能提供比二維圖像更多、更豐富的視覺感知細節(jié)。所以三維模型的檢索與復用近年來成為計算機圖形學領(lǐng)域內(nèi)的一個重要研究課題。但三維模型比二維圖像特征提取更為復雜，現(xiàn)在二維圖像處理技術(shù)非常成熟所以將三維模型表達成視圖在進行處理，得到很好的模型描述符在檢索三維模型時節(jié)省時間。
參 考 文 獻
[1]基于視圖的三維模型檢索技術(shù)研究 馮毅攀 浙江工業(yè)大學碩士學位論文 2011.10.20
[2]三維模型特征提取與檢索 柳 偉 申請上海交通大學博士學位論文 2008.1
[3] P. Min， J. Chen， T. Funkhouser. A 2D sketch interface for a 3D model search engine[A]. Proc of 2002 annual conference on Computer Graphics Proceedings[C]. San Autonio： ACM， 2002， 138.
[4]D.Y. Chen， X.P. Tian， Y.T. Shen. et al. On visual similarity based on 3D model retrieval[J]. Computer Graphics Forum. 2003， 22（3）： 223-232
篇9
1引言
虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,簡稱VR)主要采用以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高技術(shù)生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境(Virtual Environment,簡稱VE),用戶借助必要的設(shè)備(如特制的服裝、頭盔、手套和鞋),以自然的方式與虛擬環(huán)境中的實體對象進行交互作用、相互影響,從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗。虛擬現(xiàn)實具有3I特性,即交互(Interaction)特性、沉浸(Immersion)特性和構(gòu)想(Imagination)特性。交互特性強調(diào)參與者通過專用設(shè)備以人類自然方式與VE中的對象進行相互操作;沉浸特性要求計算機所創(chuàng)建的虛擬環(huán)境能使參與者產(chǎn)生置身其中的體驗;構(gòu)想特性是指虛擬環(huán)境能夠啟發(fā)參與者發(fā)現(xiàn)新問題并輔助產(chǎn)生創(chuàng)新思維。
二十世紀六十年代初,“圖靈獎”獲得者,被稱為計算機圖形學之父的美國科學家Ivan Sutherland發(fā)表“終極顯示”論文提出虛擬現(xiàn)實概念,自此,虛擬現(xiàn)實技術(shù)歷經(jīng)一系列里程碑式的理論、方法與技術(shù)研究工作,并取得了重大工程應(yīng)用成果。今天虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛,主要包括三大應(yīng)用方向,即訓練演練、規(guī)劃設(shè)計與預測、觀賞娛樂等。例如在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中進行作戰(zhàn)指揮模擬,宇宙飛船、飛機、艦船模擬駕駛訓練,飛機、導彈、輪船等復雜系統(tǒng)的虛擬設(shè)計與制造,城市環(huán)境規(guī)劃及其建筑物的展示,手術(shù)培訓與導航,游戲動漫與影視制作等。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及的學科綜合性、交叉性強,是可以拉動多學科發(fā)展,不斷產(chǎn)生新思想、新技術(shù),具有廣泛和重大應(yīng)用前景的科學技術(shù)領(lǐng)域,國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)把虛擬現(xiàn)實技術(shù)確定為信息領(lǐng)域優(yōu)先支持的三大前沿技術(shù)之一。
2課程的特點
北京航空航天大學計算機學院從1994年開始從事虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域的研究,取得許多創(chuàng)新成果,在相關(guān)學科領(lǐng)域產(chǎn)生了較大影響,逐步形成了北航計算機學院一個新的優(yōu)勢學科方向。作為計算機應(yīng)用本科生的專業(yè)限選課程,“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”課程教學已經(jīng)講授了5年。本課程的教學目的是通過對有關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)國內(nèi)外研究熱點問題、典型研究工作的介紹,使學生了解當前虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展趨勢;通過對虛擬現(xiàn)實基本原理、基本算法、開發(fā)方法、主流系統(tǒng)的介紹,使學生掌握虛擬現(xiàn)實主要技術(shù)、開發(fā)環(huán)境與平臺;以虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室研究工作為主要實踐教學支撐,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,滿足國民經(jīng)濟和國防部門對虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域?qū)ｉT人才的需求。虛擬現(xiàn)實課程具有以下特點:
2.1學科交叉性、綜合性強
國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要指出:“虛擬現(xiàn)實技術(shù)重點研究心理學、控制學、計算機圖形學、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、實時分布系統(tǒng)、電子學和多媒體技術(shù)等多學科融合的技術(shù),研究醫(yī)學、娛樂、藝術(shù)與教育、軍事及工業(yè)制造等多個相關(guān)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實技術(shù)和系統(tǒng)。”虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要從計算機科學與技術(shù)、控制科學與技術(shù)、機械工程科學與先進制造技術(shù)等學科中孕育并實現(xiàn)跨越,逐步發(fā)展成熟,涉及心理學、認知科學、計算機圖形學、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)等,學科交叉性、綜合性強,如圖1所示。
2.2數(shù)理基礎(chǔ)要求高
虛擬現(xiàn)實課程的許多理論、方法和技術(shù)涉及大量的數(shù)學公式和物理定律,例如在基于圖形的虛擬現(xiàn)實技術(shù)中所涉及的計算機圖形學,基于圖像的虛擬現(xiàn)實技術(shù)中所涉及的圖像處理和信號處理技術(shù),在建模技術(shù)中涉及的動力學、運動學等,都需要學生具備深厚的數(shù)理基礎(chǔ)。
2.3創(chuàng)新思維豐富
虛擬現(xiàn)實被眾多學者認為是科學研究與工程實踐中理論和實驗方法之外的第三種方法,可以虛擬和仿真人類難以到達的宏觀或微觀環(huán)境,進行研究和體驗;在虛擬環(huán)境下進行逼真的規(guī)劃、設(shè)計、訓練演練,作出評價和決策,其與生俱來的構(gòu)想特性能夠啟發(fā)參與者發(fā)現(xiàn)新問題并產(chǎn)生創(chuàng)新思維。虛擬現(xiàn)實技術(shù)由于多學科交叉性,在不同學科交叉融合中源源不斷地產(chǎn)生新思想、新方法。
2.4工程應(yīng)用突出
虛擬現(xiàn)實技術(shù)既有堅實的理論基礎(chǔ)和方法,也有大量的典型算法,同時又是一門應(yīng)用牽引強,各種開發(fā)平臺和應(yīng)用工具豐富,人機交互設(shè)備多,軟硬件結(jié)合與系統(tǒng)集成占相當比重的課程。
2.5課程內(nèi)容多課時緊
本課程是本科生計算機應(yīng)用方向的限選課程,在本科四年級上學期開設(shè),其間正值學生考研復習準備階段,課時總計36學時,課內(nèi)教學18學時、課外實踐18學時,授課時間十分緊張。
3教學內(nèi)容安排
我們經(jīng)過多年的教學實踐,在不斷與學生教與學交互的活動中,結(jié)合自身學科研究特色,總結(jié)、完善主要教學內(nèi)容,形成了如下的教學大綱:
第一章:概論(2h)
問題的提出、名詞術(shù)語、虛擬現(xiàn)實特征、里程碑工作和研究現(xiàn)狀、國內(nèi)外典型應(yīng)用實例。
第二章:虛擬現(xiàn)實硬件與系統(tǒng)(2h)
虛擬現(xiàn)實輸入設(shè)備、虛擬現(xiàn)實輸出設(shè)備、高端圖形工作站、圖形處理單元(Graphic Processing Unit簡稱GPU)、典型沉浸式交互系統(tǒng)的構(gòu)建實例。
第三章:基于圖形的虛擬現(xiàn)實建模與開發(fā)技術(shù)(6h)
視覺感知相關(guān)基本概念、場景表示與數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計、CREATOR建模軟件與合成自然環(huán)實例、場景圖組織與基本繪制流程、OpenGVS與WTK開發(fā)軟件、虛擬場景漫游應(yīng)用程序開發(fā)實例。
第四章:基于圖像的虛擬現(xiàn)實建模與繪制技術(shù)(2h)
IBMR技術(shù)與全光函數(shù)、全景圖像與柱面全景圖像實例、同心拼圖方法。
第五章:人工生命-人工魚實例(2h)
人工魚的總體方案、人工魚的生物力學分析、感知與行為建模、幾何建模與外觀屬性、虛擬海洋環(huán)境建模、運動系統(tǒng)、逼真性與效率權(quán)衡。
第六章:虛擬人技術(shù)(2h)
人體抽象模型與國際標準、逼真運動獲取與表示、運動約束與重用、虛擬人技術(shù)應(yīng)用實例。
第七章:分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)(2h)
DIS技術(shù)與IEEE1278、HLA技術(shù)與IEEE1516、分布交互仿真程序開發(fā)與應(yīng)用實例。
教學實踐與課外教學安排:(18h)
課外研讀學習OpenGL、構(gòu)建虛擬現(xiàn)實漫游程序;參觀虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室,觀看演示、操作實驗室研究設(shè)備,了解當前主要研究方向和趨勢。
4教學實踐與思考
針對虛擬現(xiàn)實課程的上述特點,我們在課程的教學活動中形成了“突出三個基本,注重融會貫通;點面結(jié)合,各有側(cè)重;結(jié)合實例,促進創(chuàng)新思維”的教學思路。
4.1突出三個基本,注重融會貫通
在教學中突出三個基本,即突出基本原理、基本方法、基本算法的講授。虛擬現(xiàn)實課程的諸多內(nèi)容來自不同的研究和應(yīng)用領(lǐng)域,貌似差之千里,但是其核心思想常常殊途同歸。對于這部分內(nèi)容在教學活動中應(yīng)有意識進行聯(lián)系,分析講解,努力讓學生融會貫通。以細節(jié)層次概念(LOD)為例,細節(jié)層次概念是圖形建模中的基本概念,是指用一組復雜程度(常常以多邊形數(shù)來衡量)各不相同的實體細節(jié)層次模型來描述對象,在運行時根據(jù)一些主客觀標準在這些LOD模型間進行切換,實時改變場景的復雜度,從而能夠繪制效率與效果的平衡,該方法需要解決模型間切換時產(chǎn)生的視景跳躍問題。在GPU的基本貼圖處理(MIP MAPPING )、復雜光照模型實時繪制等研究工作中也引入和應(yīng)用了同樣的原理,因此在講解細節(jié)層次概念時進行舉一反三,加深學生對這一滿足逼真性和繪制實時性普適基本方法的理解,進一步可以引伸出連續(xù)細節(jié)層次方法以及與視點相關(guān)的遞進傳輸技術(shù)如何滿足基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用問題。這樣教學思路始終貫徹在七維全光函數(shù)降維、八叉樹的數(shù)據(jù)組織方法等諸多教學內(nèi)容中,以達到融會貫通的目的。
4.2點面結(jié)合,各有側(cè)重
虛擬現(xiàn)實課程涉及學科眾多,內(nèi)容十分豐富,有限的課時內(nèi)做到面面俱到幾乎不可能。我們的教學大綱基本覆蓋虛擬現(xiàn)實的主要研究分支,重點是基于圖形和基于圖像的虛擬現(xiàn)實技術(shù),由于增強現(xiàn)實在其他課程有重點講授,不過多涉及。其次注重對當前國內(nèi)外的研究重點、熱點問題,以及當前的主流設(shè)備、開發(fā)工具與平臺介紹。通過發(fā)揮授課教師的計算機科學與技術(shù)專業(yè)背景,結(jié)合實驗室多年的研究工作進行知識點的深入講解。例如在分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學中,實驗室在該方向上開展了長達十年的研究工作,研究成果既體現(xiàn)了該內(nèi)容的基本方法、國際標準,又體現(xiàn)了當前的最新研究成果。該內(nèi)容的教學從早期的DIS入手,通過與HLA核心技術(shù)的對比,重點講解分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)如何應(yīng)用數(shù)據(jù)抽象與封裝、與訂購、基于值的信息過濾 (DDM)等核心技術(shù)解決大規(guī)模交互仿真問題,進一步引伸介紹目前該方向的研究進展,讓同學了解當前研究熱點問題。
4.3結(jié)合實例,促進創(chuàng)新思維
虛擬現(xiàn)實是一門多學科交叉的科學技術(shù),不同學科理論與方法的互相借鑒、啟迪、創(chuàng)新尤為明顯。因此在講授具體內(nèi)容的同時,應(yīng)介紹該研究工作和成果產(chǎn)生的背景,體現(xiàn)交叉創(chuàng)新、集成創(chuàng)新思路,啟迪同學的創(chuàng)造性思維是本課程不斷追求“授之與漁”的目標。在課程綜述中重點介紹信息資源環(huán)境的智能化、普適化、協(xié)同化、沉浸化發(fā)展的各個不同歷史時期代表性工作,以及仿真技術(shù)、先進制造技術(shù)等學科對虛擬現(xiàn)實的重要貢獻,突出虛擬現(xiàn)實技術(shù)交叉融合的特性。將具體的課程知識點講授融入到典型實例中,人工生命課程教學中以ACM優(yōu)秀博士論文工作為基礎(chǔ),講述了人工魚的感知與行為建模、幾何與外觀屬性建模、虛擬海洋環(huán)境建模等,目的在于突出建模內(nèi)涵的寬泛性和在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的重要地位,通過詳述人工魚的生物力學分析、總體方案設(shè)計,行為與運動系統(tǒng)實現(xiàn),歸納總結(jié)出多學科交叉、逼真性與效率的完美平衡是其創(chuàng)新所在。在講授虛擬人技術(shù)時,首先提出逼真人體運動復雜性和實時性這一矛盾,引入機器人技術(shù)領(lǐng)域的逆向運動學以及信號與系統(tǒng)中的信號處理方法,重點介紹借鑒其他學科方法解決虛擬人運動重用和大規(guī)模人群等關(guān)鍵問題,強調(diào)借鑒啟迪是創(chuàng)新的源泉。在諸如同心拼圖、分布式虛擬環(huán)境中同樣貫徹了結(jié)合實例,促進創(chuàng)新思維這一教學思路。
5結(jié)論與展望
“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”涉及面寬、內(nèi)容十分豐富,同時發(fā)展迅速,應(yīng)用越來越廣泛,如何講授好該課程是一個需要不斷探討、研究總結(jié)的教學課題。筆者在多年的教學活動中,通過教與學的交流,不斷總結(jié)形成了一些教學思路和方法,取得了良好的效果,但是仍然需要不斷完善充實,主要包括兩個方面內(nèi)容:(1)如何做好虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程與計算機圖形學、多媒體技術(shù)、圖像處理技術(shù)的銜接;(2)如何利用好虛擬現(xiàn)實技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室的研究環(huán)境、軟硬件資源以進一步加強虛擬現(xiàn)實課程的實踐環(huán)節(jié)。我們將在今后繼續(xù)研究探索,以解決這些重要問題。
參考文獻:
篇10
主辦單位：華北計算技術(shù)研究所
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：16開
國際刊號：1673-9418
國內(nèi)刊號：11-5602/TP
郵發(fā)代號：82-560
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：2007
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
篇11
主辦單位：中國科學院軟件研究所
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：16開
國際刊號：1000-9825
國內(nèi)刊號：11-2560/TP
郵發(fā)代號：82-367
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1990
期刊收錄：
SA 科學文摘(英)(2009)
CBST 科學技術(shù)文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
中科雙百期刊
篇12
一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述
虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，簡稱VR技術(shù)），又稱靈境技術(shù)，是以浸沒感、交互性和感知性為基本特征的計算機高級人機界面[1]。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心設(shè)備仍然是計算機，即通過計算機圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型，以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界，并通過頭盔顯示器(HMD)、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備，給用戶提供一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用者可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，使人和計算機很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制，感受到真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。
作為尖端科技，虛擬現(xiàn)實綜合利用了計算機圖形學、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和傳感技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計算機生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、模擬軍事演習、工程、教育、醫(yī)學、字化酒店、商品展示、娛樂等領(lǐng)域，也同樣適用于網(wǎng)絡(luò)會展。
二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在會展業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著迅速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實技術(shù)與計算機多媒體展示技術(shù)的結(jié)合，在展覽方面也不斷涌現(xiàn)出一些結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會展。如今國外的虛擬會展業(yè)已經(jīng)十分成熟，如著名的德國漢諾威展，在網(wǎng)絡(luò)上運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立三維立體的展示系統(tǒng)；國外一些城市宣傳也開始采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，如網(wǎng)上新加坡、虛擬龐貝古城、虛擬巴黎圣母院等，運用三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)展示一些有價值的文物、展品和三維場景，使用戶能夠通過Internet遠程連接去體驗。
國內(nèi)的虛擬會展目前還基本屬于界面包裝，主要通過二維平面靜態(tài)地網(wǎng)頁展示，如中國茶葉博覽會，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對茶具和茶文化進行網(wǎng)上瀏覽，還有虛擬現(xiàn)實環(huán)球網(wǎng)站（www．vwww．com）利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行網(wǎng)上展銷；再如武漢國際機電博覽會，采用網(wǎng)上虛擬武博會和武博會同期開幕，未到展會現(xiàn)場的客戶通過點擊該網(wǎng)站，就可像親赴現(xiàn)場一樣，可在場館內(nèi)每一個展位前流連，任意觀看各種產(chǎn)品，了解它們的性能和用途，甚至突破實際參觀過程中的限制，深入了解展品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，瀏覽武博會的即時信息。
虛擬展覽系統(tǒng)按其表現(xiàn)形式可分為三類：①運用圖文聲像以及環(huán)視圖展示物品和場景。這類系統(tǒng)因表現(xiàn)形式的局限，不能更生動、更全面的展示。②單純的三維場景展示，用戶可以隨意漫游，但只提供展覽會的表面形式，不提供展覽內(nèi)容與展覽場景的關(guān)聯(lián)。③既提供三維場景，也提供實際展覽內(nèi)容，并與三維場景結(jié)合在一起[3]。
三、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會展發(fā)展的展望
在綜合考慮現(xiàn)有技術(shù)條件及未來虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展前景的情況下，網(wǎng)絡(luò)會展的發(fā)展將會呈現(xiàn)出兩種模式，即現(xiàn)階段的實物會展+網(wǎng)絡(luò)會展+電子商務(wù)模式和未來的實物會展+網(wǎng)絡(luò)會展模式，具體理念如下：
（一）實物會展+網(wǎng)絡(luò)會展+電子商務(wù)模式
網(wǎng)絡(luò)會展作為會展業(yè)一種新的發(fā)展形勢，有著廣闊的發(fā)展前景。但目前網(wǎng)絡(luò)會展還只是實物會展的補充和配角，網(wǎng)絡(luò)會展只有作為實體展覽的輔助，才能逐漸地被人們認識而發(fā)展起來。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術(shù)。就目前情況而言，線上展會和線下展會二者可相互補充，二者有機融合會相得益彰的。當然雙方會有部分重疊，但不可輕言取代，否則就是昏了頭了，若干年后或許會的，但至少目前不會。因此，我們不能夸大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用，基于傳統(tǒng)會展的傳統(tǒng)優(yōu)勢，傳統(tǒng)會展仍然起著主導作用。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術(shù)。同時，隨著會展業(yè)的蓬勃發(fā)展，促進了電子商務(wù)技術(shù)向會展業(yè)的滲透，在某種程度上彌補了網(wǎng)絡(luò)會展技術(shù)的不足，促進著網(wǎng)絡(luò)會展的發(fā)展。
總之，在目前甚至今后相當長的一段時間內(nèi)，我國會展將遵循實物會展+網(wǎng)絡(luò)會展+電子商務(wù)模式，即充分利用電子商務(wù)技術(shù)大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)會展，實物會展和網(wǎng)絡(luò)會展并舉，實物會展結(jié)束后，網(wǎng)絡(luò)會展作為實物會展的延伸和補充，繼續(xù)實行“永不落幕的會展”，并不斷更新、豐富和完善，使實物會展和網(wǎng)絡(luò)會展相互促進，共同發(fā)展壯大。
（二）實物會展+網(wǎng)絡(luò)會展模式
由于網(wǎng)絡(luò)展會的模式模糊和傳統(tǒng)展會的主導地位，中國會展業(yè)進入網(wǎng)絡(luò)時代還有很長的一段路要走。但從長遠來看，網(wǎng)上會展前景不可限量，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進一步發(fā)展，必將成為現(xiàn)代展覽業(yè)的重要組成部分，必將代替部分實物會展，從而實現(xiàn)實物會展和網(wǎng)絡(luò)會展并存的局面，這是一種必然的趨勢。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術(shù)。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術(shù)。因為網(wǎng)上會展有不受時空限制、節(jié)省展覽交易成本等優(yōu)勢，很多商品和服務(wù)都適合在網(wǎng)上進行展覽和銷售。如網(wǎng)絡(luò)圖書展就有絕對優(yōu)勢，因為圖書沒有過多的質(zhì)地的要求、尺寸的要求，在網(wǎng)上看到的這本書和書店買到的書幾乎沒有差別。另外，從目前網(wǎng)絡(luò)交易的商品清單看，網(wǎng)絡(luò)交易的對象正從數(shù)碼產(chǎn)品迅速擴展到服裝、電器、日用品、玩具、個人護理品等眾多產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品正是我國制造的優(yōu)勢所在，也是目前辦展頻率最高的產(chǎn)品。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術(shù)。這些產(chǎn)品將來都可以作為網(wǎng)絡(luò)會展展示的對象，市場前景好。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術(shù)。
此外，會展業(yè)的發(fā)展與土地資源供給瓶頸的矛盾已見端倪。政府不可能無止境的耗費大量土地進行場館建設(shè)，同時場館建設(shè)投入大、周期長、風險大，而在互聯(lián)網(wǎng)上建立虛擬展館，舉辦網(wǎng)絡(luò)展覽卻可以節(jié)省大量時間和金錢，大大提高展會的效益。可見，我們既要看到目前實物會展的優(yōu)勢，也要前瞻性的看到網(wǎng)絡(luò)會展的優(yōu)勢，尤其是網(wǎng)絡(luò)會展的后發(fā)優(yōu)勢和趨勢，為大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)會展，共創(chuàng)低碳會展經(jīng)濟做好一切準備。
參考文獻
[1]劉偉.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的企業(yè)展項的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009（24）：49.
[2]許亞丹，王野.網(wǎng)絡(luò)會展的傳播與經(jīng)濟比較[J].當代傳播，2006（5）：66.
篇13
<一>什么是計算科學和它的來歷
計算科學主要是對描述和變換信息的算法過程，包括其理論、分析、設(shè)計、效率分析、實現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)研究。全部計算科學的基本問題是，什么能（有效的）自動運行，什么不能（有效的）自動運行。本科學來源于對數(shù)理邏輯、計算模型、算法理論、自動計算機器的研究，形成于20世紀30年代的后期。
隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，人類使用自動計算裝置代替人的人工計算和手工勞動的夢想成為現(xiàn)實。計算科學的快速發(fā)展以也取得大量成果，計算科學這一學科也也應(yīng)運而生。
<二>計算科學的發(fā)展
a、首先先介紹圖靈機
圖靈機的發(fā)明打開了現(xiàn)代計算機的大門和發(fā)展之路。圖靈機通過一條兩端可無限延長的袋子，一個讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個狀態(tài)集和符號集，而此符號集一般只使用0和1兩個符號。而就是這個簡潔的結(jié)構(gòu)和運行原理隱含了存儲程序的原始思想，深刻的揭示了現(xiàn)代通用電子數(shù)字計算機的核心內(nèi)容。現(xiàn)在通用的計算機是電子數(shù)字計算機，而電子數(shù)字計算機的發(fā)展是建立在圖靈機的基礎(chǔ)之上。他的二進制思想使計算機的制作的簡化成只需兩個穩(wěn)定態(tài)的元器件。這在今后的計算機制作上無論是二極管或集成電路上都顯示了明顯的優(yōu)越性。
b、計算機帶動的計算學科
1946年隨著現(xiàn)代意義上的電子數(shù)字計算機ENIAC的誕生。掀起了社會快速發(fā)展的嶄新一頁。計算機工作和運行就擺在了人們的面前。
1、計算機語言
我們要用計算機求解一個問題，必須事先編好程序。因此就出現(xiàn)了最早的機器指令和匯編語言。20世紀50年代后，計算機的發(fā)展步入了實用化的階段。然而，在最初的應(yīng)用中，人們普遍感到使用機器指令編制程序不僅效率低下，而且十分別扭，也不利于交流和軟件維護，復雜程序查找錯誤尤其困難，因此，軟件開發(fā)急需一種高級的類似于自然語言那樣的程序設(shè)計語言。1952年，第一個程序設(shè)計語言ShortCode出現(xiàn)。兩年后，F(xiàn)ortran問世。作為一種面向科學計算的高級程序設(shè)計語言，F(xiàn)ortran的最大功績在于牢固地樹立了高級語言的地位，并使之成為世界通用的程序設(shè)計語言。Algol60的誕生是計算機語言的研究成為一門科學的標志。該語言的文本中提出了一整套的新概念，如變量的類型說明和作用域規(guī)則、過程的遞歸性及參數(shù)傳遞機制等。而且，它是第一個用嚴格的語法規(guī)則——巴科斯范式（BNF）定義語言文法的高級語言。還有用于支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的PASCAL語言，適合于軍隊各方面應(yīng)用的大型通用程序設(shè)計語言ADA，支持并發(fā)程序設(shè)計的MODULA-2，支持邏輯程序設(shè)計的PROLOG語言，支持人工智能程序設(shè)計的LISP語言，支持面積對象程序變換的SMALLTALK、C等。
2、計算機系統(tǒng)和軟件開發(fā)方法
現(xiàn)代意義上的計算機絕不是一個簡單的計算機了而也包括了軟件（系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件）。各種各樣的軟件使得計算機的用途大大增強。而軟件開發(fā)也成為了一個重要課題和發(fā)展方向。軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)即是計算模型。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)、分布式處理和多媒體的發(fā)展。在各種高級程序設(shè)計語言中增加并發(fā)機構(gòu)以支持分布式程序設(shè)計，在語言中通過擴展繪圖子程序以支持計算機圖形學程序設(shè)計在程序設(shè)計語言中已非常的流行。之后，在模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換等接口技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支持下，通過擴展高級語言的程序庫又實現(xiàn)了多媒體程序設(shè)計的構(gòu)想。進入20世紀90年代之后，并行計算機和分布式大規(guī)模異質(zhì)計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展又將并行程序設(shè)計語言、并行編譯程序、并行操作系統(tǒng)、并行與分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等試行軟件的開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)依然與高級語言和計算模型密切相關(guān)，如各種并行、并發(fā)程序設(shè)計語言，進程代數(shù)，PETRI網(wǎng)等，它們正是軟件開發(fā)方法和技術(shù)的研究中支持不同階段軟件開發(fā)的程序設(shè)計語言和支持這些軟件開發(fā)方法和技術(shù)的理論基礎(chǔ)----計算模型
3、計算機圖形學
在計算機的硬件的迅速發(fā)展中。隨著它的存儲容量的增大，也掀起了計算機的巨大改革。計算機圖形學、圖像處理技術(shù)的發(fā)展，促使圖形化界面的出現(xiàn)。計算機圖形學是使用計算機輔助產(chǎn)生圖形并對圖形進行處理的科學。并由此推動了計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助教學（CAI）、計算機輔助信息處理、計算機輔助測試（CAT）等方向的發(fā)展。圖形化界面的出現(xiàn)，徹底改變了在一個黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時代。同時也成就了一個偉大的公司Microsoft。
4、計算機網(wǎng)絡(luò)
隨著用戶迫切需要實現(xiàn)不同計算機上的軟硬件和信息資源共享。網(wǎng)絡(luò)就在我們的需求中誕生了。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和信息資源的交換使每臺計算都變成了網(wǎng)絡(luò)計算機。這也促進計算機的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
<三>計算機學科的主線及發(fā)展方向
圍繞著學科基本問題而展開的大量具體研究，形成學科發(fā)展的主流方向與學科發(fā)展主線和學科自身的知識組織結(jié)構(gòu)。計算學科內(nèi)容按照基礎(chǔ)理論、基本開發(fā)技術(shù)、應(yīng)用以及他們與硬件設(shè)備聯(lián)系的緊密程度分成三個層面：
1、計算科學應(yīng)用層
它包括人工智能應(yīng)用與系統(tǒng)，信息、管理與決策系統(tǒng)，移動計算，計劃可視化，科學計算機等計算機應(yīng)用的各個方向。
2、計算科學的專業(yè)基礎(chǔ)層
它是為應(yīng)用層提供技術(shù)和環(huán)境的一個層面，包括軟件開發(fā)方法學，計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，程序設(shè)計科學，計算機體系結(jié)構(gòu)、電子計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)。
3、計算科學的基礎(chǔ)層
它包括計算科學的數(shù)學理論，高等邏輯等內(nèi)容。其中計算的數(shù)學理論涵蓋可計算性與計算復雜性理論形式語言與計算機理論等。
<四>計算機的網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)安全
(1)計算機網(wǎng)絡(luò)與病毒
一個現(xiàn)代計算機被定義為包含存儲器、處理器、功能部件、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、匯編程序、編譯程序、操作系統(tǒng)、外部設(shè)備、通信通道等內(nèi)容的系統(tǒng)。
通過上面定義，我們發(fā)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也被加入到計算機當中。說明了網(wǎng)絡(luò)的重要以及普及性。21世紀是信息時代。信息已成為一種重要的戰(zhàn)略資。信息科學成為最活躍的領(lǐng)域之一，信息技術(shù)改變著人們的生活方式。現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、教育、企業(yè)生產(chǎn)、與經(jīng)營管理、信息服務(wù)等各個方面。全世界的互聯(lián)網(wǎng)Internet正在爆炸性的擴大，已經(jīng)成為覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一。
因為互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與應(yīng)用，我們各行各業(yè)都在使用計算機。信息安全也顯得格外重要。而隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全受到嚴重的挑戰(zhàn)，來自計算機病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來越大。其中計算機病毒更是很難根治的主要威脅之一。計算機病毒給我們帶來的負面影響和損失是刻骨銘心的，譬如1999年爆發(fā)的CIH病毒以及2003年元月的蠕蟲王病毒等都給廣大用戶帶來巨大的損失。
我們想更好的讓計算機為我們服務(wù)，我們就必須很好的利用它，利用網(wǎng)絡(luò)。同時我們也應(yīng)該建立起自己的防護措施，以抵抗外來信息的侵入，保護我們的信息不受攻擊和破壞。
(2)計算機病毒及它的防范措施：
計算機病毒是一組通過復制自身來感染其它軟件的程序。當程序運行時，嵌入的病毒也隨之運行并感染其它程序。一些病毒不帶有惡意攻擊性編碼，但更多的病毒攜帶毒碼，一旦被事先設(shè)定好的環(huán)境激發(fā)，即可感染和破壞。
<一>、病毒的入侵方式
1．無線電方式。主要是通過無線電把病毒碼發(fā)射到對方電子系統(tǒng)中。此方式是計算機病毒注入的最佳方式，同時技術(shù)難度也最大。可能的途徑有：①直接向?qū)Ψ诫娮酉到y(tǒng)的無線電接收器或設(shè)備發(fā)射，使接收器對其進行處理并把病毒傳染到目標機上。②冒充合法無線傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的或使用標準的無線電傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，發(fā)射病毒碼，使之能夠混在合法傳輸信號中，進入接收器，進而進人信息網(wǎng)絡(luò)。③尋找對方信息系統(tǒng)保護最差的地方進行病毒注放。通過對方未保護的數(shù)據(jù)鏈路，將病毒傳染到被保護的鏈路或目標中。
2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和軟件中，然后把此硬件和軟件直接或間接交付給對方，使病毒直接傳染給對方電子系統(tǒng)，在需要時將其激活，達到攻擊目的。這種攻擊方法十分隱蔽，即使芯片或組件被徹底檢查，也很難保證其沒有其他特殊功能。目前，我國很多計算機組件依賴進口，困此，很容易受到芯片的攻擊。
3．后門攻擊方式。后門，是計算機安全系統(tǒng)中的一個小洞，由軟件設(shè)計師或維護人發(fā)明，允許知道其存在的人繞過正常安全防護措施進入系統(tǒng)。攻擊后門的形式有許多種，如控制電磁脈沖可將病毒注入目標系統(tǒng)。計算機入侵者就常通過后門進行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。
4．數(shù)據(jù)控制鏈侵入方式。隨著因特網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計算機病毒通過計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制鏈侵入成為可能。使用遠程修改技術(shù)，可以很容易地改變數(shù)據(jù)控制鏈的正常路徑。
<二>病毒攻擊的防范的對策
1．建立有效的計算機病毒防護體系。有效的計算機病毒防護體系應(yīng)包括多個防護層。一是訪問控制層；二是病毒檢測層；三是病毒遏制層；四是病毒清除層；五是系統(tǒng)恢復層；六是應(yīng)急計劃層。上述六層計算機防護體系，須有有效的硬件和軟件技術(shù)的支持，如安全設(shè)計及規(guī)范操作。
2．嚴把收硬件安全關(guān)。國家的機密信息系統(tǒng)所用設(shè)備和系列產(chǎn)品，應(yīng)建立自己的生產(chǎn)企業(yè)，實現(xiàn)計算機的國產(chǎn)化、系列化；對引進的計算機系統(tǒng)要在進行安全性檢查后才能啟用，以預防和限制計算機病毒伺機入侵。
3．防止電磁輻射和電磁泄露。采取電磁屏蔽的方法，阻斷電磁波輻射，這樣，不僅可以達到防止計算機信息泄露的目的，而且可以防止“電磁輻射式”病毒的攻擊。
4．加強計算機應(yīng)急反應(yīng)分隊建設(shè)。應(yīng)成立自動化系統(tǒng)安全支援分隊，以解決計算機防御性的有關(guān)問題。
很多公司都有因為電腦被入侵而遭受嚴重經(jīng)濟損失的慘痛經(jīng)歷，不少普通用戶也未能避免電腦被破壞的厄運，造成如此大損失的并不一定都是技術(shù)高超的入侵者所為，小小的字符串帶給我們的損失已經(jīng)太多。因此，如果你是數(shù)據(jù)庫程序開發(fā)人員、如果你是系統(tǒng)級應(yīng)用程序開發(fā)人員、如果你是高級計算機用戶、如果你是論壇管理人員......請密切注意有關(guān)字符漏洞以及其他各類漏洞的最新消息及其補丁，及時在你的程序中寫入防范最新字符漏洞攻擊的安全檢查代碼并為你的系統(tǒng)安裝最新的補丁會讓你遠離字符帶來的危險。經(jīng)常殺毒，注意外來設(shè)備在計算機上的使用和計算機對外網(wǎng)的鏈接。也可以大大有效的避免計算機被攻擊。
<五>總結(jié)
在學了計算科學導論之后，讓我更深入的了解了我將來要從事的學科。計算科學導論指導著我們該怎么學習計算機。讓我更清楚的知道我們信息安全專業(yè)的方向。正如計算科學這座大樓一樣，在不斷的成長。信息安全也必將隨著網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展而更多的被人們重視。總之學習了這門課之后讓我受益匪淺，也知道自己應(yīng)該好好努力，爭取在自己的專業(yè)領(lǐng)域上有所成就。
參考文獻：
1、《計算科學導論》（第三版），趙志琢著，科學出版社2004版
