引論：我們?yōu)槟砹?3篇計(jì)算機(jī)圖形學(xué)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)是利用計(jì)算機(jī)研究圖形的表示、生成、處理，顯示的科學(xué)。經(jīng)過30多年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中最為活躍的分支之一，并得到廣泛的應(yīng)用。1950年，第一臺(tái)圖形顯示器作為美國麻省理工學(xué)院（MIT）旋風(fēng)一號(hào)——（Whirlwind）計(jì)算機(jī)的附件誕生．該顯示器用一個(gè)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(gè)50年代，只有電子管計(jì)算機(jī)，用機(jī)器語言編程，主要應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，為這些計(jì)算機(jī)配置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)處于準(zhǔn)備和醞釀時(shí)期，并稱之為：“被動(dòng)式”圖形學(xué)。

2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在曲面造型技術(shù)中的應(yīng)用

曲面造型技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，主要研究在計(jì)算機(jī)圖象系統(tǒng)的環(huán)境下對(duì)曲面的表示、設(shè)計(jì)、顯示和分析。它肇源機(jī)、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(jì)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(jì)算機(jī)圖形顯示對(duì)于真實(shí)性、實(shí)時(shí)性和交互性要求的日益增強(qiáng)，隨著幾何設(shè)計(jì)對(duì)象向著多樣性、特殊性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)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(kuò)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(diǎn)或權(quán)因子來局部改變曲面形狀，至多利用層次細(xì)化模型在曲面特定點(diǎn)進(jìn)行直接操作；一些簡單的基于參數(shù)曲線的曲面設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)動(dòng)畫業(yè)和實(shí)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(xué)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(duì)應(yīng)關(guān)系或基于圖象形態(tài)學(xué)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(xì)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(dòng)逼真的特征動(dòng)畫和雕塑曲面的設(shè)計(jì)加工中如魚得水，得到了高度的運(yùn)用。

3在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）的應(yīng)用

這是一個(gè)最廣泛，最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign，CAD）是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能力，輔助知識(shí)勞動(dòng)者進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，以達(dá)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(jì)算機(jī)科學(xué)與工程設(shè)計(jì)方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學(xué)科。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展是與計(jì)算機(jī)軟件、硬件技術(shù)的發(fā)展和完善，與工程設(shè)計(jì)方法的革新緊密相關(guān)的。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的迫切需要。CAD技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個(gè)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(jī)床、汽車、飛機(jī)、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(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程要經(jīng)過概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化、仿真模擬等幾個(gè)主要階段。同時(shí)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)將并行工程的概念引入到整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，在設(shè)計(jì)階段就對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)前先進(jìn)的CAD應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)將設(shè)計(jì)、繪圖、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一個(gè)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(yùn)行在圖形工作站平臺(tái)上。在PC平臺(tái)上運(yùn)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(dāng)?shù)氖袌觥?/p>

3．2工程設(shè)計(jì)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(gè)方面：①建筑設(shè)計(jì)，包括方案設(shè)計(jì)、三維造型、建筑渲染圖設(shè)計(jì)等。②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括有限元分析、結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)、框/排架結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析等。③設(shè)備設(shè)計(jì)，包括水、電、暖各種設(shè)備及管道設(shè)計(jì)。④城市規(guī)劃、城市交通設(shè)計(jì)，如城市道路、高架、輕軌等。⑤市政管線設(shè)計(jì)，如自來水、污水排放、煤氣等。⑥交通工程設(shè)計(jì)，如公路、橋梁、鐵路等。⑦水利工程設(shè)計(jì)，如大壩、水渠等。⑧其他工程設(shè)計(jì)和管理，如房地產(chǎn)開發(fā)及物業(yè)管理、工程概預(yù)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(jì)工作。目前，CAD技術(shù)已擴(kuò)展到印刷電路板的設(shè)計(jì)（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(jì)制造中大顯身手，并由此大大推動(dòng)了微電子技術(shù)和計(jì)算及技術(shù)的發(fā)展。

3．4仿真模擬和動(dòng)畫制作。應(yīng)用CAD技術(shù)可以真實(shí)地模擬機(jī)械零件的加工處理過程、飛機(jī)起降、船舶進(jìn)出港口、物體受力破壞分析、飛行訓(xùn)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(jì)算機(jī)造型仿真出逼真的現(xiàn)實(shí)世界中沒有的原始動(dòng)物、外星人以及各種場景等，并將動(dòng)畫和實(shí)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(gè)個(gè)激動(dòng)人心的巨片。

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我們現(xiàn)代人生活在各種各樣的信息之中，如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理信息，處理圖形成為了一個(gè)越來越重要的課題。本論文所要介紹的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的熱門領(lǐng)域之一，它是同電子硬件和計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)也得到了很快的發(fā)展。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門實(shí)用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生、顯示以及處理圖形界面的知識(shí)體系。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)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(gè)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(jìn)行交流。

1.2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究熱點(diǎn)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究以下三個(gè)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(xué)熱點(diǎn)研究的內(nèi)容，主要是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、可視化、三維立體的重建等等。

由于在一個(gè)圖形應(yīng)用或圖形軟件中要大量重復(fù)調(diào)用這些基礎(chǔ)算法，因此在這方面的任何進(jìn)步都會(huì)對(duì)整個(gè)圖形系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)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(gè)進(jìn)步對(duì)解決圖形技術(shù)所面臨的存儲(chǔ)、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(jì)算機(jī)圖形學(xué)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(duì)凸多邊形的。裁剪方法主要可以分為四個(gè)方法：中點(diǎn)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)中很重要的一種算法。CS算法對(duì)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?cè)谑褂肅S算法的時(shí)候，需要判斷線段兩端端點(diǎn)的編碼，進(jìn)而判斷窗口和線段之間的位置關(guān)系，這種算法的缺點(diǎn)是對(duì)于判斷所做的工作比其他算法多。端點(diǎn)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(diǎn)算法是基于硬件實(shí)現(xiàn)的。重點(diǎn)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(duì)于窗內(nèi)和窗外這兩種情況，中點(diǎn)算法和CS算法的處理方法相同；對(duì)于第三種情況，中點(diǎn)算法簡單地將線段分成兩段。中點(diǎn)算法是基于硬件的，所以算法比較簡單，相對(duì)于用軟件來實(shí)現(xiàn)，更偏重于用硬件來實(shí)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(huì)將交點(diǎn)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(diǎn)積是否大于零。CB算法會(huì)取上組部分最小的交點(diǎn)以及下組最大的交點(diǎn)，作為可見部分的端點(diǎn)。由于CB算法更適用于一般情況，所以CB算法的運(yùn)算更加復(fù)雜。

（4）梁B算法在四種方法中，運(yùn)算速度最快。但是在某些特殊情況下，梁B算法也需要進(jìn)行大量的運(yùn)算。

四種基礎(chǔ)算法的適用情況，如表2-1所示。

2.2 逐點(diǎn)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(diǎn)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(xiàng)非?；A(chǔ)性的研究課題。

科學(xué)家最開始采用幾何算法作為繪圖算法，這是因?yàn)橐郧暗膱D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(gè)點(diǎn)，采取直線的方法連接。但是由于步長很小，我們實(shí)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(diǎn)：運(yùn)算量非常大而且繪制不夠精細(xì)。

不同于曲線的幾何算法，像素級(jí)生成算法是一種全新的基于計(jì)算機(jī)的算法，這種算法主要分成兩種。第一種是對(duì)參數(shù)方程進(jìn)行求導(dǎo)，進(jìn)而計(jì)算出小于或等于一個(gè)像素迭代步長的距離的點(diǎn)。這類算法的優(yōu)點(diǎn)是能夠適用于大多數(shù)曲線的繪制；這類算法的缺點(diǎn)是計(jì)算量很大，而且會(huì)造成多余的計(jì)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(gè)像素中最近的點(diǎn)。正是由于采用了這種原理進(jìn)行曲線繪制，所以曲線的誤差在一個(gè)像素范圍內(nèi)。這類算法的優(yōu)點(diǎn)是速度快，因?yàn)槊恳淮蔚牟介L都是一個(gè)像素點(diǎn)的距離；這類算法的缺點(diǎn)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(jì)算機(jī)處理信息，處理圖形成為了一個(gè)越來越重要的課題。本論文主要介紹了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，以及兩種基礎(chǔ)算法：多邊形裁剪算法和逐點(diǎn)生成算法。對(duì)于這些基礎(chǔ)算法的研究，對(duì)提高計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)系能具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]高云 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)若干基礎(chǔ)算法的研究[J] 沈陽工業(yè)大學(xué)，2002.

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計(jì)算機(jī)圖形學(xué)一個(gè)主要的目的就是要利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生令人賞心悅目的真實(shí)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(jì)算在假想的光源、紋理、材質(zhì)屬性下的光照明效果。所以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與另一門學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系。事實(shí)上，圖形學(xué)也把可以表示幾何場景的曲線曲面造型技術(shù)和實(shí)體造型技術(shù)作為其主要的研究內(nèi)容。同時(shí)，真實(shí)感圖形計(jì)算的結(jié)果是以數(shù)字圖象的方式提供的，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也就和圖像處理有著密切的關(guān)系。

圖形與圖像兩個(gè)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(jì)算機(jī)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(qiáng)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容非常廣泛，如圖形硬件、圖形標(biāo)準(zhǔn)、圖形交互技術(shù)、光柵圖形生成算法、曲線曲面造型、實(shí)體造型、真實(shí)感圖形計(jì)算與顯示算法、非真實(shí)感繪制，以及科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、自然景物仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（Computer Graphics，簡稱CG）是研究怎樣用計(jì)算機(jī)表示、生成、處理和顯示圖形的一門學(xué)科。簡單地說，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要是研究怎樣運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的表示以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)圖形的計(jì)算、處理和顯示等相關(guān)原理與算法。隨著數(shù)字化娛樂時(shí)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(tái)，多方面引入了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)的技術(shù)，借以來推動(dòng)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)在群眾文化工作中的應(yīng)用。

1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)豐富了群眾文化的表現(xiàn)內(nèi)容

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)成為各個(gè)領(lǐng)域中加強(qiáng)信息理解與傳遞的重要技術(shù)和工具。同時(shí)計(jì)算機(jī)圖形無論是硬件還是軟件的盛大生產(chǎn)，對(duì)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(tái)，應(yīng)科技發(fā)展的需求，開始廣泛運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。如：運(yùn)用CAD技術(shù)進(jìn)行動(dòng)畫制作、仿真模擬；即：運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的CAD技術(shù)真實(shí)的模擬一些教育實(shí)踐案例、法律小故事、交通故事、群眾熱點(diǎn)事情重現(xiàn)等，加強(qiáng)對(duì)群眾經(jīng)濟(jì)、法律、教育等知識(shí)的滲透，同時(shí)還運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的造型仿真技術(shù)再現(xiàn)原始動(dòng)物、外星人等各種場景等等，還可以將群眾配以實(shí)際的背景運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)大放異彩，制作出群眾自己的電影巨片。此外，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的科學(xué)計(jì)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(xué)、氣象科學(xué)、天體物理、分析生物學(xué)等等，充實(shí)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)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(jì)發(fā)展迅猛，人民群眾的生活水平也越來越高，連帶著對(duì)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(tái)演出、會(huì)議、報(bào)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(duì)群眾文化館的發(fā)展來說是機(jī)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(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)技術(shù)。如：文化館采取多媒體計(jì)算機(jī)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(gè)過程都可以以數(shù)碼方式進(jìn)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(yùn)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(shí)現(xiàn)擴(kuò)聲。能夠?yàn)槿罕娢幕顒?dòng)的順利開展提供有保障的后盾力量。同時(shí)，媒體矩陣還可以隨時(shí)執(zhí)行替換功能，文化館工作人員可以根據(jù)實(shí)際需求隨時(shí)修改或者添加諸如：調(diào)音臺(tái)、眼分音器、自動(dòng)音壓控制器、信號(hào)分配器等設(shè)備。群眾文化娛樂活動(dòng)大都是通過聲音來組織、引導(dǎo)群眾開展的，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的技術(shù)能夠?qū)⒁纛l處理帶到一個(gè)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(qiáng)對(duì)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(duì)國民進(jìn)行循序漸進(jìn)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(shí)，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?yàn)橛?jì)算機(jī)形式輕內(nèi)涵而導(dǎo)致主流藝術(shù)缺乏文化深度的社會(huì)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(rèn)識(shí)中國的現(xiàn)在和過去，從而實(shí)現(xiàn)文化傳承，打造民族藝術(shù)精品。

3 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)拓展了群眾文化的宣傳途徑

群眾文化工作是對(duì)外宣傳的窗口，更是當(dāng)?shù)乩习傩者M(jìn)行文化信息交流、傳播的平臺(tái)?，F(xiàn)如今是數(shù)字化時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)成為人們生活的重要組成部分，群眾文化運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)的特性實(shí)現(xiàn)高速度、高質(zhì)量的宣傳，進(jìn)而推動(dòng)群眾文化的繁榮發(fā)展。如：建設(shè)一個(gè)具有當(dāng)?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?yàn)g覽文化信息，通過留言板、email、QQ、MSN等工具進(jìn)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(xí)俗等運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)知識(shí)建設(shè)了一個(gè)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(dòng)展示等等內(nèi)容，同時(shí)，將各地市級(jí)、縣級(jí)群文網(wǎng)站的鏈接也成立一個(gè)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(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)將群眾文化活動(dòng)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(dòng)群眾文化形成全球化的宣傳、互動(dòng)、交流新格局。

群眾文化是人們生活?yuàn)蕵匪豢扇鄙俚?，而人們運(yùn)用計(jì)算機(jī)生活?yuàn)蕵?、運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等等成為發(fā)展的必然趨勢。計(jì)算機(jī)圖形以其科學(xué)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?？梢哉f，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)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(xiàn)：

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1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡史

1950年，第一臺(tái)圖形顯示器作為美國麻省理工學(xué)院(MIT)旋風(fēng)號(hào)—(Whirlwind)計(jì)算機(jī)的附件誕生了。該顯示器用一個(gè)類似示波的陰極射線管(CRT)來顯示一些簡單的圖形。在整個(gè)50年代，只有子管計(jì)算機(jī)，用機(jī)器語言編程，主要應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，為這些計(jì)算機(jī)置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)處于準(zhǔn)備和醞釀時(shí)期并稱之為：“被動(dòng)式”圖形學(xué)。1963年，伊凡•蘇澤蘭在麻省理工學(xué)院發(fā)表了名為《畫板》的博士論文，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的正式誕生。此前的計(jì)算機(jī)主要是符號(hào)處理系統(tǒng)，自從有了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，計(jì)算機(jī)可以部分地表現(xiàn)人的右腦功能了，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的建立意義重大。

2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用

2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造

CAN/CAN是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在工業(yè)界最廣泛，最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)被用來進(jìn)行土建工程，機(jī)械結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)飛機(jī)、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(shí)，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(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，產(chǎn)品和工程的相關(guān)圖形進(jìn)行人—機(jī)交互設(shè)計(jì)和修改，經(jīng)過反復(fù)的選代設(shè)計(jì)，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(jì)算機(jī)圖形學(xué)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(jìn)行異地異構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)，已成為CAD領(lǐng)域最熱門的課題之一?，F(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)已不再是一個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)孤立的技術(shù)問題，而是綜合了產(chǎn)品各個(gè)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(gè)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(duì)這些信息進(jìn)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(duì)應(yīng)的三維形體，恢復(fù)形體的點(diǎn)、線、面及其拓?fù)潢P(guān)素，從而實(shí)現(xiàn)形體的重建。

2.2科學(xué)計(jì)算可視化

目前科學(xué)計(jì)算可視化廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，流體力學(xué)，有限元分析，氣象分析當(dāng)中。尤其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可視化有著廣闊的發(fā)展前途。依靠精密機(jī)械做腦部手術(shù)是目前醫(yī)學(xué)上很熱門的課題，而這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)則是可視化。當(dāng)我們做腦部手術(shù)時(shí)，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(zhǔn)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(shí)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(xì)的分析就可以清晰的預(yù)見幾天后的天氣情況。

2.3圖形實(shí)時(shí)繪制與自然景物仿真

重現(xiàn)真實(shí)世界的場景叫做真實(shí)感繪制。真實(shí)感繪制主要是模擬真實(shí)物體的物理屬性，簡單的說就是物體的形狀，光學(xué)性質(zhì)，表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對(duì)位置，遮擋關(guān)系等等。在自然景物仿真這項(xiàng)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(shí)感。自然景物仿真在幾何圖形、廣告影視、指揮控制，科學(xué)計(jì)算等方面應(yīng)用范圍很廣。除了建造計(jì)算機(jī)可實(shí)現(xiàn)的逼真物理模型外，真實(shí)感繪制還有一個(gè)研究重點(diǎn)是研究加速算法，力求能在最短的時(shí)間內(nèi)繪制出最真實(shí)的場景。

2.4計(jì)算機(jī)動(dòng)畫

隨著計(jì)算機(jī)圖形和計(jì)算機(jī)硬件的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫應(yīng)運(yùn)而生。事實(shí)上動(dòng)畫也只是生成一幅幅靜態(tài)的圖象，但是每一幅都是對(duì)前一幅小部分修改，如何修改便是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的研究內(nèi)容，這樣，當(dāng)這些連續(xù)播放時(shí)，整個(gè)場景就動(dòng)起來。

早期的計(jì)算機(jī)動(dòng)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(shí)2個(gè)關(guān)健幀就被有機(jī)的結(jié)合起來了。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫內(nèi)容豐富多彩，生成動(dòng)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(jì)算機(jī)動(dòng)畫生成方法。這是一種嶄新的方法，該方法大量運(yùn)用彈性力學(xué)和流體力學(xué)的方程進(jìn)行計(jì)算，力求使動(dòng)畫過程體現(xiàn)出最適合真實(shí)世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。然而要真正到達(dá)真實(shí)運(yùn)動(dòng)是很難的，比如人的行走或跑步，要實(shí)現(xiàn)很自然的人走路的畫面，計(jì)算機(jī)方程非常復(fù)雜和計(jì)算量極大，基于物理模型的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫還有許多內(nèi)容需要進(jìn)一步研究。

2.5計(jì)算機(jī)藝術(shù)

篇5

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門理論與實(shí)驗(yàn)并重的學(xué)科。從理論方面看，該學(xué)科主要涉及與圖形相關(guān)的概念和算法，和數(shù)

學(xué)、物理等相關(guān)學(xué)科的關(guān)系緊密，學(xué)起來有一定的難度。而實(shí)驗(yàn)是理論教學(xué)的深化與補(bǔ)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(shí)驗(yàn)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，而且對(duì)于建立學(xué)生自信心、培養(yǎng)學(xué)生興趣也起至關(guān)重要的作用。學(xué)生對(duì)該課程是既喜歡又擔(dān)心學(xué)起來難度太大，如何上好第一次課，改變學(xué)生的態(tài)度，如何安排教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使學(xué)生既易于接受又能反映計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和最新知識(shí)。本文針對(duì)這些問題，結(jié)合教學(xué)中的實(shí)際情況淺談一下自己的看法和體會(huì)。

1課程內(nèi)容介紹

在多數(shù)人的印象中，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和其它專業(yè)課相比較，數(shù)學(xué)公式太多，難以學(xué)習(xí)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(dòng)畫的基礎(chǔ)，很多學(xué)生又想接觸它。如何加強(qiáng)學(xué)生的這個(gè)念

頭，第一次課非常關(guān)鍵，它在很大程度上決定了學(xué)生是否選學(xué)這門課。圖形學(xué)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(xué)之父”的Sutherland博士論文答辯時(shí)，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(gè)動(dòng)畫短片或游戲片段出發(fā)，將所涉及的圖形學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通起來。因?yàn)樵跊]學(xué)習(xí)圖形學(xué)之前，學(xué)生很難建立圖形學(xué)知識(shí)和游戲動(dòng)畫之間的聯(lián)系。他們只知道圖形學(xué)理論很抽象，游戲動(dòng)畫很容易吸引學(xué)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(xué)的相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生在不知不覺中了解圖形學(xué)，接受圖形學(xué)。這樣輕松建立了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，也解答了學(xué)生學(xué)有何用的疑問。

現(xiàn)以動(dòng)畫短片《棋逢敵手》(Geri's Game)為例來說明如何引出圖形學(xué)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(dòng)，動(dòng)畫效果惟妙惟肖，很具吸引力。學(xué)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(dǎo)向一一解釋給學(xué)生。Geri老頭采用的是一種稱為Catmull－Clark的細(xì)分曲面造型技術(shù)，在造型之前需要準(zhǔn)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(gè)實(shí)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(shí)物的表面數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量大，而且?guī)в性胍?，所以需要做去噪，簡化等處理。簡化后得到Geri老頭的表面骨架，然后再采用細(xì)分曲面造型技術(shù)獲取光滑逼真的模型。細(xì)分造型是一種逐層加細(xì)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(dāng)圖形距離我們較遠(yuǎn)時(shí)可以選擇精度不高的(a)圖形，而較近時(shí)選擇(c)圖形。在游戲動(dòng)畫方面，對(duì)速度要求高，而對(duì)圖形逼真性的要求相對(duì)低，這時(shí)可以選擇數(shù)據(jù)量小的圖形。這樣通過圖形展示給學(xué)生以感性的認(rèn)識(shí)，一方面易于接受，易于理解，另一方面也能增加學(xué)習(xí)的興趣。另外，形象逼真的圖形采用真實(shí)感繪制技術(shù)，場景遠(yuǎn)近變化利用了圖形變換的知識(shí)等等。一個(gè)短篇，基本上把圖形學(xué)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(dòng)的圖形動(dòng)畫介紹給學(xué)生。實(shí)際上，在圖形學(xué)授課的各個(gè)環(huán)節(jié)，為了調(diào)節(jié)枯燥的數(shù)學(xué)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(xué)，在這方面，圖形學(xué)應(yīng)該更有優(yōu)勢。

2理論與實(shí)踐并重

對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)這樣的專業(yè)課而言，理論的學(xué)習(xí)離不開實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。抽象的理論，乏味的數(shù)學(xué)公式，如果不和實(shí)驗(yàn)結(jié)合，學(xué)生是體會(huì)不到學(xué)習(xí)樂趣的。通過實(shí)驗(yàn)，所學(xué)的知識(shí)得以鞏固，枯燥的算法與生動(dòng)的圖形之間建立聯(lián)系。學(xué)生的興趣也是通過實(shí)驗(yàn)建立起來的。每次實(shí)驗(yàn)報(bào)告，我都會(huì)要求學(xué)生寫下心得體會(huì)，從報(bào)告可以看出，多數(shù)學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中找到快樂，能夠通過實(shí)驗(yàn)建立自信心，成就感。他們說做實(shí)驗(yàn)很受鍛煉，知識(shí)掌握的也更牢固。當(dāng)然有的學(xué)生也提到，做實(shí)驗(yàn)是一件非常辛苦的事情，特別是沒有思路或者找不到錯(cuò)誤時(shí)，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(huì)。

由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是專業(yè)限選課，學(xué)時(shí)不多。我們一般安排32個(gè)上課學(xué)時(shí)和16個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。為了增加學(xué)生的知識(shí)面，我們的實(shí)驗(yàn)是在Sun工作站Solaris操作系統(tǒng)下采用gcc編譯器進(jìn)行，編程時(shí)調(diào)用OpenGL庫中的圖形函數(shù)。通常安排4個(gè)學(xué)時(shí)熟悉這些內(nèi)容。這樣根據(jù)剩余學(xué)時(shí)安排五個(gè)小實(shí)驗(yàn)：直線生成、裁剪、幾何變換、曲線生成以及真實(shí)感圖形繪制，還有一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)：做一個(gè)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(xué)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(shí)驗(yàn)一般要求實(shí)現(xiàn)線段裁剪算法，算法易于實(shí)現(xiàn)，考慮到易操作性，采用交互式的畫線方式，即以鼠標(biāo)點(diǎn)擊繪圖區(qū)的位置確定線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)，其中涉及消息映射和屏幕坐標(biāo)到世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)化等相關(guān)知識(shí)。幾何變換幾乎在每個(gè)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(fù)合變換等內(nèi)容。學(xué)生對(duì)三維圖形更感興趣，尤其是較復(fù)雜的圖形。在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常先介紹一些三維圖形的相關(guān)知識(shí)，包括幾何圖形表示、存儲(chǔ)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(xué)生實(shí)現(xiàn)三維圖形的幾何變換。另外，考慮到該實(shí)驗(yàn)包括幾個(gè)操作，增加了菜單選擇功能。曲線曲面也是圖形學(xué)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(xué)生根據(jù)自己的理解選擇不同的方法實(shí)現(xiàn)。在曲線生成的基礎(chǔ)上，增加鼠標(biāo)拖動(dòng)控制點(diǎn)改變曲線曲面形狀的功能。真實(shí)感實(shí)驗(yàn)是為了增加學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)生感覺到圖形學(xué)功能很強(qiáng)大，一些看似復(fù)雜的效果實(shí)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(shí)驗(yàn)報(bào)告我也鼓勵(lì)學(xué)生做一些自己感興趣的東西，比如有的學(xué)生對(duì)游戲很感興趣，基礎(chǔ)也較好，想做一個(gè)小游戲，我是完全許可的。應(yīng)該來說，安排的實(shí)驗(yàn)任務(wù)重，覆蓋內(nèi)容多，在有限學(xué)時(shí)內(nèi)完成這些實(shí)驗(yàn)是不可能的，需要學(xué)生在課外做許多準(zhǔn)備工作。而且，有些知識(shí)點(diǎn)較難，學(xué)生難以消化。針對(duì)這種情況，實(shí)驗(yàn)部分也分了解和掌握兩種情況，這樣做的一個(gè)目的就是想增加學(xué)生的知識(shí)面。

3教學(xué)內(nèi)容安排

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)知識(shí)更新快，內(nèi)容深而廣，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)安排教學(xué)內(nèi)容，使講解的知識(shí)難度適中，既兼顧基礎(chǔ)知識(shí)又可以反映計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的最新成果和技術(shù)，同時(shí)，既兼顧理論又兼顧實(shí)驗(yàn)。另外，在學(xué)生可以接受的情況下盡可能介紹三維知識(shí)。

我們的教學(xué)內(nèi)容主要分這幾部分內(nèi)容：光柵圖形學(xué)，圖形變換，幾何造型，真實(shí)感圖形繪制。而且，各部分內(nèi)容貫穿OpenGL的相關(guān)知識(shí)。前兩部分比較基礎(chǔ)，內(nèi)容相對(duì)簡單，課時(shí)盡可能安排緊湊，理論講的相對(duì)深入。但是對(duì)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(xué)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(duì)于曲線，如果講得比較深入，對(duì)于基礎(chǔ)不好的學(xué)生來說也難以接受。我曾嘗試采用分段多項(xiàng)式的形式推導(dǎo)B樣條基函數(shù)，不少同學(xué)聽得很費(fèi)力，甚至影響后面知識(shí)的學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在講這部分內(nèi)容時(shí)，我只是介紹基函數(shù)的由來，告訴學(xué)生基函數(shù)是根據(jù)曲線的性質(zhì)和定義推導(dǎo)出來的，不是隨隨便便指定的，這樣學(xué)生比較容易接受。實(shí)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(diǎn)。目前比較流行的曲線造型技術(shù)是細(xì)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(xì)分和四點(diǎn)插值細(xì)分等典型算法介紹給學(xué)生，介紹他們的特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)。真實(shí)感圖形繪制部分，涉及數(shù)學(xué)、物理、心理學(xué)等方面的知識(shí)，理論較深，不太適合本科生學(xué)習(xí)。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(shí)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(xué)習(xí)的興趣，另一方面讓他們意識(shí)到，有些知識(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)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(xué)內(nèi)容談了自己的見解和體會(huì)，目的在于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在易于接受的情況下學(xué)到更多有用的知識(shí)。實(shí)踐表明方法具有一定的可行性，普遍學(xué)生反映，通過課程的學(xué)習(xí)體會(huì)到了圖形學(xué)的博大精深，增加了圖形學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。但也有部分同學(xué)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(xué)時(shí)內(nèi)更好地組織教學(xué)，還有待進(jìn)一步探討。相信通過學(xué)習(xí)、思考和實(shí)踐可以做得更好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐榮錫,汪嘉業(yè),彭群生. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教程(修訂版)[M]. 北京:科學(xué)出版社,2000.

篇6

核心期刊在發(fā)表的時(shí)候，大家應(yīng)該都知道它相對(duì)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(huì)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(xì)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(hào)、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(duì)無效，因?yàn)槠诳ǔ０岩恍┚哂邢喈?dāng)水準(zhǔn)，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(xué)術(shù)影響力較正常周期出版的刊物為弱，在評(píng)定中級(jí)以下職稱時(shí)，省級(jí)期刊的增刊大多不被承認(rèn)，但國家級(jí)期刊或核心期刊的增刊往往會(huì)被降級(jí)使用，相當(dāng)于省級(jí)期刊或普通學(xué)術(shù)期刊。

所以在職稱評(píng)審中，一般是不認(rèn)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(rèn)可的，文章也不會(huì)被知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫收錄，因此在評(píng)職稱中是不能發(fā)揮作用的，建議作者不要發(fā)表增刊，評(píng)職稱晉升最好發(fā)表正刊，正刊發(fā)表確實(shí)不易，尤其核心期刊，但是作者只要做足充分的準(zhǔn)備也是可以順利發(fā)表的。

核心期刊推薦：《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》(月刊)創(chuàng)刊于1989年，是由中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)主辦的我國CAD和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域第一個(gè)公開出版的學(xué)術(shù)刊物。該刊以快速傳播CAD與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)為目的，刊登有創(chuàng)新的學(xué)術(shù)論文，報(bào)導(dǎo)最新科研成果和學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，及時(shí)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(xué)；教學(xué)模式；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

雙語教學(xué)是目前教學(xué)改革深入發(fā)展的熱點(diǎn)，一方面可以滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的需求，另一方面能夠不斷地提高學(xué)校的競爭力。信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)主要涉及數(shù)學(xué)和信息處理技術(shù)兩個(gè)主要知識(shí)范疇，對(duì)該專業(yè)進(jìn)行課程的系列化雙語教學(xué)，需要逐步推進(jìn)和總結(jié)其實(shí)踐過程和經(jīng)驗(yàn)。

1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程雙語教學(xué)的實(shí)施目標(biāo)

雙語教學(xué)指教師同時(shí)使用英語和漢語兩種語言進(jìn)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(shí)的主導(dǎo)性，使學(xué)生通過外語語言工具學(xué)好專業(yè)課程知識(shí)，營造使用外語進(jìn)行學(xué)術(shù)思考和語言交流的環(huán)境，要求學(xué)生能準(zhǔn)確全面地理解原版教材內(nèi)容，提升學(xué)生運(yùn)用中英文進(jìn)行新課程專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的能力，使他們能在課堂上聽懂專業(yè)知識(shí)，用英文完成作業(yè)練習(xí)、階段性考試、期末考試、小型研究報(bào)告撰寫和課程設(shè)計(jì)等教學(xué)內(nèi)容，力求教學(xué)內(nèi)容與國際接軌，以開拓學(xué)生專業(yè)知識(shí)面的深度和廣度。

雙語教學(xué)的最終目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生使用母語和外語進(jìn)行思維交流。信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程實(shí)行雙語教學(xué)，要求學(xué)生不僅要具備在數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的學(xué)科專業(yè)知識(shí)和較強(qiáng)的編程能力，還應(yīng)具備較強(qiáng)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(xué)和計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的主要理論和技術(shù)，使學(xué)生具備用新的語言媒介去獲取新知識(shí)和技術(shù)的能力，為培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的國際性人才奠定基礎(chǔ)。

2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程雙語教學(xué)的實(shí)施

組織和實(shí)施好雙語教學(xué)是一個(gè)復(fù)雜的過程，它涉及教材的合理選擇和利用、教學(xué)計(jì)劃的合理執(zhí)行、教學(xué)模式的合理選擇、教師師資水平培養(yǎng)提高和教學(xué)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(xué)的實(shí)施的一個(gè)重要因素，因此應(yīng)根據(jù)本專業(yè)學(xué)科的特點(diǎn)及學(xué)生水平選擇教材。教材應(yīng)反映本學(xué)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(xué)知識(shí)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(shí)用價(jià)值的、以外語為表達(dá)媒介的知識(shí)體系。英文教材具有知識(shí)新穎、內(nèi)容豐富、數(shù)據(jù)翔實(shí)、敘述得當(dāng)、強(qiáng)調(diào)實(shí)踐等優(yōu)勢，因而采用原版英文教材是把握雙語教學(xué)質(zhì)量最基本的前提。選擇原版教材要考慮被授課學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)、課文中外語語言表述的難易程度、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用與算法及程序設(shè)計(jì)部分的比例等影響學(xué)習(xí)興趣和理解效率的因素。

教輔材料是實(shí)際教學(xué)情況的適當(dāng)補(bǔ)充和完善。教師在教學(xué)過程中，可分發(fā)歸類成冊(cè)的專業(yè)詞匯對(duì)比手冊(cè)以幫助學(xué)生更好地理解教材，提供主要的知識(shí)點(diǎn)提綱提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

考慮到華東交通大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)高年級(jí)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)知識(shí)已有所掌握，我們選用了偏重于數(shù)學(xué)知識(shí)和算法的英文版《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的算法基礎(chǔ)》，該書系統(tǒng)講解了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)理論和算法，內(nèi)容涉及微積分、離散數(shù)學(xué)、空間幾何、圖論和計(jì)算機(jī)圖像學(xué)的軟硬件知識(shí)，學(xué)生可以從中涉獵到已掌握知識(shí)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的知識(shí)和能力。教學(xué)輔助材料采用華東交通大學(xué)編寫的中文版數(shù)字圖像處理和模式識(shí)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(shí)結(jié)構(gòu)形成互補(bǔ)。

2.2 采用與雙語教學(xué)相適應(yīng)的“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式

雙語的教學(xué)模式依照學(xué)生的理解程度與課程知識(shí)面的覆蓋而靈活調(diào)整，教師與學(xué)生互動(dòng)的教學(xué)方式將溝通相互間的信息交流和對(duì)理解程度的反饋。授課過程中，教師既要考慮到學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和接受能力，又要根據(jù)學(xué)生對(duì)專業(yè)英語的理解程度制定較為靈活的教學(xué)步驟和教學(xué)方法。課程專業(yè)知識(shí)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(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理論知識(shí)和應(yīng)用能力應(yīng)該是隨著課程講授的進(jìn)展而逐步夯實(shí)和提高的，一門課程采用雙語教學(xué)還是母語教學(xué)都不能影響課程知識(shí)面的掌握，而外語媒介的引入和應(yīng)用程度依知識(shí)面的掌握而做合理調(diào)整。在課程講授的最初幾周，教學(xué)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(diǎn)和難點(diǎn)則用中文講解。隨著學(xué)生英語水平的提高和對(duì)教學(xué)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(xué)為主甚至是全英文教學(xué)。在課程學(xué)習(xí)的后期，考慮到應(yīng)用問題的廣泛性和課程復(fù)習(xí)的需要，教師可適當(dāng)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(lì)學(xué)生使用英文，另外，整個(gè)教學(xué)過程中要考慮到學(xué)生對(duì)英文表達(dá)的接受能力，根據(jù)學(xué)生的英語理解程度制定和調(diào)整比較靈活的教學(xué)安排和教學(xué)方法。普通高校信息類、計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的雙語教學(xué)應(yīng)安排在高年級(jí)的學(xué)生中開展，以保證學(xué)生具有一定的專業(yè)知識(shí)和英語基礎(chǔ)，同時(shí)還能通過學(xué)生前期的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)知識(shí)及編程能力彌補(bǔ)其語言理解上的不足和缺陷。

2.3 制定和實(shí)施可彈性執(zhí)行的教學(xué)計(jì)劃

在課程的開始和復(fù)雜內(nèi)容的傳授階段，同樣的教學(xué)內(nèi)容在兩種語言授課的情況下，必然存在一定程度上對(duì)相同教學(xué)內(nèi)容重復(fù)使用兩種語言講解的過程。教師還要考慮學(xué)生在知識(shí)水平和語言能力上的差異，并要保證大多數(shù)學(xué)生能夠理解和掌握所授的教學(xué)內(nèi)容，這在一定程度上影響了計(jì)劃的課程進(jìn)度。因此，教學(xué)計(jì)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(gè)教學(xué)計(jì)劃中，前期講授的內(nèi)容應(yīng)該少而精，這個(gè)階段是學(xué)生的語言應(yīng)用適應(yīng)調(diào)整期；教學(xué)計(jì)劃中期講授的內(nèi)容應(yīng)該控制在一般難度水平，這個(gè)階段教師除了講授具體的知識(shí)內(nèi)容外，還需對(duì)外語語言在課程中的應(yīng)用方法和技巧作一個(gè)引導(dǎo)式的總結(jié)，如外文教材科技知識(shí)描述的一般方式及對(duì)教學(xué)過程涉及的專業(yè)單詞進(jìn)行分類和總結(jié)，或?qū)I(yè)單詞分為數(shù)學(xué)類、幾何形狀類和算法類等，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的語言應(yīng)用方法有個(gè)不斷完善的過程；教學(xué)計(jì)劃后期講授的內(nèi)容則可控制在用單一外語講授知識(shí)內(nèi)容的程度上，因?yàn)檫@個(gè)階段的學(xué)生已適應(yīng)雙語教學(xué)的環(huán)境和教學(xué)方式，所以主要是加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)和第二外語的使用；在教學(xué)計(jì)劃最后講授的內(nèi)容安排上則要著重于課程知識(shí)點(diǎn)的算法實(shí)現(xiàn)和工程應(yīng)用上，本階段是學(xué)生雙語教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用階段，重點(diǎn)應(yīng)放在培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)查詢和研討論文的寫作上，這一階段也是課程內(nèi)容復(fù)結(jié)階段，此時(shí)的授課內(nèi)容和研討專題的難易程度由具體的教學(xué)效果而做出適時(shí)調(diào)整。

在每一教學(xué)單元和階段性教學(xué)過程中，授課內(nèi)容多少可以依照課堂教學(xué)的實(shí)際情況而確定，如在講授圖形區(qū)域填充的內(nèi)容時(shí)，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(shí)驗(yàn)分析讓學(xué)生知道這種算法的運(yùn)算速度慢和要求堆棧大等不足，進(jìn)而引入掃描線種子填充的算法和各種相應(yīng)的改進(jìn)算法，由此分析各種算法的運(yùn)行效率和改進(jìn)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(xué)生的接受程度、課堂具體情況和這個(gè)教學(xué)計(jì)劃的執(zhí)行情況而靈活把握。教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)書本中的相關(guān)內(nèi)容要合理取舍，課程中重點(diǎn)內(nèi)容和主要知識(shí)點(diǎn)一定要講得透徹清楚。

2.4 教學(xué)方法和方式的改革

課程試圖采用多種教學(xué)手段和方式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源和方式的優(yōu)勢互補(bǔ)。例如，將文字、動(dòng)畫、聲音、圖像、程序演示等媒體融為一體，通過生動(dòng)活潑的教學(xué)方式使語言種類的使用對(duì)教學(xué)效果的影響降低到一定的程度。

考慮到學(xué)生間英語水平參差不齊，在講課時(shí)應(yīng)注意由淺入深。老師起初適當(dāng)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(xué)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(qiáng)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(shí)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(xué)類、幾何形狀類等進(jìn)行講解和總結(jié)，在整個(gè)教學(xué)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(fù)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(qiáng)調(diào)和總結(jié)也可交替采用中、英文。

在對(duì)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(dòng)畫等方式進(jìn)行輔助講解和演示，同時(shí)多用強(qiáng)調(diào)實(shí)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(duì)不同外語水平的學(xué)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(shí)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(xué)生逐步融入和參與到課程教與學(xué)的過程中。

在課程學(xué)習(xí)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(jìn)行討論分析，對(duì)比論文中已采用的這門課程里的技術(shù)和算法，學(xué)生逐步從課程學(xué)習(xí)到接觸實(shí)際的外文科技資料的雙語使用逐步走向成熟，教師適時(shí)布置該課程的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，要求學(xué)生的設(shè)計(jì)文稿和程序用英文形式完成。

針對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，教師采取算法講解與程序演示相結(jié)合，理論學(xué)習(xí)與源碼編寫相結(jié)合，課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課上機(jī)和課程設(shè)計(jì)相結(jié)合的教學(xué)方式。同時(shí)，借助于課程網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)全部教學(xué)資源上網(wǎng)，教師在網(wǎng)絡(luò)上提供重點(diǎn)內(nèi)容的專題講解和課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的范例，實(shí)現(xiàn)本課程教學(xué)資源的共享，使學(xué)生能夠準(zhǔn)確地理解和觸摸到信息學(xué)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(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的鼓勵(lì)和階段性教學(xué)質(zhì)量把控的手段。本課程在信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)三年級(jí)展開，這一階段的學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)和編程能力，針對(duì)掌握著不同層次的專業(yè)知識(shí)和外語水平的學(xué)生需實(shí)行多元化的評(píng)價(jià)方式以加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和滿足課程教育的基本要求。對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的考核方式應(yīng)體現(xiàn)在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，針對(duì)本課程實(shí)踐性強(qiáng)且算法實(shí)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(diǎn)，需要考查學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)綜合運(yùn)用的實(shí)際能力，采取課堂上編寫小程序、上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)間完成小工程項(xiàng)目和算法改進(jìn)、文獻(xiàn)查詢并撰寫報(bào)告、期終卷面筆試和課程設(shè)計(jì)等階段的考核成績累計(jì)方式，分別在算法設(shè)計(jì)與編程能力、文獻(xiàn)閱讀與創(chuàng)新能力、口語和卷面筆試考核這幾個(gè)方面來評(píng)定學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握和外語應(yīng)用能力。

同時(shí)，合理適當(dāng)?shù)恼n程考核方式和結(jié)果是對(duì)雙語教學(xué)效果的分析與評(píng)價(jià)指標(biāo)，階段性和分項(xiàng)考核也是對(duì)雙語教學(xué)過程的質(zhì)量的階段性控制。通過對(duì)考核結(jié)果的分析比較，教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容難易程度和外語使用量的把控能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整，也是執(zhí)行和修正彈性教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)具體過程。階段性地把握雙語教學(xué)過程中的技術(shù)內(nèi)容的教授和英文使用的程度是對(duì)雙語教學(xué)全過程質(zhì)量的控制。雙語教學(xué)的效率和質(zhì)量通過對(duì)教學(xué)過程和教學(xué)效果評(píng)價(jià)反映在學(xué)生的成績和實(shí)際應(yīng)用能力上。對(duì)雙語教學(xué)效果的考核包含對(duì)學(xué)生的成績?cè)u(píng)定和對(duì)雙語課堂教學(xué)過程及教學(xué)效率的評(píng)價(jià)。通過學(xué)生對(duì)雙語教學(xué)的網(wǎng)上評(píng)價(jià)和作業(yè)完成情況，可反映出學(xué)生對(duì)雙語教學(xué)的質(zhì)量的認(rèn)同程度和對(duì)課程的理解程度。一門課程的考核也是對(duì)該專業(yè)的系列課程考核和評(píng)價(jià)的一部分，更是系列課程開展雙語教學(xué)的體系構(gòu)建和實(shí)施研究的一個(gè)重要方面。

3 雙語教學(xué)的思考與分析

3.1 師資隊(duì)伍的培養(yǎng)

雙語教學(xué)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(xué)要求教師具備數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)系列課程的專業(yè)知識(shí)，還要具備扎實(shí)的外語應(yīng)用能力，并能將這兩方面的知識(shí)靈活地兼顧應(yīng)用。雙語教師在教學(xué)實(shí)踐中要通過合理分配兩種語言的使用率使學(xué)生接受和掌握課程的主要知識(shí)點(diǎn)，在教學(xué)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)把握課程的難點(diǎn)和重點(diǎn)及學(xué)生的可接受程度，在課堂教學(xué)的過程中要揣摩學(xué)生的認(rèn)知心理和理解程度，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方式和兩門語言使用的比率。教師扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)只有通過合適的教學(xué)氛圍和方式才能被學(xué)生所掌握。教師個(gè)體的雙語教學(xué)技能要通過教學(xué)過程逐步提升，系列課程教師隊(duì)伍的形成要通過合理的師資隊(duì)伍培訓(xùn)和培養(yǎng)機(jī)制的建立和傳、幫、帶方法完成，這樣雙語教學(xué)工作就能得到良好開展。

3.2 探索有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的教學(xué)方式

由于學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和外語水平層次差別較大，教師不管采用何種教學(xué)方式，都應(yīng)該考慮到施教對(duì)象的可接受程度等因素。在雙語教學(xué)推廣的初期，教師注重把雙語教學(xué)的目標(biāo)和涉及面控制在一定的高度和廣度，課堂教學(xué)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(shí)。對(duì)于復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)，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(jìn)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(jìn)行分類總結(jié)。隨著學(xué)生對(duì)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(shí)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(jìn)，對(duì)于簡單的概念和理論采用英文解釋，對(duì)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(shí)點(diǎn)。

學(xué)生對(duì)一門課程產(chǎn)生的興趣將使其學(xué)習(xí)過程變得更加主動(dòng)和順利，對(duì)學(xué)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(jì)和職業(yè)規(guī)劃相結(jié)合?？紤]到部分學(xué)生由于外語水平層次缺陷而對(duì)于雙語課程的學(xué)習(xí)與開展有一定的畏難或抵觸情緒，因此雙語課程的教學(xué)一定要控制外語教學(xué)實(shí)施的難度。知識(shí)點(diǎn)傳授的重點(diǎn)和語言理解的難度要逐步推進(jìn)和全面兼顧，使學(xué)生克服對(duì)外語語言的畏難情緒。教師根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知程度來調(diào)整教學(xué)活動(dòng)，在教與學(xué)的互動(dòng)過程中獲得學(xué)生的反饋并提升其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容和語言駕馭的積極性、主動(dòng)性都能發(fā)揮出來，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和參與國際競爭的能力。

在信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的雙語教學(xué)，不但提高了學(xué)生在這門課程中的專業(yè)知識(shí)掌握程度和借助外語媒介進(jìn)行新技術(shù)學(xué)習(xí)的能力，也為以后學(xué)習(xí)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(gè)學(xué)習(xí)方法和途徑。由于注重學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合能力的培養(yǎng)，本課程中運(yùn)用雙語學(xué)習(xí)的方法和能力在后繼課程、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中將得到應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促使本課程在系列化課程雙語教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮更大作用。

4 結(jié)語

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程雙語教學(xué)的成功實(shí)施取決于教學(xué)內(nèi)容的合理調(diào)配，并始終將教學(xué)內(nèi)容中知識(shí)點(diǎn)的傳授放在教學(xué)工作的首要位置。實(shí)踐證明，通過學(xué)生的主動(dòng)參與，專業(yè)課程內(nèi)容的掌握和外語水平同時(shí)均得到提高。我們將在教學(xué)過程中繼續(xù)把更多教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和方法應(yīng)用于相關(guān)專業(yè)的雙語教學(xué)上，更好地為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才探索貢獻(xiàn)力情。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜忠鼎.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2006（3）：10-13.

篇8

隨著三維掃描技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)廣泛應(yīng)用于工業(yè)，機(jī)械，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，三維模型成為一種新多媒體數(shù)據(jù)類型，面對(duì)龐大的三維模型數(shù)據(jù)庫， 幫助用戶快速準(zhǔn)確地獲取所需三維模型，實(shí)現(xiàn)資源重用成為了計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。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(diǎn)問題。同時(shí)絕大多數(shù)三維模型檢索的研究都是針對(duì)通用模型進(jìn)行的. 這也使得對(duì)三維模型特征提取的研究更加復(fù)雜?，F(xiàn)有的三維模型檢索技術(shù)可以分為基于統(tǒng)計(jì)特征、基于拓?fù)浣Y(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(jì)特征的方法通過對(duì)三維模型的某一特征信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得統(tǒng)計(jì)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(jì)特征帶有隨機(jī)性， 檢索性能不穩(wěn)定。基于拓?fù)浜徒Y(jié)構(gòu)分析得到的特征在檢索系統(tǒng)中檢索響應(yīng)時(shí)間較長。基于視圖將三維模型投影成多個(gè)不同視角的二維圖像，再對(duì)二維投影進(jìn)行特征的提取用以描述三維模型。這種方法將復(fù)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(jì)算的復(fù)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(gè)步驟模型預(yù)處理，視圖獲取，描述符提取。

二、模型預(yù)處理

對(duì)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(jī)性，為了對(duì)三維模型在相同尺度、相同規(guī)則下進(jìn)行比較檢索，首先對(duì)其進(jìn)行位置和尺寸標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理。一般分為三個(gè)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(duì)應(yīng)于PCA變換的旋轉(zhuǎn)矩陣；I 為原始模型坐標(biāo)；C為坐標(biāo)原點(diǎn)。

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(gè)點(diǎn)作為新坐標(biāo)系的原點(diǎn)，重新計(jì)算模型在新坐標(biāo)系中的頂點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)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(xiàn)[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(gè)點(diǎn)的表面積作為該頂點(diǎn)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(gè)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(xiàn)[2]對(duì)旋轉(zhuǎn)歸一化改進(jìn)利用蒙特卡羅法在三維模型表面均勻采點(diǎn)，以此代替原來頂點(diǎn)。該方法的特點(diǎn)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(diǎn)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(jì)算縮放因子。文獻(xiàn)[1]采用的方法是找到模型中距離質(zhì)心最遠(yuǎn)的頂點(diǎn)，取值為這個(gè)最大距離的倒數(shù)，然后按照這個(gè)系數(shù)進(jìn)行縮放。

三、視圖獲取

模型預(yù)處理完成后需要進(jìn)行視圖提取，按照提取的視圖是否進(jìn)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(gè)固定方向獲得二維投影視圖，然后對(duì)每副視圖進(jìn)行輪廓特征提取。該方法由于只選擇了三個(gè)固定方向上獲取視圖。不能夠完全表達(dá)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(gè)頂點(diǎn)處捕獲二維圖像，由于正十二面體是對(duì)稱的所以只取20個(gè)頂點(diǎn)中的10個(gè)。每個(gè)頂點(diǎn)處設(shè)定10中不同的光場，這樣對(duì)于各個(gè)三維模型可以采100張圖像。對(duì)于每張圖像提取Zemike矩特征（取35個(gè)系數(shù)）和傅里葉變換特征（取10個(gè)系數(shù)），最后用4500維的特征向量來表示一個(gè)三維模型，龐大的特征向量帶來計(jì)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(gè)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(gè)角度投影獲得正視圖，將每個(gè)圖形分解為L個(gè)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(shí)計(jì)算時(shí)間長，且有些視圖是冗余的。有些研究者會(huì)將多視圖進(jìn)行最優(yōu)選擇出一組或一個(gè)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(duì)三維模型從不同視點(diǎn)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(duì)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(duì)輸入三維模型形狀特征進(jìn)行相似性學(xué)習(xí)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(diǎn)得到的渲染視圖和最優(yōu)視圖樣例進(jìn)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(xì)節(jié)。所以三維模型的檢索與復(fù)用近年來成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要研究課題。但三維模型比二維圖像特征提取更為復(fù)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(dá)成視圖在進(jìn)行處理，得到很好的模型描述符在檢索三維模型時(shí)節(jié)省時(shí)間。

參 考 文 獻(xiàn)

[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(xué)碩士學(xué)位論文 2011.10.20

[2]三維模型特征提取與檢索 柳 偉 申請(qǐng)上海交通大學(xué)博士學(xué)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(shí)(Virtual Reality,簡稱VR)主要采用以計(jì)算機(jī)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(shí)體對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響,從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)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(qiáng)調(diào)參與者通過專用設(shè)備以人類自然方式與VE中的對(duì)象進(jìn)行相互操作;沉浸特性要求計(jì)算機(jī)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(yàn);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(jì)六十年代初,“圖靈獎(jiǎng)”獲得者,被稱為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父的美國科學(xué)家Ivan Sutherland發(fā)表“終極顯示”論文提出虛擬現(xiàn)實(shí)概念,自此,虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(xùn)練演練、規(guī)劃設(shè)計(jì)與預(yù)測、觀賞娛樂等。例如在虛擬戰(zhàn)場環(huán)境中進(jìn)行作戰(zhàn)指揮模擬,宇宙飛船、飛機(jī)、艦船模擬駕駛訓(xùn)練,飛機(jī)、導(dǎo)彈、輪船等復(fù)雜系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)與制造,城市環(huán)境規(guī)劃及其建筑物的展示,手術(shù)培訓(xùn)與導(dǎo)航,游戲動(dòng)漫與影視制作等。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及的學(xué)科綜合性、交叉性強(qiáng),是可以拉動(dòng)多學(xué)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(xué)技術(shù)領(lǐng)域,國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)把虛擬現(xiàn)實(shí)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(diǎn)

北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院從1994年開始從事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域的研究,取得許多創(chuàng)新成果,在相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域產(chǎn)生了較大影響,逐步形成了北航計(jì)算機(jī)學(xué)院一個(gè)新的優(yōu)勢學(xué)科方向。作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用本科生的專業(yè)限選課程,“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”課程教學(xué)已經(jīng)講授了5年。本課程的教學(xué)目的是通過對(duì)有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)外研究熱點(diǎn)問題、典型研究工作的介紹,使學(xué)生了解當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢;通過對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)基本原理、基本算法、開發(fā)方法、主流系統(tǒng)的介紹,使學(xué)生掌握虛擬現(xiàn)實(shí)主要技術(shù)、開發(fā)環(huán)境與平臺(tái);以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究工作為主要實(shí)踐教學(xué)支撐,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防部門對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域?qū)ｉT人才的需求。虛擬現(xiàn)實(shí)課程具有以下特點(diǎn):

2.1學(xué)科交叉性、綜合性強(qiáng)

國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要指出:“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重點(diǎn)研究心理學(xué)、控制學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)分布系統(tǒng)、電子學(xué)和多媒體技術(shù)等多學(xué)科融合的技術(shù),研究醫(yī)學(xué)、娛樂、藝術(shù)與教育、軍事及工業(yè)制造等多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)?！碧摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要從計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與技術(shù)、機(jī)械工程科學(xué)與先進(jìn)制造技術(shù)等學(xué)科中孕育并實(shí)現(xiàn)跨越,逐步發(fā)展成熟,涉及心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)等,學(xué)科交叉性、綜合性強(qiáng),如圖1所示。

2.2數(shù)理基礎(chǔ)要求高

虛擬現(xiàn)實(shí)課程的許多理論、方法和技術(shù)涉及大量的數(shù)學(xué)公式和物理定律,例如在基于圖形的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中所涉及的計(jì)算機(jī)圖形學(xué),基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中所涉及的圖像處理和信號(hào)處理技術(shù),在建模技術(shù)中涉及的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等,都需要學(xué)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(shí)被眾多學(xué)者認(rèn)為是科學(xué)研究與工程實(shí)踐中理論和實(shí)驗(yàn)方法之外的第三種方法,可以虛擬和仿真人類難以到達(dá)的宏觀或微觀環(huán)境,進(jìn)行研究和體驗(yàn);在虛擬環(huán)境下進(jìn)行逼真的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、訓(xùn)練演練,作出評(píng)價(jià)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(shí)技術(shù)由于多學(xué)科交叉性,在不同學(xué)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(shí)技術(shù)既有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和方法,也有大量的典型算法,同時(shí)又是一門應(yīng)用牽引強(qiáng),各種開發(fā)平臺(tái)和應(yīng)用工具豐富,人機(jī)交互設(shè)備多,軟硬件結(jié)合與系統(tǒng)集成占相當(dāng)比重的課程。

2.5課程內(nèi)容多課時(shí)緊

本課程是本科生計(jì)算機(jī)應(yīng)用方向的限選課程,在本科四年級(jí)上學(xué)期開設(shè),其間正值學(xué)生考研復(fù)習(xí)準(zhǔn)備階段,課時(shí)總計(jì)36學(xué)時(shí),課內(nèi)教學(xué)18學(xué)時(shí)、課外實(shí)踐18學(xué)時(shí),授課時(shí)間十分緊張。

3教學(xué)內(nèi)容安排

我們經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐,在不斷與學(xué)生教與學(xué)交互的活動(dòng)中,結(jié)合自身學(xué)科研究特色,總結(jié)、完善主要教學(xué)內(nèi)容,形成了如下的教學(xué)大綱:

第一章:概論(2h)

問題的提出、名詞術(shù)語、虛擬現(xiàn)實(shí)特征、里程碑工作和研究現(xiàn)狀、國內(nèi)外典型應(yīng)用實(shí)例。

第二章:虛擬現(xiàn)實(shí)硬件與系統(tǒng)(2h)

虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)例。

第三章:基于圖形的虛擬現(xiàn)實(shí)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(jì)、CREATOR建模軟件與合成自然環(huán)實(shí)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(shí)例。

第四章:基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)例、同心拼圖方法。

第五章:人工生命-人工魚實(shí)例(2h)

人工魚的總體方案、人工魚的生物力學(xué)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(yùn)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)、逼真運(yùn)動(dòng)獲取與表示、運(yùn)動(dòng)約束與重用、虛擬人技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。

第七章:分布式虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)例。

教學(xué)實(shí)踐與課外教學(xué)安排:(18h)

課外研讀學(xué)習(xí)OpenGL、構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)漫游程序;參觀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,觀看演示、操作實(shí)驗(yàn)室研究設(shè)備,了解當(dāng)前主要研究方向和趨勢。

4教學(xué)實(shí)踐與思考

針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)課程的上述特點(diǎn),我們?cè)谡n程的教學(xué)活動(dòng)中形成了“突出三個(gè)基本,注重融會(huì)貫通;點(diǎn)面結(jié)合,各有側(cè)重;結(jié)合實(shí)例,促進(jìn)創(chuàng)新思維”的教學(xué)思路。

4.1突出三個(gè)基本,注重融會(huì)貫通

在教學(xué)中突出三個(gè)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(shí)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(duì)于這部分內(nèi)容在教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)有意識(shí)進(jìn)行聯(lián)系,分析講解,努力讓學(xué)生融會(huì)貫通。以細(xì)節(jié)層次概念(LOD)為例,細(xì)節(jié)層次概念是圖形建模中的基本概念,是指用一組復(fù)雜程度(常常以多邊形數(shù)來衡量)各不相同的實(shí)體細(xì)節(jié)層次模型來描述對(duì)象,在運(yùn)行時(shí)根據(jù)一些主客觀標(biāo)準(zhǔn)在這些LOD模型間進(jìn)行切換,實(shí)時(shí)改變場景的復(fù)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(shí)產(chǎn)生的視景跳躍問題。在GPU的基本貼圖處理(MIP MAPPING )、復(fù)雜光照模型實(shí)時(shí)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(xì)節(jié)層次概念時(shí)進(jìn)行舉一反三,加深學(xué)生對(duì)這一滿足逼真性和繪制實(shí)時(shí)性普適基本方法的理解,進(jìn)一步可以引伸出連續(xù)細(xì)節(jié)層次方法以及與視點(diǎn)相關(guān)的遞進(jìn)傳輸技術(shù)如何滿足基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用問題。這樣教學(xué)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(xué)內(nèi)容中,以達(dá)到融會(huì)貫通的目的。

4.2點(diǎn)面結(jié)合,各有側(cè)重

虛擬現(xiàn)實(shí)課程涉及學(xué)科眾多,內(nèi)容十分豐富,有限的課時(shí)內(nèi)做到面面俱到幾乎不可能。我們的教學(xué)大綱基本覆蓋虛擬現(xiàn)實(shí)的主要研究分支,重點(diǎn)是基于圖形和基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在其他課程有重點(diǎn)講授,不過多涉及。其次注重對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外的研究重點(diǎn)、熱點(diǎn)問題,以及當(dāng)前的主流設(shè)備、開發(fā)工具與平臺(tái)介紹。通過發(fā)揮授課教師的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)背景,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室多年的研究工作進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的深入講解。例如在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)室在該方向上開展了長達(dá)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(biāo)準(zhǔn),又體現(xiàn)了當(dāng)前的最新研究成果。該內(nèi)容的教學(xué)從早期的DIS入手,通過與HLA核心技術(shù)的對(duì)比,重點(diǎn)講解分布式虛擬現(xiàn)實(shí)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(jìn)一步引伸介紹目前該方向的研究進(jìn)展,讓同學(xué)了解當(dāng)前研究熱點(diǎn)問題。

4.3結(jié)合實(shí)例,促進(jìn)創(chuàng)新思維

虛擬現(xiàn)實(shí)是一門多學(xué)科交叉的科學(xué)技術(shù),不同學(xué)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(shí),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(xué)的創(chuàng)造性思維是本課程不斷追求“授之與漁”的目標(biāo)。在課程綜述中重點(diǎn)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(gè)不同歷史時(shí)期代表性工作,以及仿真技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)等學(xué)科對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的重要貢獻(xiàn),突出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)交叉融合的特性。將具體的課程知識(shí)點(diǎn)講授融入到典型實(shí)例中,人工生命課程教學(xué)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(shí)技術(shù)中的重要地位,通過詳述人工魚的生物力學(xué)分析、總體方案設(shè)計(jì),行為與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),歸納總結(jié)出多學(xué)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(shí),首先提出逼真人體運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性和實(shí)時(shí)性這一矛盾,引入機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)以及信號(hào)與系統(tǒng)中的信號(hào)處理方法,重點(diǎn)介紹借鑒其他學(xué)科方法解決虛擬人運(yùn)動(dòng)重用和大規(guī)模人群等關(guān)鍵問題,強(qiáng)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(shí)例,促進(jìn)創(chuàng)新思維這一教學(xué)思路。

5結(jié)論與展望

“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”涉及面寬、內(nèi)容十分豐富,同時(shí)發(fā)展迅速,應(yīng)用越來越廣泛,如何講授好該課程是一個(gè)需要不斷探討、研究總結(jié)的教學(xué)課題。筆者在多年的教學(xué)活動(dòng)中,通過教與學(xué)的交流,不斷總結(jié)形成了一些教學(xué)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(shí),主要包括兩個(gè)方面內(nèi)容:(1)如何做好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、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(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究環(huán)境、軟硬件資源以進(jìn)一步加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)課程的實(shí)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(xiàn):

篇10

主辦單位：華北計(jì)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(hào)：1673-9418

國內(nèi)刊號(hào)：11-5602/TP

郵發(fā)代號(hào)：82-560

發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時(shí)間：2007

期刊收錄：

核心期刊：

期刊榮譽(yù)：

篇11

主辦單位：中國科學(xué)院軟件研究所

出版周期：月刊

出版地址：北京市

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種：中文

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本：16開

國際刊號(hào)：1000-9825

國內(nèi)刊號(hào)：11-2560/TP

郵發(fā)代號(hào)：82-367

發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時(shí)間：1990

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SA 科學(xué)文摘(英)(2009)

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Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

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中國科學(xué)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(yù)：

中科雙百期刊

篇12

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實(shí)（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(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心設(shè)備仍然是計(jì)算機(jī)，即通過計(jì)算機(jī)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(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)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(gè)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(jìn)行實(shí)時(shí)交互，使人和計(jì)算機(jī)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(shí)間以及其他客觀限制，感受到真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。

作為尖端科技，虛擬現(xiàn)實(shí)綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)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(xí)、工程、教育、醫(yī)學(xué)、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(huì)展。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在會(huì)展業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著迅速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)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(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)展。如今國外的虛擬會(huì)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(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示一些有價(jià)值的文物、展品和三維場景，使用戶能夠通過Internet遠(yuǎn)程連接去體驗(yàn)。

國內(nèi)的虛擬會(huì)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(huì)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)茶具和茶文化進(jìn)行網(wǎng)上瀏覽，還有虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)球網(wǎng)站（www．vwww．com）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)上展銷；再如武漢國際機(jī)電博覽會(huì)，采用網(wǎng)上虛擬武博會(huì)和武博會(huì)同期開幕，未到展會(huì)現(xiàn)場的客戶通過點(diǎn)擊該網(wǎng)站，就可像親赴現(xiàn)場一樣，可在場館內(nèi)每一個(gè)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(shí)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(huì)的即時(shí)信息。

虛擬展覽系統(tǒng)按其表現(xiàn)形式可分為三類：①運(yùn)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(dòng)、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(huì)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(shí)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(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)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(shí)技術(shù)發(fā)展前景的情況下，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)出兩種模式，即現(xiàn)階段的實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式和未來的實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展模式，具體理念如下：

（一）實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式

網(wǎng)絡(luò)會(huì)展作為會(huì)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(huì)展還只是實(shí)物會(huì)展的補(bǔ)充和配角，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展只有作為實(shí)體展覽的輔助，才能逐漸地被人們認(rèn)識(shí)而發(fā)展起來。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。就目前情況而言，線上展會(huì)和線下展會(huì)二者可相互補(bǔ)充，二者有機(jī)融合會(huì)相得益彰的。當(dāng)然雙方會(huì)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(huì)的，但至少目前不會(huì)。因此，我們不能夸大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用，基于傳統(tǒng)會(huì)展的傳統(tǒng)優(yōu)勢，傳統(tǒng)會(huì)展仍然起著主導(dǎo)作用。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。同時(shí)，隨著會(huì)展業(yè)的蓬勃發(fā)展，促進(jìn)了電子商務(wù)技術(shù)向會(huì)展業(yè)的滲透，在某種程度上彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)會(huì)展技術(shù)的不足，促進(jìn)著網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的發(fā)展。

總之，在目前甚至今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，我國會(huì)展將遵循實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)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(huì)展，實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展并舉，實(shí)物會(huì)展結(jié)束后，網(wǎng)絡(luò)會(huì)展作為實(shí)物會(huì)展的延伸和補(bǔ)充，繼續(xù)實(shí)行“永不落幕的會(huì)展”，并不斷更新、豐富和完善，使實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展相互促進(jìn)，共同發(fā)展壯大。

（二）實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展模式

由于網(wǎng)絡(luò)展會(huì)的模式模糊和傳統(tǒng)展會(huì)的主導(dǎo)地位，中國會(huì)展業(yè)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代還有很長的一段路要走。但從長遠(yuǎn)來看，網(wǎng)上會(huì)展前景不可限量，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)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(shí)物會(huì)展，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展并存的局面，這是一種必然的趨勢。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。因?yàn)榫W(wǎng)上會(huì)展有不受時(shí)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(jìn)行展覽和銷售。如網(wǎng)絡(luò)圖書展就有絕對(duì)優(yōu)勢，因?yàn)閳D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(duì)象正從數(shù)碼產(chǎn)品迅速擴(kuò)展到服裝、電器、日用品、玩具、個(gè)人護(hù)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(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這些產(chǎn)品將來都可以作為網(wǎng)絡(luò)會(huì)展展示的對(duì)象，市場前景好。免費(fèi)論文，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

此外，會(huì)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(fèi)大量土地進(jìn)行場館建設(shè)，同時(shí)場館建設(shè)投入大、周期長、風(fēng)險(xiǎn)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(shí)間和金錢，大大提高展會(huì)的效益?？梢姡覀兗纫吹侥壳皩?shí)物會(huì)展的優(yōu)勢，也要前瞻性的看到網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的優(yōu)勢，尤其是網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的后發(fā)優(yōu)勢和趨勢，為大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)會(huì)展，共創(chuàng)低碳會(huì)展經(jīng)濟(jì)做好一切準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

[1]劉偉.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的企業(yè)展項(xiàng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009（24）：49.

[2]許亞丹，王野.網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的傳播與經(jīng)濟(jì)比較[J].當(dāng)代傳播，2006（5）：66.

篇13

<一>什么是計(jì)算科學(xué)和它的來歷

計(jì)算科學(xué)主要是對(duì)描述和變換信息的算法過程，包括其理論、分析、設(shè)計(jì)、效率分析、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)研究。全部計(jì)算科學(xué)的基本問題是，什么能（有效的）自動(dòng)運(yùn)行，什么不能（有效的）自動(dòng)運(yùn)行。本科學(xué)來源于對(duì)數(shù)理邏輯、計(jì)算模型、算法理論、自動(dòng)計(jì)算機(jī)器的研究，形成于20世紀(jì)30年代的后期。

隨著存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)在上世紀(jì)40年代的誕生，人類使用自動(dòng)計(jì)算裝置代替人的人工計(jì)算和手工勞動(dòng)的夢想成為現(xiàn)實(shí)。計(jì)算科學(xué)的快速發(fā)展以也取得大量成果，計(jì)算科學(xué)這一學(xué)科也也應(yīng)運(yùn)而生。

<二>計(jì)算科學(xué)的發(fā)展

a、首先先介紹圖靈機(jī)

圖靈機(jī)的發(fā)明打開了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的大門和發(fā)展之路。圖靈機(jī)通過一條兩端可無限延長的袋子，一個(gè)讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個(gè)狀態(tài)集和符號(hào)集，而此符號(hào)集一般只使用0和1兩個(gè)符號(hào)。而就是這個(gè)簡潔的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理隱含了存儲(chǔ)程序的原始思想，深刻的揭示了現(xiàn)代通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的核心內(nèi)容?，F(xiàn)在通用的計(jì)算機(jī)是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，而電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展是建立在圖靈機(jī)的基礎(chǔ)之上。他的二進(jìn)制思想使計(jì)算機(jī)的制作的簡化成只需兩個(gè)穩(wěn)定態(tài)的元器件。這在今后的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)帶動(dòng)的計(jì)算學(xué)科

1946年隨著現(xiàn)代意義上的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC的誕生。掀起了社會(huì)快速發(fā)展的嶄新一頁。計(jì)算機(jī)工作和運(yùn)行就擺在了人們的面前。

1、計(jì)算機(jī)語言

我們要用計(jì)算機(jī)求解一個(gè)問題，必須事先編好程序。因此就出現(xiàn)了最早的機(jī)器指令和匯編語言。20世紀(jì)50年代后，計(jì)算機(jī)的發(fā)展步入了實(shí)用化的階段。然而，在最初的應(yīng)用中，人們普遍感到使用機(jī)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(hù)，復(fù)雜程序查找錯(cuò)誤尤其困難，因此，軟件開發(fā)急需一種高級(jí)的類似于自然語言那樣的程序設(shè)計(jì)語言。1952年，第一個(gè)程序設(shè)計(jì)語言ShortCode出現(xiàn)。兩年后，F(xiàn)ortran問世。作為一種面向科學(xué)計(jì)算的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，F(xiàn)ortran的最大功績?cè)谟诶喂痰貥淞⒘烁呒?jí)語言的地位，并使之成為世界通用的程序設(shè)計(jì)語言。Algol60的誕生是計(jì)算機(jī)語言的研究成為一門科學(xué)的標(biāo)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(jī)制等。而且，它是第一個(gè)用嚴(yán)格的語法規(guī)則——巴科斯范式（BNF）定義語言文法的高級(jí)語言。還有用于支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的PASCAL語言，適合于軍隊(duì)各方面應(yīng)用的大型通用程序設(shè)計(jì)語言ADA，支持并發(fā)程序設(shè)計(jì)的MODULA-2，支持邏輯程序設(shè)計(jì)的PROLOG語言，支持人工智能程序設(shè)計(jì)的LISP語言，支持面積對(duì)象程序變換的SMALLTALK、C等。

2、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件開發(fā)方法

現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)絕不是一個(gè)簡單的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的用途大大增強(qiáng)。而軟件開發(fā)也成為了一個(gè)重要課題和發(fā)展方向。軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)即是計(jì)算模型。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式處理和多媒體的發(fā)展。在各種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言中增加并發(fā)機(jī)構(gòu)以支持分布式程序設(shè)計(jì)，在語言中通過擴(kuò)展繪圖子程序以支持計(jì)算機(jī)圖形學(xué)程序設(shè)計(jì)在程序設(shè)計(jì)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(kuò)展高級(jí)語言的程序庫又實(shí)現(xiàn)了多媒體程序設(shè)計(jì)的構(gòu)想。進(jìn)入20世紀(jì)90年代之后，并行計(jì)算機(jī)和分布式大規(guī)模異質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展又將并行程序設(shè)計(jì)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(jí)語言和計(jì)算模型密切相關(guān)，如各種并行、并發(fā)程序設(shè)計(jì)語言，進(jìn)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(jì)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(jì)算模型

3、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

在計(jì)算機(jī)的硬件的迅速發(fā)展中。隨著它的存儲(chǔ)容量的增大，也掀起了計(jì)算機(jī)的巨大改革。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理技術(shù)的發(fā)展，促使圖形化界面的出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是使用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)生圖形并對(duì)圖形進(jìn)行處理的科學(xué)。并由此推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）、計(jì)算機(jī)輔助信息處理、計(jì)算機(jī)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(gè)黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時(shí)代。同時(shí)也成就了一個(gè)偉大的公司Microsoft。

4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

隨著用戶迫切需要實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)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(tái)計(jì)算都變成了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。這也促進(jìn)計(jì)算機(jī)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

<三>計(jì)算機(jī)學(xué)科的主線及發(fā)展方向

圍繞著學(xué)科基本問題而展開的大量具體研究，形成學(xué)科發(fā)展的主流方向與學(xué)科發(fā)展主線和學(xué)科自身的知識(shí)組織結(jié)構(gòu)。計(jì)算學(xué)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(gè)層面：

1、計(jì)算科學(xué)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(dòng)計(jì)算，計(jì)劃可視化，科學(xué)計(jì)算機(jī)等計(jì)算機(jī)應(yīng)用的各個(gè)方向。

2、計(jì)算科學(xué)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(gè)層面，包括軟件開發(fā)方法學(xué)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，程序設(shè)計(jì)科學(xué)，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)。

3、計(jì)算科學(xué)的基礎(chǔ)層

它包括計(jì)算科學(xué)的數(shù)學(xué)理論，高等邏輯等內(nèi)容。其中計(jì)算的數(shù)學(xué)理論涵蓋可計(jì)算性與計(jì)算復(fù)雜性理論形式語言與計(jì)算機(jī)理論等。

<四>計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)安全

(1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與病毒

一個(gè)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)被定義為包含存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)當(dāng)中。說明了網(wǎng)絡(luò)的重要以及普及性。21世紀(jì)是信息時(shí)代。信息已成為一種重要的戰(zhàn)略資。信息科學(xué)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?，F(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(gè)方面。全世界的互聯(lián)網(wǎng)Internet正在爆炸性的擴(kuò)大，已經(jīng)成為覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一。

因?yàn)榛ヂ?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(jì)算機(jī)。信息安全也顯得格外重要。而隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，來自計(jì)算機(jī)病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來越大。其中計(jì)算機(jī)病毒更是很難根治的主要威脅之一。計(jì)算機(jī)病毒給我們帶來的負(fù)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(jì)算機(jī)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(shí)我們也應(yīng)該建立起自己的防護(hù)措施，以抵抗外來信息的侵入，保護(hù)我們的信息不受攻擊和破壞。

(2)計(jì)算機(jī)病毒及它的防范措施：

計(jì)算機(jī)病毒是一組通過復(fù)制自身來感染其它軟件的程序。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，嵌入的病毒也隨之運(yùn)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(duì)方電子系統(tǒng)中。此方式是計(jì)算機(jī)病毒注入的最佳方式，同時(shí)技術(shù)難度也最大?？赡艿耐緩接校孩僦苯酉?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(duì)其進(jìn)行處理并把病毒傳染到目標(biāo)機(jī)上。②冒充合法無線傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的或使用標(biāo)準(zhǔn)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(hào)中，進(jìn)入接收器，進(jìn)而進(jìn)人信息網(wǎng)絡(luò)。③尋找對(duì)方信息系統(tǒng)保護(hù)最差的地方進(jìn)行病毒注放。通過對(duì)方未保護(hù)的數(shù)據(jù)鏈路，將病毒傳染到被保護(hù)的鏈路或目標(biāo)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(duì)方，使病毒直接傳染給對(duì)方電子系統(tǒng)，在需要時(shí)將其激活，達(dá)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(jì)算機(jī)組件依賴進(jìn)口，困此，很容易受到芯片的攻擊。

3．后門攻擊方式。后門，是計(jì)算機(jī)安全系統(tǒng)中的一個(gè)小洞，由軟件設(shè)計(jì)師或維護(hù)人發(fā)明，允許知道其存在的人繞過正常安全防護(hù)措施進(jìn)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(biāo)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)入侵者就常通過后門進(jìn)行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。

4．?dāng)?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(jì)算機(jī)病毒通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制鏈侵入成為可能。使用遠(yuǎn)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(duì)策

1．建立有效的計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)體系。有效的計(jì)算機(jī)病毒防護(hù)體系應(yīng)包括多個(gè)防護(hù)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(fù)層；六是應(yīng)急計(jì)劃層。上述六層計(jì)算機(jī)防護(hù)體系，須有有效的硬件和軟件技術(shù)的支持，如安全設(shè)計(jì)及規(guī)范操作。

2．嚴(yán)把收硬件安全關(guān)。國家的機(jī)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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的國產(chǎn)化、系列化；對(duì)引進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要在進(jìn)行安全性檢查后才能啟用，以預(yù)防和限制計(jì)算機(jī)病毒伺機(jī)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(dá)到防止計(jì)算機(jī)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(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)急反應(yīng)分隊(duì)建設(shè)。應(yīng)成立自動(dòng)化系統(tǒng)安全支援分隊(duì)，以解決計(jì)算機(jī)防御性的有關(guān)問題。

很多公司都有因?yàn)殡娔X被入侵而遭受嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)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(yùn)，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(jí)應(yīng)用程序開發(fā)人員、如果你是高級(jí)計(jì)算機(jī)用戶、如果你是論壇管理人員......請(qǐng)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(bǔ)丁，及時(shí)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(bǔ)丁會(huì)讓你遠(yuǎn)離字符帶來的危險(xiǎn)。經(jīng)常殺毒，注意外來設(shè)備在計(jì)算機(jī)上的使用和計(jì)算機(jī)對(duì)外網(wǎng)的鏈接。也可以大大有效的避免計(jì)算機(jī)被攻擊。

<五>總結(jié)

在學(xué)了計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論之后，讓我更深入的了解了我將來要從事的學(xué)科。計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論指導(dǎo)著我們?cè)撛趺磳W(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)。讓我更清楚的知道我們信息安全專業(yè)的方向。正如計(jì)算科學(xué)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(jìn)一步發(fā)展而更多的被人們重視?？傊畬W(xué)習(xí)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(xiàn)：

1、《計(jì)算科學(xué)導(dǎo)論》（第三版），趙志琢著，科學(xué)出版社2004版