關(guān)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)探究的論文
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。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的關(guān)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)探究的論文，希望大家喜歡!
關(guān)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)探究的論文篇一
《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)若干基礎(chǔ)算法的研究》
摘要：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。
關(guān)鍵字：計(jì)算機(jī)圖形學(xué);基礎(chǔ)算法
1. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)
1.1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概述
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(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)非常基礎(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。對于這些基礎(chǔ)算法的研究，對提高計(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.
[2]沈穎，宋文強(qiáng) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本算法實(shí)現(xiàn)研究[J] 電腦知識(shí)與技術(shù)，2009，17(5)：4518-4519.
[3]陳麗，陳根才 改進(jìn)的增量式關(guān)聯(lián)規(guī)則維護(hù)算法[J] 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2002，(1)：60-63.
(作者單位：福州大學(xué))