“计算机图形学”是一门研究图形图像处理的学科,在英文中被称为Graphics,在国内它是计算机专业学生的一门必修课,针对该门课程的教材和参考书比比皆是,但笔者经过比对发现,各大专院校针对这门课的教学计划不尽相同,不同的图形学的教材所涉及的内容也差之甚远。其实,在图形学领域一直对计算机图形学的研究范畴有较大的争议,尤其是近些年来,随着三维图形学的发展,对于计算机图形学的涵盖内容存在较大的出入。
最初的图形学研究主要集中于如何在计算机屏幕上快速地显示文字、图像等内容(如快速地绘制出一条直线、快速地填充一个三角形区域等),以及如何充分利用有限的帧缓冲区——显示内存(显存)进行复杂的图像输出。最初的图形学研究集中于这些领域主要有两个原因,一个原因是受当时的计算机硬件条件限制,在计算机开始普及的初期,各硬件的价格都非常高昂,为降低计算机价格,不得不配置较少的内存、显存等,这对快速的内容显示提出了很高的要求;另一个原因是由于在当时的计算机显示需求中仅限于将文字内容、操作命令进行图像化,以利于更方便的操作。
摩尔定律指出集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加1倍[1],性能也将提升1倍,这一定律揭示了信息技术进步的速度。随着计算机硬件的发展,使得PC获得了越来越强的处理能力,人们在追求更快的处理速度的同时,也追求更佳的用户界面以及更好的使用体验。如在操作系统方面,从Win-dows 2000、Windows XP,到Windows Vista、Windows 7,操作系统的界面由标准界面过渡到Windows XP的“炫彩”界面,到Windows Vista和Windows 7的Aero玻璃效果,都吸引了大量用户群的喜爱和追捧。这些用户体验的提高,极大地促进了计算机图形学的发展,同时也引发了大量新技术和新领域的应用。
计算机硬件的发展,使得计算机图形学技术得以巨大的发展。以三维建模技术、纹理技术、混合技术、绘制技术等为代表的新技术成为人们研究的重点,而针对于具体应用所衍生出的变形技术、骨骼技术、蒙皮动画等逐渐成为计算机图形学所研究的主题。计算机图形学的应用领域,也从之前的计算机平面绘图发展到更加广泛的领域,如数据可视化、计算机仿真、电影动漫、游戏技术、装配制造、编排训练等方面。(www.xing528.com)
进入21世纪后,可编程图形处理单元(Generic Programming Unit,GPU)的出现,使得计算机图形学技术的发展登上了一个更高的台阶,大量的应用又开始往并行性和硬件运行等方面发展。从以往追求更佳的显示效果,开始发展为效果和性能并重,倾向于实时性大规模应用的发展之路。
在计算机图形学业界内,为区分早期的计算机图形学和近期图形学的研究内容不同范畴,将最初期的计算机图形学称为二维图形学,也叫做光栅图形学,将近期的以计算机三维建模为基础的图形学技术称为三维图形学,有时也称为真实感图形学。
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