2015年中国科学技术大学《计算机图形学》本科课程项目展示

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内容简介

2015年中国科学技术大学《计算机图形学》本科课程项目展示视频简介：

　　本系列课程主要是来自中国科学技术大学的《计算机图形学》本科在2015年的项目成果展示，既检验了学校的教学成果又肯定了学生的学习成就，同时还让更多喜欢本专业却还没有学习的人充满憧憬，期待更多人喜欢学习这个专业。
　　
　　计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维
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2015年中国科学技术大学《计算机图形学》本科课程项目展示视频简介：

　　本系列课程主要是来自中国科学技术大学的《计算机图形学》本科在2015年的项目成果展示，既检验了学校的教学成果又肯定了学生的学习成就，同时还让更多喜欢本专业却还没有学习的人充满憧憬，期待更多人喜欢学习这个专业。
　　
　　计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。
　　
　　中国科学技术大学（University of Science and Technology of China），简称“中国科大”，位于安徽省合肥市，由中国科学院直属，中央直管副部级建制，位列“世界一流大学建设高校”、“211工程”、“985工程”，是首批20所学位自主审核高校之一，入选“珠峰计划”、“111计划”、“2011计划”、“中国科学院知识创新工程”、“卓越工程师教育培养计划”，为“九校联盟”成员、中国大学校长联谊会、东亚研究型大学协会、环太平洋大学联盟成员，是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理和人文学科的综合性全国重点大学。 [1]
　　
　　中国科学技术大学1958年9月创建于北京，她的创办被称为“中国教育史和科学史上的一项重大事件”；建校后，中国科学院实施“全院办校，所系结合”的办学方针，汇集了严济慈、华罗庚、钱学森、赵忠尧、郭永怀、赵九章、贝时璋等一批科学家，建校第二年即被列为全国重点大学；1970年初，学校迁至安徽省合肥市，开始了第二次创业；1978年以后，学校创办少年班、首建研究生院、建设国家大科学工程、面向世界开放办学等新举措；也是唯一参与国家知识创新工程的大学。
　　
　　据2016年8月学校官网信息显示，校园占地面积145万平方米；有教学与科研人员1812人；在校学生15500多人，其中博士研究生1900多人、硕士研究生6200多人、全日制本科生7400多人。截止至2017年6月，学校有20个学院（含5个科教融合共建学院）、30个系，开办37个本科专业。
　　
　　任务
　　
　　计算机图形学核心目标(视觉交流)可以分解为三个基本任务：表示、交互、绘制，即如何在计算机中“交互”地“表示”、“绘制”出丰富多彩的主、客观世界。这里的“表示”是如何将主、客观世界放到计算机中去——二维、三维对象的表示与建模；而“绘制”是指如何将计算机中的对象用一种直观形象的图形图像方式表现出来——二维、三维对象的绘制：“交互”是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现“表示”与“绘制”的技术。其中，“表示”是计算机图形学的“数据层”，是物体或对象在计算机中的各种几何表示；“绘制”是计算机图形学的“视图层”，指将图形学的数据显示、展现出来。“表示”是建模、输入，“绘制”是显示、输出。“交互”是计算机图形学的“控制层”，它负责完成有效的对象输入与输出任务，解决与用户的交互问题。
　　
　　计算机图形学的主要研究对象是点、线、面、体、场的数学构造方法及其图形显示，及其随时问变化的情况。它需要研究以下几方面的内容。
　　
　　(1)描述复杂物体图形的方法与数学工其。二三维景物的表示是计算机图形显示的前提和琏础，包括曲线、曲面的造型技术，实体造型技术，以及纹理、云彩、波浪等自然景物的造型和模拟；三维场景的显示包括光栅图形生成算法、线框图形以及真实感图形的理论和算法。
　　
　　(2)物体图形描述数据的输入。
　　
　　(3)几何和图形数据的存储，包括数据压缩和解址缩。
　　
　　(4)物体图形数据的运算处理，包括基于图像和图形的混合绘制技术、自然景物仿真、图形用户接口、虚拟现实、动画技术和可视化技术等。
　　
　　(5)物体图形数据的输出显示，包括图形硬件和图形交互技术等。
　　
　　(6)实时动画和多媒体技术，研究实现高速动画的各种硬/软件方法、开发工具、动画语言以及多媒体技术。
　　
　　(7)制定与图彤应用软件有关的技术标准。
　　
　　随着计算机图形学不断发展，它的应用范围也日趋广泛。目前计算机图形学的主要应用领域如下。
　　
　　1．计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)
　　
　　这是计算机图形学最广泛、最重要的应用领域。它使工程设计的方法发生了巨大的改变，利用交互式计算机图形生成技术进行土建工程、机械结构和产品的设计正在迅速取代绘图板加工字尺的传统手工设计方法，担负起繁重的日常出图任务以及总体方案的优化和细节设计工作。事实上，一个复杂的大规模或超大规模集成电路板图根本不可能手工设计和绘制，用计算机图形系统不仅能设计和画图，而且可以在较短的时间内完成，将结果直接送至后续工艺进行加工处理。
　　
　　2．计算机辅助教学(CAI)
　　
　　在这个领域中，图形是一个重要的表达手段，它可以使教学过程形象、直观、生动，激发学生的学习兴趣，极大地提高了教学效果。随着微机的不断普及，计算机辅助教学系统已深入到家庭。
　　
　　3．计算机动画
　　
　　传统的动画片都是手工绘制的。由于动画放映一秒钟需要24幅画面，故手工绘制的工作量相当大。而通过计算机制作动画，只需生成几幅被称作“关键帧”的画面，然后由计算机对两幅关键帧进行插值生成若干“中间帧”，连续播放时两个关键帧被有机地结合起来。这样可以大大节省时间，提高动画制作的效率。
　　
　　4．管理和办公自动化
　　
　　计算机图形学在管理和办公自动化领域中应用最多的是绘制各种图形，如统计数据的二维和三维图形、饼图、折线图、直分图等，还可绘制工作进程图、生产调度图、库存图等。所有这些图形均以简明形式呈现出数据的模型和趋势，加快了决策的制定和执行。
　　
　　5．国土信息和自然资源显示与绘制
　　
　　国土信息和自然资源系统将过去分散的表册、照片、图纸等资料整理成统一的数据库，记录全国的大地和重力测量数据、高山和平原地形、河流和湖泊水系、道路桥梁、城镇乡村、农田林地植被、国界和地区界以及地名等。利用这些存储的信息不仅可以绘制平面地图，而且可以生成三维地形地貌图，为高层次的国土整治预测和决策、综合治理和资源开发研究提供科学依据。
　　
　　6．科学计算可视化
　　
　　在信息时代，大量数据需要处理。科学计算可视化是利用计算机图形学方法将科学计算的中间或最后结果以及通过测量得到的数据以图形形式直观地表示出来。科学计算可视化广泛应用于气象、地震、天体物理、分子生物学、医学等诸多领域。
　　
　　7．计算机游戏
　　
　　计算机游戏目前已成为促进计算机图形学研究特别是图形硬件发展的一大动力源泉。计算机图形学为计算机游戏开发提供了技术支持，如三维引擎的创建。建模和渲染这两大图形学主要问题在游戏开发中的地位十分重要。
　　
　　8．虚拟现实
　　
　　虚拟现实技术的应用非常广泛，可以应用于军事、医学、教育和娱乐等领域。虚拟现实是要使人们通过带上具有立体感觉的眼睛、头盔或数据手套，通过视觉、听觉、嗅觉、触觉以及形体或手势，整个融进计算机所创造的虚拟氛围中，从而取得身临其境的体验。例如走进分子结构的微观世界里猎奇，在新设计的建筑大厦图形里漫游等。这也成为近年计算机图形学的研究热点之一。