计算机图形系统功能与应用
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作者: 孙九凌
提要计算机图形系统技术自产生起，就广泛渗透到动画制作、影视广告、造船、汽车制造、电子、机械、土建工程、园艺建筑、地理信息、轻纺化工等各个领域和行业。本文简单介绍计算机图形系统的发展概况，就其功能与应用进行详细的阐述和探讨。
关键词：计算机图形系统；功能；应用
中图分类号：F49文献标识码：A
由于计算机图形系统的广阔应用领域和前景，使得我们不得不花更多精力和时间来研究这门技术。本文简单介绍了计算机图形系统的概念和发展概况，重点论述了计算机图形系统的功能与应用问题。希望与相关学科的学者、专家共同探讨。
一、计算机图形系统概述
1、概念。计算机图形系统是基于计算机技术的应用系统，由软件系统、硬件系统和人员组成。其中，软件是计算机图形系统的核心，硬件系统为软件正常运行提供了基础保障和运行平台；计算机图形系统是一个辅助工具，系统的运行离不开系统使用人员及其智力活动。
2、历史发展。上世纪五十年代，第一台具有指挥和控制功能的CRT（阴极射线管）显示器诞生，利用该显示器，使用者可以用光笔进行简单的图形交互操作，这标志着交互式计算机图形处理技术的诞生。六十年代是交互式计算机图形学发展的重要时期。1962年MIT林肯实验室的Ivan E.Sutherland在其博士论文中，首次提出了“计算机图形学”这个术语，他开发的Sketchpad图形软件包可以实现在计算机屏幕上进行图形显示与修改的交互操作。在此基础上，美国的一些大公司和实验室开展了对计算机图形学的大规模研究。七十年代，交互式计算机图形处理技术日趋成熟，计算机绘图技术也得到了广泛的应用，基于电视技术的光栅扫描显示器的出现，这些都极大地推动了计算机图形学的发展。再之后，有关的图形标准被相继推出，如计算机图形接口、图形核心系统、程序员层次交互式图形系统，以及初始图形交换规范、产品模型数据转换标准等。
二、计算机图形系统的功能
随着计算机硬件功能的不断提高、系统软件的不断完善，计算机绘图已广泛应用于各个相关领域，并发挥愈来愈大的作用。计算机图形系统功能强大，主要有计算功能、存储功能、输入功能、输出功能和交互功能等。
1、计算功能。计算机图形系统的计算功能包括形的描述、分析和设计；图形的平移、旋转、投影、透视等几何变换；曲线、曲面的生成；图形之间相互关系的检测等。
2、存储功能。在计算机图形系统中图形数据库可以存放各种图形的几何数据及图形之间的相互关系，并可以快捷便利地实现对图形的编辑、删除、增加、修改等操作。
3、输出功能和输入功能。在计算机图形系统中图形数据经过计算后可在显示器上显示当前的状态，经过图形编辑后的结果，同时还能通过绘图仪、打印机、一体机等设备实现输出，以便长期保存。
4、交互功能。设计人员可通过显示器或其他人机交互设备直接进行人机通信，对计算结果和图形利用定位，拾取等手段进行修改，同时对设计者或操作员输入的错误给以必要的提示和帮助。
5、算法生成。计算机图形系统所涉及的算法是非常丰富的，围绕着生成、表示物体的图形、图像的准确性、真实性和实时性，其算法大致可分为以下几类：基于图形设备的基本图形元素的生成算法；基本图形元素的几何变换、投影变换、窗口裁剪等算法；山、水、花、草、烟云等模糊景物的生成算法；三维或高维数据场的可视化算法；虚拟现实环境的生成及其控制算法。
三、计算机图形系统的应用
随着计算机技术的快速发展以及计算机图形系统的不断更新和图形软件功能的不断扩充，使得计算机图形系统中计算机硬件功能的不断增强和系统软件不断完善，计算机图形系统在近年得到了愈来愈广泛的应用。目前，主要的应用领域有：用户接口；计算机辅助设计与制造；科学、技术及事务管理中的交互绘图；绘制勘探，测量图形；过程控制及系统环境模拟；电子印刷及办公室自动化；艺术模拟；科学计算的可视化；工业模拟，一个十分大的应用领域，包含对各种机构的运动模拟和静，动态装配模拟，在产品和工程的设计、数控加工等领域迫切需要；计算机辅助教学，计算机图形系统已广泛应用于计算机辅助教学系统中，通过它可以使教学过程更加形象、直观、生动，可以极大地提高学生的学习兴趣和教学效果。
计算机图形系统的应用领域还有许多其他的领域，追溯计算机图形系统的起源，计算机图形系统技术自开始出现起就与动画制作、影视广告、造船、汽车制造、电子、机械、土建工程、园艺建筑、地理信息、轻纺化工等各个领域和行业紧密结合。
同时，计算机图形系统学随着计算机技术及其外围设备的发展而迅速发展起来，广泛的应用又推动了这门学科的不断发展，而不断解决应用中提出的各类新课题，又进一步充实和丰富了这门学科的内容。交互式计算机图形系统的应用极大地提高了人们理解数据、分析趋势、观察显示或想像形体的能力。随着计算机技术和网络技术的发展，以及各种图形系统软件的不断推出和升级，计算机图形系统的应用前景将会更加广阔。我们学习它的目的就是把它更好地应用于已经开拓的应用领域，并不断开发新的功能和应用程序。
（作者单位：徐州生物工程高等职业职业学校）
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