前言：中文期刊網精心挑選了計算機圖形學技術范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
計算機圖形學技術范文1
關鍵詞 概念圖 計算機圖形學 終生學習
1 引言
知識爆炸使終生學習成為現代人的生活方式，而培養學生與終生學習相關的各方面能力就成為高等教育機構責無旁貸的任務。然而傳統的基于知識傳授的教育很難滿足新的要求，因此，改革高等教育以應對社會發展的要求已勢在必行。經驗告訴我們，沒有最好的教學策略，只有針對不同學生，不同課程選擇恰當的教學手段才是最適合的策略。
本文針對大學本科計算機專業核心課程之一――計算機圖形學的教學對象及教學內容的特點，設計了利用概念圖的教學策略，以引導學生自主學習能力的發揮，并在提高教學效果的同時，達到提高學生終生學習能力的目的。
2 概念圖
概念圖技術最初由康奈爾大學的Joseph D. Novak于20世紀80年代提出。其后該技術的強大能力被廣泛認同，并得到進一步的深入研究和廣泛應用。2004年9月14-17日在西班牙舉行了第一屆國際概念圖會議，匯報了很多相關的研究成果。第二屆國際概念圖會議（CMC）也將于2006年在哥斯達黎加舉行。
概念圖是一種使用圖形表示知識的技術,也可稱為知識圖，圖中的節點和連線分別表示概念及其關系,通常表現為網狀圖形。概念間的連接關系可以是無向、單向或雙向的。圖1使用概念圖技術描述了概念圖的定義。
將概念圖與英國人Tony Buzan發明的腦圖進行比較可以發現，一個概念圖可能具有多個主要的概念，而不像腦圖只有一個，這使得概念圖需要用網絡圖來表示。這種網絡圖示的表示方式使得概念以及概念之間的關系得以“視覺化”，并具備了如下的特點：
*概念圖可以明確地整合新舊知識從而協助學習過程；
*概念圖可用以評估理解程度或用以診斷理解錯誤；
*概念圖可建立復雜概念間的聯系；
*概念圖設計了一個復雜的概念結構；
*從概念圖中可產生新的創意。
正如Novak指出的：有效的學習包括兩個過程：一是消化新知識；二是在消化的基礎上將其融入自身已有的認知結構中去。概念圖所具備的上述特點使其一方面成為學習者構建自身知識體系的便利工具，另一方面也是授業者組織講授材料的利器，這使得概念圖成為提高教學活動效率強有力的工具。
該技術的發展及應用表明，概念圖技術作為一種知識以及知識間聯系表示的強有力方法，可以深刻地揭示復雜概念之間的本質聯系，建立新舊知識之間的融匯橋梁，從而為學習者提供理解、掌握并在此基礎上構建新概念的便利途徑。對這一技術的掌握及靈活運用，可極大地推動學習者終生學習能力的養成。
3 概念圖技術在計算機圖形學教學中的應用
計算機圖形學是我國大多數高校計算機專業本科生的選修課，該課程在北京工業大學已經開設了十余年時間。從教學內容及效果上看,尚有待完善之處。本文借助概念圖技術,對教學過程中面臨的兩個關鍵問題設計了解決方案。
3.1 計算機圖形學認知概念圖
主講老師首先需要面對的問題是：學生們對于該課程的失望。產生失望情緒的原因在于：計算機圖形學在教學、娛樂、廣告等行業的廣泛應用使學生們強烈地感受了圖形學豐富多彩、生動引人的一面，而其下所掩蓋的支撐其應用成果的嚴謹、枯燥的一面――基礎原理、邏輯、算法、程序等卻在開課之后成為選修學生的意外遭遇。這種期望與現實的失衡嚴重打擊了許多學生的學習熱情。因此，在開始講授該課程之前正確地認知計算機圖形學成了課程教學能否成功的最重要環節之一。這種認知是雙向的，即包括對教師的認知要求，也包括對學生的認知要求。也就是要求教師了解學生對于計算機圖形學的理解及讓學生了解通過該課程將掌握的知識、概念。
由于概念圖具有的特性之一是評估理解程度并診斷理解錯誤，所以，它可以用來解決上面提到的問題。首先請每個學生單獨繪出自己所理解的關于計算機圖形學的概念圖，然后以8～10人為一組進行討論并修改他們的概念圖。由于每個學生接觸到的圖形學應用知識的層面不同，因此這種相互的交流會使他們構造出一個有關計算機圖形學的較有共性的概念圖。
當學生們的概念圖完成后，教師就可以將其與自己預先制作的計算機圖形學認知概念圖進行比對，從而掌握學生們的課程期望與即將傳授的實際的課程內容之間的區別，這會有助于讓教師清楚應該怎樣幫助學生來適應該課程的學習。一個簡化的計算機圖形學概念圖如圖2所示。
主講教師可利用該圖把學生們關于圖形學的原始印象從色彩、圖像、動畫、電影、迪斯尼世界、Photoshop、3D Max等等引向一個全新的、即將在后面的講授中進行討論的圖形學基本問題,使學生們了解到他們之前對圖形學的認識都是在應用層面的，如果要開發游戲、Photoshop、3D Max等工具是需要掌握好圖3所示的計算機圖形學基礎知識的。
對于學生來講，親自參與概念圖的設計過程使他們清楚了計算機圖形學課程的學習內容，明確了學習重點，為他們選課指明了方向。對于只對應用圖形學軟件感興趣的學生來說，他們可能放棄選修這門課，而用更多的精力去選修Photoshop、3D Max等課；而對那些對開發圖形學應用軟件感興趣的學生來說，他們會更積極主動地選修這門課。而且由于在設計概念圖的過程中，他們已了解了這門課的學習目的、課程體系，理清了學習重點，所以有助于他們對每一章節的學習。
可見，以上的概念圖可使學生在明確計算機圖形學內容的同時，理解該內容與其所期望的學習效果之間的直接、間接聯系，有利于調節其學習節奏、提高學習興趣。同時由于設計概念圖的過程本身就是對計算機圖形學課程脈絡的理順過程，因此培養了學生思考新知識、比對舊知識以及分析總結的終生學習能力。
隨著課程的進展和不同主題的分支，計算機圖形學的初始概念圖將動態擴展，成為下一層次的主題概念圖。學生們也可以根據課程的不斷深入而動態修改和擴展他們的概念圖，并利用該圖找到學習的重點，評價在各個階段的理解情況。基于此概念圖的學生互評也可以用來激發學生的學習熱情。
3.2 計算機圖形學3D物體繪制技術概念圖
在選修計算機圖形學課程的學生中，通常有超過一半的人認為要理解3D物體。
繪制過程是一件非常困難的事。主要是因為這個過程本身的復雜性和對這個過程中包含著的變換的不理解。在工科院校中，其原因之一是學生們的數學功底偏弱。要解決這一問題，概念圖的另一特性可以派上用場，這就是構建復雜概念之間的聯系。圖4將3D物體繪制過程中的主要步驟和概念組織為概念圖，用以指導學生的學習。在這個概念圖中，困擾學生的復雜的基本繪制技術“投影”概念，經過逐步的分類、分解、層次化地引入新概念，最終得以用高等數學中使用的較為簡單的“幾何變換”概念表達出來。在克服學生畏難情緒的同時，給出了各概念之間的本質聯系，方便其對“繪制技術”的掌握。
可見，利用概念圖技術，每一個復雜階段都被分解成許多更容易理解的概念和技巧。在概念圖的指導下，學生們可以根據自己的喜好安排學習的順序，并且按照圖中所給出的線索把學到的東西一件一件組織起來，最終把關注點匯聚到他們可能遇到的難點上，之后逐漸實現他們自己設計的學習方案。最終，當以自己的理解完成整個概念圖時，也就達到了教師期望的教學目的。因此，基于概念圖技術的學習方式的掌握，有助于學生自學能力乃至終身學習能力的養成。
4 結束語
社會的高速發展使我國的高等教育系統在發展了一百多年之后,面臨了與西方同行相同的問題：擴招帶來的學生素質差異拉大、數量增長過快以及知識的爆炸，這使得高等教育迫切需要授人以漁而非授人以魚，高校授課的目的不僅僅在于傳授知識,而是要將授課內容及活動本身作為培養學生多方面能力的一種媒介和能力培養的一個過程。因此，必須不斷進行教學內容及教學方法的改進,努力把學習方法與要傳授的知識以及用以傳授知識的教學策略有機地結合起來，實現對學生的素質教育,將其培養為具有終生學習能力的個體。概念圖技術作為知識的一種表示方法,為教學效果的改善提供了可能。
參考文獻
[1]Novak, J. D. Concept mapping: A useful tool for science education. Journal of Research in Science Teaching, 27(10): 937-949, 1990.
[2]Novak, J. D. Clarify with concept maps. The Science Teacher, 58(7): 44-49. 1991.
[3]Canas, A. J., Ford, K. M., Novak, J. D., Hayes, P., Reichherzer, T. R., Suri, N. Online Concept Maps: Enhancing collaborative learning by using technology with concept maps. The Science Teacher, 68(2): 49-51, April. 2001.
計算機圖形學技術范文2
現代信息技術的廣泛應用正在對數學課程內容、數學教學、數學學習等方面產生深刻的影響，《高中數學課程標準》中的課程理念就特別強調“注重信息技術與數學課程的整合”。所謂信息技術與數學課程的整合，就是通過數學課把信息技術和數學教學有機地結合起來，將信息技術與數學課程的教與學融為一體，將技術作為一種工具，提高教與學的效率，改善教與學的效果。
圖形計算器是一種現代手持技術，它具有數據處理功能、函數功能、圖形功能、簡單編程功能和進行一些數理實驗功能，是教學、學習和做數學的強有力工具。它為數學思想提供了可視化的圖像，使組織和分析數據容易實現，更重要的是CASIO圖形計算器具有便攜性和靈活性，這為數學教學提供了便利。本文就是從圖形計算器的教育價值入手，從幾個教學案例出發，研究圖形計算器在中學課堂教學中的幾個應用，旨在拋磚引玉。
2.圖形計算器在中學數學教學中的應用
2．1創設合理情境，優化“過程教育”。
隨著新課程理念的深入，數學教學更重視“過程教育”。“過程教育”更注重讓學生去經歷知識產生的過程，從而培養學生在過程中學會探究、抽象、推理與反思。
教師應該在教學過程中，引導學生學習數學，讓學生通過個人的親身體驗去經歷，去獲取信息。但是在傳統的數學情境教學中，無法模擬很多真實的情境，也無法讓學生在情境中真正去操作去體驗。而圖形計算器卻能提供直觀的圖象，能讓學生動手操作，讓學生去體驗數學家發現問題的過程。真正為學生提供“做數學”的平臺，讓數學“返璞歸真”。以不等式為例，每一個好的不等式都有重要的數學背景，特別是有重要的幾何背景。如果在進行不等式教學時，教師能恰如其分地引入一些不等式的幾何背景，讓學生在直觀的觀察過程中，更好地把握這類不等式，這遠比只要求學生通過計算解不等式更有意義。同時，教師也能通過該“過程教育”，培養學生邏輯思維能力，也讓學生感悟到原來很多數學原理也可以通過直觀的方法得到證明。
【例1】不等式的證明：任意兩個正實數x、y有 ≥ 。
思考與分析：用代數方法證明該題，只要通過兩邊平方，在利用平方和公式就可以得到證明。但是若采用直觀的幾何方法來證明，更具有數學價值。如圖1，弦DE把與它垂直的直徑AB分割為長x、y的兩部分，則半徑 不小于半弦AB= ，當且僅當半徑等于半弦，即分割點在圓心時，等號成立，此時，x=y。
2．2借助數學實驗，培養數理統計能力。
G?波利亞曾指出：“數學有兩個側面，一方面它是歐幾里得式的嚴謹科學，從這個方面講，數學像是一門系統的演繹科學，但另一方面，創造過程中的數學，看起來卻像是一門試驗性的歸納科學?！保?］正基于數學的兩面性，因此數學教學不只是邏輯推理，也需要進行“數學實驗”。數學實驗區別于其他的實驗，它要求實驗者運用一定的物質手段，在數學思維活動的參與下，在特定的實驗環境下進行探索、研究活動［2］。而以圖形計算器為媒介的數學教學正可以為學生提供一個合適的實驗環境，它是以數學建模思想為前提，借助圖形計算器的一系列功能，讓學生親歷問題情境。在實驗過程中，教師可以引導學生運用多種方法，從多種視角來探究數學問題，理解數學思想，開拓數學思維能力，讓學生不僅能夠體驗數學再創造的思維過程，更能培養學生的創新意識和科學精神。
2．3構建探究平臺，開拓解題思路。
問題是數學的心臟。美國數學家哈爾莫斯說過：“數學的真正組成部分是問題和解。”而在數學教學中，解題是最基本的活動形式，不論是學生數學概念的形成、數學思想方法和技能技巧的獲得，還是數學問題解決能力與數學品質的養成，都必須通過解題教學來最終實現。而以圖形計算器為媒介的數學教學過程中，教師可以充分引導學生借助該工具，從多個角度來尋求問題的答案。在求解的過程中，學生可能會發現很多問題的答案并不唯一，或沒有一個精確值，甚至很多答案是錯誤的，但這個過程也正是科學家試誤的過程，教師要引導學生去珍惜這些負面經驗，并學會反思，學會判斷，學會取舍，進而培養學生堅毅的數學品質。
借助于圖形計算器，可以將多種數學思想方法運用到實際的教學過程中去，將“知識形態”的數學轉化為“教育形態”的數學［5］，引導學生一題多解。例如，中學生在學習函數知識時覺得很抽象，如二次函數、反比例函數、冪函數、指數函數、三角函數等?？梢岳脠D形計算器的“數形結合”的功能，開發一些易于學生再發現、再創造的案例。如通過平移來理解y=a(x+b) +c與y=ax 的關系，利用圖象的對稱來理解函數的奇偶性等等。
【例2】要在邊長為16米的正方形草坪上安裝噴水龍頭，使整個草坪都能噴灑到水。假設每個噴水龍頭的噴灑范圍都是半徑為6米的圓面，則需安裝這種噴水龍頭的個數最少是（）。（2007年普通高等學校招生全國統一考試（浙江卷）數學（理工類））
A．3 B．4 C．5 D．6
思考與分析：該題是一道關于覆蓋的問題，設計較新穎、獨特。很多學生看了這樣的題，會感覺無從下手，不知道從哪個角度切入。其實該題考的便是如何找到覆蓋一個正方形最小的圓。因此，該題便是要求如何在指定正方形的區域內畫圓，使得最少的圓能覆蓋整個正方形。事實上，借助圖形計算器，反復嘗試探究，可以發現答案為4。借助圖形計算器“數形結合”的功能，能直觀地解決這類覆蓋問題，從而培養學生的空間思維能力。
3.幾個結論
3.1 中學數學教學中使用圖形計算器符合現代教育觀念。
現代教育觀認為，教學的目的不僅是要讓學生掌握知識，了解世界，更重要的是讓學生學會分析問題、解決問題。建構主義教學強調要努力創造一個適宜的學習環境，使學生能夠積極主動地構建他們自己的知識。［6］圖形計算器等現代信息技術就為數學教學提供了一個很好的學習環境，極大拓展了師生的實踐活動空間，使學生有機會在一種真實的、體現數學發明與證明過程的環境中接受挑戰性的學習任務，進行實驗、探究和發現。因此，為了使學生得到更好的發展，就應把計算機、計算器等現代信息技術與數學軟件、其它學科內容整合在一起，讓學生在教師的指導下，運用現代信息技術，相對獨立地進行再發現和再創造，加深對所學知識點的理解。而且由于圖形計算器的便利性，非常適合在課堂中進行開放式教學，既能使課堂充滿生機，又能發揮學生的學習積極性。
3.2 適時和科學地運用圖形計算器。
在運用圖形計算器輔助數學教學時，特別值得注意的是，要把握好以紙筆運算、推理、作圖等為主要手段的數學學習與在信息技術支持下的數學學習之間的平衡。不能用圖形計算器代替傳統的和正常的數學教育活動，同其它多媒體一樣，如果我們過多地依賴它，不管上什么內容都運用圖形計算器，很可能會造成負面影響。如對于函數的教學，我們在講授指數函數、對數函數、冪函數的圖象及其性質時，可以先讓學生自己利用圖形計算器進行探究，但學到后來也不能一味地利用圖形計算器代替手動畫圖，這樣會削弱學生對函數圖象的理解與掌握［7］，不利于學生思維的發展。圖形計算器只能是輔助我們的數學教學，只能是為我們的教學服務。因此，在教學中，我們應落實“雙基”的同時，充分發揮信息技術的優勢，給學生開拓觀察、思考、歸納、猜想的空間，使學生理解數學的本質，從而提高學生的數學能力和創造性思維。
本文為全文原貌 未安裝PDF瀏覽器用戶請先下載安裝 原版全文
3.3 更新教育觀念，改革現行學生評價方式。
圖形計算器在教學過程中不僅是計算的工具，更重要的是作為數學實驗的工具。學生掌握數學知識，關鍵在于要能將知識內化到自身的認知結構中去，能遷移、轉換和運用知識。而并不是教師講得越多，學生就學得越多。教師單一的講授只能幫助學會去理解，去記憶知識，這只能將知識“窄化”、“限定”，不利于學生去“轉換”知識經驗的訓練，不利于培養學生解決變化的新情境問題的能力。［8］因此，教師要改變教育觀念。創新教育的關鍵并不在于是否使用現代教育技術，而是數學教師的教育觀念、數學觀念以及對現代教育技術的認識。［9］要培養創新性人才，教師應為“遷移而教”，讓學生自己動手實踐去體驗和感受知識的形成過程，合理運用現代教育技術，為學生創造學習環境，讓學生自己探究，去創新。而圖形計算器在課堂教學中為教與學提供了很好的技術支持，數學教師應當充分利用這一技術整合教學，以提高教學質量。
現行評價學生往往以筆試成績為唯一標準，由于這一指揮棒的作用，許多數學教師就覺得沒有必要引進現代教育技術，運用單一的講授模式，學生成績考得也不錯。這一觀念很不利于促進現代信息技術的應用和教學改革的深化。由于現代信息技術提供了多樣化的呈現手段，我們可以改進題型，如試卷中可以安排開放的探究性試題，必要時也可以讓圖形計算器進入考場，使學生從繁瑣的計算中解放出來，考查學生的實際運用能力和創新能力，從而促進現代教育技術的推廣和應用。
4.結束語
圖形計算器進入數學課堂，改變了傳統的教與學的模式，引發了新一輪的以信息技術為主導的創新教育。但在中學數學教學中，創新教育的關鍵并不是是否使用信息技術，而是數學教師的教育觀念、教學觀念以及對現代信息技術的認識。數學教師要充分認識到圖形計算器在數學教學中的作用，充分發揮圖形計算器在教學中的優勢，重在啟發學生如何利用手上的工具來探究數學問題，最終將“教會”轉變為“學會”。我們相信，隨著現代教育技術的不斷推進，圖形計算器將會給我們的數學教學帶來一片嶄新的天地。數學教師更應該正視自身的主導地位，合理充分挖掘圖形計算器的教學潛力，真正激發學生的學習興趣，培養學生的數學思維能力，優化教學過程，提高教學效率，真正推進信息技術與數學課程有效整合。
參考文獻：
［1］郭立昌.圖形計算器與中學數學創新教育――幾個值得思考的問題［J］.數學教育學報，2001.11.
［2］王江東.對中學數學實驗教學的認識與思考［J］.教改探索，2007年第三期.
［3］王尚志.數學教學研究與案例［M］.高等教育出版社，2006年12月.
［4］PATRICIA A. FORSTER* and UTE MUELLER ， What effect does the introduction of graphics calculators have on the performance of boys and girls in assessment in tertiary entrance calculus? ［J］， int. j. math. educ. sci. technol.， 2002 ， vol. 33， no. 6， 801-818.
［5］ 張奠宙等.數學教學學導論［M］.高等教育出版社，2003.4.
［6］劉靜，宋乃慶.圖形計算器支持下的數學學習［J］.西南師范大學學報，2002.8.
［7］J. BERRYy， E. GRAHAM*y and A. SMITHz，Observing student working styles when using graphic calculators to solve mathematics problems［J］.International Journal of Mathematical Education in Science and Technology，Vol. 37， No. 3， 15 April 2006， 291-308.
［8］陳厚德.基礎教育新概念――有效教學［M］.教育科學出版社，2001，7.
［9］葉立軍.關于圖形計算器與高等數學教學改革的若干思考［J］.寧波教育學院學報，2003.6.
計算機圖形學技術范文3
摘要：隨著游戲產業的快速發展，國內外越來越多的高校開始開設游戲開發專業或游戲開發方向，在該專業的課程設置中，“計算機圖形學”是一門重要的專業基礎課，如何在講授“計算機圖形學”課程的同時，考慮游戲專業人才的培養目標，結合游戲設計的實例來進行實踐，使得學生能將圖形學理論和游戲設計實踐很好地結合起來，是一個值得深入探討的問題。本文從“計算機圖形學”課程的特點分析開始，結合當前教學過程中存在的問題，給出了面向游戲開發專業方向的“計算機圖形學”課程建設思路。
關鍵詞：計算機圖形學；游戲開發；課程建設
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
1引言
“計算機圖形學”是計算機領域一門重要的學科，也是計算機學科方向的核心課程之一，作為一門不斷發展的學科，“計算機圖形學”的教學應該跟上學科的快速發展以及社會對本學科的人才需求。當前，伴隨著計算機科學與媒體技術的相互融合，形成了數字媒體技術這一新的學科，越來越多的國內外高校開始開設數字媒體技術專業，而相當多的高校將“游戲開發”作為數字媒體技術專業的一個主要方向進行發展。游戲設計以高質量的3D技術來展現游戲畫面，從角色建模、燈光、渲染、紋理等，無不是基于計算機圖形學的算法和理論，因此，“計算機圖形學”也成為數字媒體技術專業重要的一門專業基礎課。
如何在講授“計算機圖形學”課程的同時，考慮游戲專業人才的培養目標，結合游戲設計的實例來進行實踐，使得學生不至于因為算法和理論的枯燥而產生厭學情緒，同時又能將圖形學理論和游戲設計實踐很好地結合起來，是一個值得深入探討的問題。
本文分析了“計算機圖形學”課程的特點及其在游戲開發專業培養課程體系中的地位以及圖形學授課過程中存在的問題，給出了面向游戲設計專業的“計算機圖形學”課程教學改革的思路。
2 “計算機圖形學”課程的特點及其在游戲開發專業培養課程體系中的地位
游戲開發專業的教育目標是幫助學生了解游戲從策劃、設計、開發、測試、運營過程的整個環節，使學生獲得扎實的理論基礎，同時使學生具備較強的實踐能力，掌握最先進的主流游戲開發技術。
“計算機圖形學”是游戲設計專業的一門重要專業基礎課，當前的主流圖形API是對圖形學的基本原理和算法的實現，因此，對圖形學算法和原理的掌握，能夠幫助學生更快更好地理解和掌握主流的圖形API，而這些主流的圖形API也是當前游戲開發過程中必不可少的工具。
由此也可看出，“計算機圖形學”課程應該理論與實踐并重，既要講解清楚圖形學的基本理論和算法，又能給學生充分的實踐機會和時間，為學生后續學習游戲開發技術打下堅實的基礎。
處理好圖形學授課過程中的理論講授和實踐的關系，對于這門課程的學習效果至關重要。
當前的圖形學的教學現狀與游戲專業的教學目標相比，存在如下一些問題。
3 “計算機圖形學”授課過程中存在的問題
(1) 傳統的計算機圖形學的內容可以分為二維、三維兩部分，其中二維部分即光柵圖形學部分，包括：基本圖形(直線、圓弧、橢圓等)的生成算法、二維裁剪算法、填充算法、曲線曲面、圖形反走樣等內容。三維圖形學算法則圍繞三維物體的建模、運動、三維場景的建立組織，包括：物體建模(物體在計算機內的表示模型、幾何造型)、三維圖形的顯示(三維圖形的幾何變換、三維圖形的投影變換、三維裁剪)、真實感圖形學(消隱算法、光照模型、光線跟蹤技術、陰影、紋理、輻射度算法等)，有些圖形學教材還增加了計算機動畫技術、交互技術、圖形處理高級技術等內容。
分析上述內容，其中與游戲設計關系最為密切的部分是：基本的圖形學數學算法，包括向量部分的內容、圖形變換、視圖變換、圖形渲染、材質、紋理貼圖、模型動畫等三維圖形學的內容；而二維圖形學的內容在游戲開發中使用的相對較少。
而在傳統的圖形學教材中，二維圖形學的內容占據相當大的比例，學生在學習這一部分內容的時候，普遍感到算法較為枯燥，而無法和實際應用聯系起來，易產生厭學的情緒。
(2) 對于當前主流圖形庫的學習安排
為了更好的開發出具有豐富3D效果的游戲，必須學會使用3D技術，而當前主流的3D圖形API為OpenGL和DirectX，早期的很多游戲的底層引擎是基于OpenGL開發的，如“3D游戲之父”Carmack的經典游戲“DOOM”、“Quake”，在當前的游戲行業中，微軟開發的DirectX多媒體引擎大有后來居上之勢，當前基于Windows操作系統的游戲絕大多數都是基于DirectX開發。雖然如此，在其他操作系統的游戲開發和工作站上的圖形應用程序開發，OpenGL仍然是不二的選擇。
因此掌握好這兩種圖形庫，是游戲專業的學生必須掌握的技能；在兩種圖形庫的偏重上，DirectX所占的分量應該更重一些，而當前的圖形學理論和實踐教材基本上都是基于OpenGL，缺少合適的基于DirectX的計算機圖形學實驗指導教材。
(3) 對于圖形學課程理論和實踐的安排
一般圖形學課程的安排是先講授圖形學理論，之后進行圖形學課程設計，目的是在課程設計環節讓學生應用所學的理論知識，鍛煉實踐能力。但也存在一些弊?。豪碚撝v授和實踐環節割裂，學生在學習圖形學算法和理論時對枯燥的內容感到較難，缺少實踐，而在實踐環節，由于時間有限，很難真正掌握開發工具并作出具有一定深度的作品。
基于上述問題，結合游戲開發專業的特點，我們認為必須從以下幾方面入手做工作，確?！坝嬎銠C圖形學”課程的教學效果，加快課程建設。
4面向游戲開發專業方向的計算機圖形學課程建設思路
(1) 針對游戲專業的特色，在內容選擇上，應有所取舍，有所補充，不拘泥于某本計算機圖形學教材的具體內容作為授課內容，而是根據培養目標和專業特色，靈活安排。
首先，重點講授三維圖形學的內容；另外，將一些游戲開發過程中較為關鍵的圖形學相關算法和內容補充到圖形學的授課內容中，例如以下兩種算法：
場景管理及相關算法：場景管理是3D游戲引擎最核心的部分，對于一個3D場景來說，有很多的物體，最簡單的組織方法就是把它們用一個List連接起來，然后在繪制每一幀的時候一次送入渲染器進行處理，這樣的方法即使處理一個簡單的場景都會顯得非常慢。因此，如何合理有效地管理3D場景中物體之間的相關、從屬、互相影響的關系，如何組織這些關系，并將它們與3D引擎的其他部分的功能聯系起來，就是場景管理需要完成的工作。牽涉到空間排序，有多種算法來實現，基本的方法為：N叉樹算法，包括：二叉樹算法、四叉樹算法和八叉樹算法。
現有的各種圖形學教材，有些根本沒有提到上述算法，有些在圖形消隱的章節講授其中的某種算法。而上述算法是游戲引擎的核心算法，對游戲專業學生這一部分的內容應補充進授課內容。
三維模型動畫及動力學的基礎知識：在游戲開發過程中，有了模型之后，需要為三維模型添加相應的動作，實現游戲效果。對于當前的三維圖形庫，比如Direct3D，也支持豐富的三維模型動畫，包括：關節動畫、單一網格模型動畫、骨骼動畫和Morp。這一部分內容對于游戲開發人員來說也是必須掌握的一部分，但在現有的《計算機圖形學》教材中，絕大多數沒有涉及這部分內容，但也有一些《計算機圖形學》課本增加了三維模型動畫及動力學的內容，如美國加州州立大學斯坦尼斯洛斯分校Steve Cunningham所著的《計算機圖形學》一書中，就將動力學和動畫作為專門的一章內容進行介紹。
(2) 理清圖形學各部分內容和具體的游戲應用之間的關系，采用多種方式，有針對性地講述。
游戲專業方向的“計算機圖形學”課程在講授的時候，不能完全沿用傳統的“計算機圖形學”的授課方式，而應該找出相關內容和具體的游戲開發實踐之間的關系，教師在講述相關理論和算法的時候，應將游戲開發過程中如何應用該算法或理論以及如何實現該算法和理論進行講解，將相對枯燥的理論和實際聯系起來，讓學生能學以致用。
下表對圖形學的內容和游戲開發實踐中的應用作了粗略的總結。
教師在具體講授時可以在此基礎上進行豐富，使得授課內容生動起來。并在課程結束的時候，按照構造游戲的流程，從角色建模講起，用游戲設計這一根主線找出各部分內容之間的聯系，使得學生對課程的內容和游戲開發之間的關系有一個全貌性的認識。
(3) 在理論環節和實踐環節的安排上，采用理論課+實驗課+課程設計的方式，在平時圖形學理論講授的過程中，穿插實驗課，在最后安排課程設計，加大實踐環節所占比重。
(4) 建設與開發面向游戲方向的圖形學案例庫
欲使課堂講授的內容生動起來，必須有實際的案例支撐，因此建設面向游戲方向的圖形學案例庫，使得學生能夠快速理解和掌握相關理論和技術，對于提高圖形學課程的授課質量至關重要。
(5) 教材建設方面
編制面向游戲開發專業的計算機圖形學教材以及編制面向游戲開發專業的圖形學課程設計指導書是非常緊迫和必須的任務。
5總結
本文結合圖形學教學的實際以及游戲開發專業方向的培養目標，對于面向游戲設計專業的“計算機圖形學”課程教學改革進行了一些探討，希望能對游戲開發專業的教學和課程建設有所促進。
參考文獻：
[1] 培養具有創新意識的復合型數字媒體技術人才――山東大學軟件學院數字媒體系人才培養[J]. 計算機教育,2008,(15).
[2] 博采眾家智慧,培育復合型、創新型人才――山東大學軟件學院孟祥旭院長談數字媒體技術專業人才培養[J]. 計算機教育,2008,(15).
[3] 徐延寧. 計算機游戲課程體系建設[J]. 計算機教育,2008,(15).
[4] 尹義龍. 數字媒體技術專業的教學實踐體系探討[J]. 計算機教育,2008,(15).
[5] 向輝. 數字媒體技術專業課程體系探討[J]. 計算機教育,2008,(15).
[6] 潘榮江. 揚長補短的 “2+X” 數字媒體技術專業培養模式[J]. 計算機教育,2008,(15).
[7] 龐曉溪. 游戲引擎教程[M]. 北京:中國水利水電出版社,2008.
[8] [美]Steve Cunningham著. 石教英,潘志庚譯. 計算機圖形學[M],北京:機械工業出版社,2008.
計算機圖形學技術范文4
關鍵詞：計算機動畫；計算機圖形學；計算機輔助設計；可視化
中圖分類號：TP391.41
計算機圖形學經過三十多年的發展，在各個領域都得到了較為廣泛的應用，已經成為一項計算機科學中非?；钴S的分支，其主要是利用計算機對圖形的生成、顯示、表示、處理進行研究的一門學科。本文主要對計算機圖形學的定義、應用范圍以及發展前景進行了簡要介紹。
1計算機圖形學的定義
將三維圖形或者是二維圖形使用數學算法轉換為用計算機顯示器的柵格形式的一種科學，這就是計算機圖形學。計算機圖形學主要研究的內容是，利用計算機如何進行圖形的處理、圖形的計算、圖形的顯示以及圖形計算的相關算法和原理在計算機中如何進行等。圖形都構成通常是由，面、線寬、線、灰度、體等幾何元素、點、線型、色彩等非幾何屬性組成。如果從處理技術上來分析，圖形可以分為兩類：一類是明暗圖，就是我們所說的真實感圖形；另一類是如等高線地圖、工程圖、曲面的線框圖等基于線條信息表示的。而計算機圖形學的一個主要目的就是利用計算機生成讓人賞心悅目的真實感圖形。所以，圖形所描述場景的幾何表示必須要建立，然后在利用每一種光照模型，計算在假象下的光照明效果。此外，真實感圖形的計算結果是以數字圖像的方式來提供的，因此，可以說計算機圖形學和圖形處理之間有著極為密切的關系。計算機圖形學有著非常廣泛的研究內容，如：實體造型、非真實感繪制、圖形標準、光柵圖形生成算法、真實感圖形顯示算法、圖形硬件、計算機動畫、虛擬現實、自然景物仿真、圖形交互技術、曲線曲面造型、真實感圖形計算、科學計算可視化等等。
2計算機圖形學的主要應用范圍
2.1科學計算可視化。目前在流體力學、氣象分析、醫學、有限元分析當中科學計算可視化得到了廣泛的應用?？梢暬貏e是在醫學領域有著極為廣闊的發展前景。當前醫學上比較熱門的一個課題就是依靠精密機械做腦部手術，而要想實現這些技術就必須要以可視化為基礎?？梢暬夹g在我們進行腦部手術時，能夠幫助醫生對患者體內的患處準確并清晰的進行判斷，可以將醫用CT所掃描的數據轉化為圖像，手術效果的反饋則可以通過碰撞檢測等相關技術手段來實現，能夠幫助醫生順利完成手術，在醫學各個領域的未來發展中都離不開可視化技術。
2.2計算機動畫。計算機動畫隨著計算機硬件以及計算機圖形的不斷發展應運而生。動畫實際上也只不過是生成多個靜態的圖像，不過每一幅圖像都有一定程度的修改，而計算機動畫所研究的內容便是如何修改這一部分內容，而整個場景將這些做過修改的圖形進行連續播放就會動起來形成動畫效果。傳統的卡通片是早期計算機動畫的靈感來源，在生成幾個關鍵幀之后，在進行連續播放時，對兩個關鍵幀進行了有機的結合。計算機動畫有多種多樣生成動畫的方法，內容也是豐富多彩的，比如說，三維自由行體變形，二維軸變形方法，形狀混合等基于特征的圖像變形。最近幾年人們普遍將注意力轉向一種嶄新的方法上，就是基于物理模型的計算機動畫生成方法，該方法力求動畫的過程能夠呈現出最為適合真實世界的運動規律，運用大量的流體力學與彈性力學的方程進行計算。不過，是很難達到真實的運動效果的，比如說行走的效果，要想實現非常自然的行走畫面，所需要的計算量非常大，所用的計算機方程也非常復雜，目前以物理模型為基礎的計算機動畫還有很多內容需要不斷深入研究，還存在很多不足。
2.3計算機輔助制造及設計。CAU和CAD是在工業界計算機圖形學的應用中，最廣泛也是最活躍的。無論在機械結構、土建工程，還是產品設計等領域計算機圖形學都得到了廣泛應用。生產工程的精確圖形以及產品的相應結構，雖然有時候著重于這些方面，但是更為常用的還是進行人機修改及交互設計對所涉及產品、系統、工程的相關圖形，我們可以通過不斷選代設計，利用數據結構輸出零件表、材料單、工藝卡、加工數據代碼、加工流程等指令。在電子工業中計算機圖形學主要在印刷電路板、網絡分析、集成電路、電子線路等領域得到了廣泛運用。
以工程圖紙為基礎的三維形體重建是在CAD領域的另一個非常重要的研究領域。在二維信息中將三維信息提取，對這些信息同時進行分類、綜合等處理，在三維空間內重現構建三維信息相對應的三維形體，對形體的線、拓撲因素、點、面等進行恢復，最終實現形體的重建，這就是我們通常所說的三維形體重建。
2.4計算機藝術。除了在藝術品制造方面的廣泛應用外（花紋、中國國畫、圖案以及傳統油畫等）計算機圖形學在制造動畫片、廣告、電影等方法獲得了成功，其中不乏一些獲得獎項的作品，可以說這些獎項對計算機從事藝術創作是一個非常大的鼓勵。當前不少國內人外相關人士正在對人體模擬系統進行研究，這就讓我們有理由相信，在不久的將來將去世已久的著名人物搬上熒幕也是可能的，這對于傳統的藝術家來說，是不可想象的更是無法實現的。
2.5自然景物方針及圖形實時繪制。對真實無體的物理屬性進行模擬就是真實感繪制的主要目的，也就是對光學性質、物體間的相對位置、物體的形狀、粗糙程度、遮擋關系以及表面的紋理等進行模擬。重現真實世界的場景就是我們所說的真實感繪制。在自然景物仿真技術中我們需要將輻射度、線與面、明暗效應、、光線跟蹤、顏色模型、紋理等消除或者隱藏，其中最難進行模擬的就是表面屬性與光照屬性。此外，為了便于用不同的色彩灰度來進一步增加圖形的真實感，還必須對物體表面的明暗效應進行處理。在廣告影視、科學計算、幾何圖形、指揮控制等方面，自然景物仿真技術得到了廣泛的應用。
3計算機圖形學的發展前景
計算機圖形學我們可以發現不僅發展極為迅速，同時也已經逐步成為了獨立的一門學科，處于科學的發展前沿位置。在自然景物仿真、計算機輔助制造和設計、計算機動畫等多個領域，計算機圖形學已經得到的廣泛應用，在我們的日常生活中隨處都可以見到計算機圖形學的影子，計算機圖形學的廣泛應用讓我們的生活變得越來越豐富多彩。此外，在地質勘探方面運用可視化，可以幫助地質學家發展新的資源，運用于預報天氣，可以讓氣象預報更加準確，用于醫學手術方面，可以進一步提高手術的成功率，減少手術風險。
從計算機圖形學學科發展來看，有以下幾個發展趨勢：（1）與圖形硬件的發展緊密結合，突破實時高真實感、高分辨率渲染的技術難點。圖形渲染是整個圖形學發展的核心。在計算機輔助設計，影視動漫以及各類可視化應用中都對圖形渲染結果的高真實感提出了很高的要求。構造低功耗的渲染服務是圖形學的未來發展趨勢之一；（2）研究和諧自然的三維模型建模方法。三維模型建模方法是計算機圖形學的重要基礎，是生成精美的三維場景和逼真動態效果的前提。研究和諧自然的三維建模方法是發展的一個重要趨勢；（3）利用日益增長的計算性能，實現具有高度物理真實的動態仿真。高度物理真實感的動態模擬，包括對各種形變、水、氣、云、煙霧、燃燒、爆炸、撕裂、老化等物理現象的真實模擬，是計算機圖形學一直試圖達到的目標；（4）研究多種高精度數據獲取與處理技術，增強圖形技術的表現。真實感的畫面與逼真動態效果，一種有效的解決途徑是采用各種高精度手段獲取所需的幾何、紋理以及動態信息；（5）計算機圖形學與圖像視頻處理技術的結合。家用數字相機和攝像機的日益普及，對于數字圖像與視頻數據處理成為了計算機研究中的熱點問題；（6）從追求絕對的真實感向追求與強調圖形的表意性轉變。人們創造和生成圖片的終極目的不僅僅是展現真實的世界，更重要的是表達所需要傳達的信息。
4總結
計算機圖形學，給人類社會帶來了諸多益處，可以說促進了人們物質水平的提高，也帶來了精神上的享受。
參考文獻：
計算機圖形學技術范文5
關鍵詞：計算機圖形學 教材 OpenGL
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0178-02
從學科角度來看，計算機圖形學是一門理論和實踐都很強的綜合性學科；從技術層面來看，計算機圖形學是計算機應用領域的一個重要分支，其應用已經滲透到社會的各個方面，例如計算機游戲產業和影視動畫，人們使用手機和計算機時操作的圖形用戶接口，這些應用與人們的生活密不可分。計算機輔助設計與制造、科學數據可視化、虛擬現實等等，計算機圖形學在科學研究、生產實踐和人們的日常生活中均占有重要地位。因此，學生在學習計算機圖形學課程之前對該課程具有一定的好奇和期待，但是如果按照當前市場上流行的教材組織教學會使學生很失望，從而失去學習該課程的熱情。
1 計算機圖形學教材存在的問題
計算機圖形學是研究用計算機生成、處理和顯示圖形的一門學科，本科段的主要教學內容由以下幾個部分組成：光柵圖形學、圖形變換、圖形裁剪、可見面判斷、曲線和曲面、簡單的真實感圖形生成?；谶@些內容，國內教材基本上以計算機基本圖形的生成原理及其相應的經典算法為核心，注重算法的推導過程，也就是數學演算過程，使得教材內容理論性很強，對學生的數學基礎要求較高。這樣的教材適合培養學術研究型的學生，所學知識為他們進一步學習、從事計算機圖形學的研究打下堅實的基礎。但是應用型本科院校計算機專業的絕大多數學生畢業后走向職場，即使考上研究生進一步深造的學生，選擇計算機圖形學作為研究方向的可以說是鳳毛麟角。更加重要的是，應用型本科院校計算機專業的學生普遍數學基礎比較差，沒有數學基礎來學習這種數學演算式的算法推導過程。由于計算機軟硬件技術的飛速發展，當前在軟件開發領域也用不到教材中這樣底層的經典圖形算法，一般的圖形軟件開發都是基于某種圖形軟件標準，例如實際的業界標準OpenGL（Application Programming Interface），微軟公司的DirectX?；谲浖藴?，學生可以學到開發圖形學軟件的一些實用技術，掌握繪制真實感圖形的完整流程。因此，當前急需解決應用型本科院校計算機圖形學的教材問題，以及由此帶來的該課程在應用型本科院校的定位問題。
2 計算機圖形學教學改革探索
應用型本科院校的學生普遍數學基礎比較差，優點是動手能力比較強，其中不乏玩游戲的高手。絕大多數認真學習的學生都對程序開發比較感興趣，并且學得快。但是由于數學基礎和抽象思維能力比較差，對理論性強的教學內容不感興趣，學起來吃力。針對計算機圖形學教材的現狀和應用型本科院校學生的特點，對計算機圖形學課程的教學目標、教學內容和教學方法進行了一定的研究探索。將教學目標定位為使學生通過該課程的學習，對計算機圖形學有一個概括性的全面了解，理解計算機基本圖形的生成原理及其相應的經典算法的基本思路，掌握其中的重要技術；學習一種圖形軟件標準，加大實際動手能力的培養力度，使學生通過該課程的學習，能夠設計簡單的圖形場景，掌握繪制真實感圖形的基本流程。對于教學內容，采用一本教材為主，多本參考書為輔，在吃透這些教材的基礎上重新整合教學內容，力求使學生能夠學到實際有用的知識和技術，掌握必要的計算機圖形學的理論基礎和開發圖形應用軟件的初步能力。OpenGL是一種跨平臺的應用程序接口，已經成為實際的業界標準，而微軟公司的DirectX僅適用于Windows操作系統。另外，OpenGLES是OpenGL的子集，應用于多種嵌入式系統，如控制臺、移動電話、手持設備、家電設備和汽車等。把JavaScript和OpenGL ES 2.0結合在一起構成了WebGL，為HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，Web開發人員可以用WebGL構建具有豐富圖形的網站頁面和設計網頁游戲等。所以教學中選用了OpenGL作為實驗平臺。
教學內容整合以教材為依據，對應每個教學模塊增加相應的OpenGL內容，例如光柵圖形學模塊增加OpenGL的基本圖元繪制、圖形變換模塊增加OpenGL實現圖形變換的內容、曲線和曲面模塊增加利用OpenGL繪制Beizer曲線曲面和B樣條曲線曲面的方法、真實感圖形生成模塊增加OpenGL的光照（包括光源的位置、光的類型）和材質內容，等等。整合后的教學內容體現了理論與實踐并重、理論與實踐相結合的教育思想，每一次課的教學內容由兩部分組成：一是理論部分，講授計算機圖形學基本原理和概念、經典算法的設計；二是實踐部分，講授與理論教學內容相關的OpenGL繪圖程序設計。對于理論教學內容突出重點，精選有代表性的算法講解透徹，使學生掌握算法思想的精髓、主要技術手段，對類似算法能夠舉一反三，自行學習。實踐教學部分強化培養學生的創新思維和實際動手能力，針對教學內容演示基于OpenGL繪制的圖形或者場景，引導學生分析設計過程以及實現各個功能的OpenGL函數，以便學生通過學習能夠獨立自主地設計出具有真實感的圖形或者簡單場景。由于教學內容由理論和實踐兩個主題構成，所以教學過程中要特別注意將這兩個部分有機地融合在一起，具體做法是講清楚OpenGL函數在計算機系統內的實現機制，下面以圖形的幾何變換為例說明。圖形的幾何變換以齊次坐標為基礎，用矩陣表示變換，將變換矩陣乘以點的原始坐標，運算結果即為變換后的點的坐標；OpenGL的變換函數是以程序員給定的參數、按照函數功能先構造相應的變換矩陣，然后將變換矩陣與點坐標相乘得到變換后的點坐標。通過這種剖析將理論知識與實踐技術有機地結合起來，使學生知其然，也知其所以然，極大地激發了學生學習理論基礎知識的熱情。
教學過程以建構主義教學理念為指導，以任務驅動教學法為主結合多種教學方法以提高課堂教學質量。建構主義教育思想認為學習的本質是知識的建構過程，教學的目的在于幫助學生實現知識建構，而不是單向的給學生傳授知識，教師的作用是引導學生對原有知識進行改造和重組，實現新知識建構。任務驅動教學法的核心是以任務驅動教學過程，教師根據教學目標和教學內容設計合適的任務，通過分析這個任務引導學生建構知識。例如，講授真實感圖形生成時，首先演示一個編程繪制的具有真實感的圖形，在光照的作用下圖形逼真、美觀，極大地激發了學生的學習興趣。通過分析這個圖形的生成原理和技術，引出光照模型和顏色理論的基礎知識，通過設問、啟發等多種教學方法引導學生建構相關的理論知識；通過分析OpenGL實現光照、材質的技術，完成利用計算機繪制真實感圖形的教學任務。
最近幾年，市場上出現了一些面向應用型本科院校的計算機圖形學教材，其中計算機圖形學基礎理論的深度和難度都比傳統教材降低了，闡述也比較通俗易懂，但是沒有配套的上機實踐教材。因此，編寫了基于OpenGL的電子版實驗指導書，實驗內容由以下模塊組成：熟悉編程環境、基本圖元生成、二維圖形變換、三維圖形變換、光照和材質、曲線和曲面。實驗類型分為驗證型，設計型和綜合型。每次上機實驗課的內容分為兩個部分：一是運行課堂教學中講授的OpenGL程序、分析運行結果，然后修改這個程序生成新的圖形，從而加深對所學知識的理解；二是利用所學知識設計一個物體或者簡單的場景。課外作業是根據所學知識自由創造一個具有真實感的場景，從第一次上機實驗開始，從簡單到復雜構造一個場景，每次上機后增加本次實驗所學知識的內容，上機實驗課結束時上交，作為該課程的實驗考試成績。這樣，學生不僅學習了利用計算機生成真實感圖形的完整流程，而且親自實踐了這個完整流程。
4 結語
通過教學內容的整合，使學生能夠學到利用計算機生成真實感圖形的完整流程，有效地培養了學生的軟件開發能力，如果不進行上述教學改革是不可能達到這個目的的。當前國內教材太注重經典算法的剖析，學生即使努力學習，也是只見樹木不見森林，非常不適合應用型本科院校的學生使用。由于OpenGL的強大功能，教學中可以演示利用OpenGL編程繪制的逼真圖形，學生通過學習也可以自行設計、編程繪制這樣具有真實感的圖形，極大地激發了學生的求知欲，使得學生想學計算機圖形學課程，有效地提高了該課程的教學質量。
參考文獻
[1] 王艷春，張金政，李紹靜.計算機圖形學課程教學思考[J].計算機教育，2011（14）：63-66
[2] 孔令德，劉晉鋼.應用型工科院校計算機圖形學教學模式改革[J].計算機教育，2011（18）：20-22
[3] Francis S Hill，Jr，Sstephen mkelly，著.計算機圖形學（OpenGL版）[M].3版，胡事民，劉利剛，劉永進，等，譯.北京：清華大學出版社，2009.
計算機圖形學技術范文6
【關鍵詞】計算機圖形學 電影 動畫 分類 原理 應用
1 引言
隨著計算機應用技術的迅猛發展，促進了一系列相關學科的發展。計算機圖形學便是其一。1963年，美國人伊凡?蘇澤蘭在麻省理工學院畢業論文課題是關于三維交互式圖形系統，在此基礎上發表了題目為《畫板》的博士畢業論文， 這篇畢業論文是計算機圖形學里程碑的標志，它的發表標志著計算機圖形學科正式誕生。計算機圖形學它標志著計算機處理方式由處理符號系統轉變為處理圖形系統的方式，計算機圖形學的出現，計算機處理方式可以部分地模擬現實圖形和展現人的右腦功能，因此計算機圖形學的理論和實踐具有劃時代的意義。
在計算機圖形學發展和應用的過程中，最具震撼性和實用性的就是電影動畫技術。電影動畫為計算機圖形學提供了新鮮的血液，打開了新視角，自然界的一切美麗景象都可以通過計算機生動形象地再現構造宏觀、微觀世界。
2 計算機圖形處理電影動畫的分類
計算機圖形處理電影動畫是計算機圖形學和電影藝術相結合，并且相互促進的產物，計算機軟硬件和圖形圖像算法高速發展促進了計算機圖形學的突飛猛進。計算機電影動畫技術將圖形、圖案和畫面或者其中一部分顯示在屏幕上，并且按照一定規律或預定的要求在屏幕上移動、變換，從而使計算機顯示出圖形動態變換過程。
電影動畫是運動中的藝術，運動的畫面是電影動畫的表現形式，運動是電影動畫的要素，運動的表現形式，才促使了二維和三維動畫的發展。計算機動畫以其制作方法和表現特征的兩種表現形式就是二維電影動畫和三維電影動畫。
2.1 二維電影動畫
傳統的電影卡通動畫，是大量的畫片，每幅畫片高速翻轉以便實現是連續播放多幀畫面，每幅畫面表述的是運動物體的若干個瞬間的定格，利用觀看者在大腦內殘留的瞬間視覺感覺而得到運動的視覺感受。傳統的電影卡通動畫是先畫出一頭一尾兩個關鍵幀圖畫，然后在兩個關鍵幀中間插入一些列圖畫畫從而生成中間一系列畫。展現平面圖形是計算機二維電影動畫的一大特點，是對傳統動畫制作的繼承和發展，制作時就像傳統在紙上作畫，通過計算機圖形學復雜的算法將一些列計算機圖畫對象的移動、變形、變色等手法表現出傳統電影動畫運動的效果。
ANIMO是世界上最受歡迎的、使用最廣的二維動畫系統動畫制作軟件，它是英國Cambridge Animation公司核心產品。ANIMO向計算機圖形設計者提供了靈活的顏色模板創建、修改調色板和調整顏色的工具，這些功能有助于二維電影動畫前期制作和影片后期合成方面都有獨到的技術特點。ANIMO雖然不是最專業的二維電影動畫制作軟件，但是它具有更大的靈活性，軟件獨有的內部環境能夠將二維電影動畫和三維電影動畫完美的結合起來。
ANIMO經常用于二維電影動畫和真實場景的結合，90年代籃球運動球星喬丹和華納動畫人物共同主演的《空中大灌籃》，它是將二維電影動畫與三維電影動畫真實場景完美結合的成功范例。ANIMO軟件具有面向動畫師設計的工作界面，在ANIOM軟件制作電影動畫的同時，需要一臺高清掃描儀，底板動畫圖片上放在掃描儀內進行掃描，掃描后的畫稿幾乎保持了動畫設計者原始動畫圖片的線條，ANIMO軟件的快速上色工具提供了給圖畫自動上色和自動線條封閉功能，并和軟件的顏色模型編輯器集成在一起，軟件提供了不受數目限制的顏色數量和調色板種類。三維電影動畫中的陰影和燈光效果是最難轉化為二維電影動畫的，ANIMO卻可以將這些難點完美的結合在一起，具有多種特技效果處理效果，包括動畫的燈光效果、物體陰影變換、圖片背景的模糊處理、拍攝的攝像機鏡頭的移動、波紋起伏波浪震動的效果展現等等，并可與二維電影動畫、三維電影動畫和實拍鏡頭進行合成處理。它所提供的可視化場景圖畫可以讓動畫設計師在軟件內只用幾個簡單的操作步驟就可完成比較復雜的動畫制作，提高了計算機二維電影動畫制作的工作效率和速度。
2.2 三維電影動畫
三維電影動畫則是展示立體的圖形，三維電影動畫的制作過程就好像是在攝影棚中拍電影的景象：三維圖像影像制作首先是在布置攝像對象所處的位置、動畫制作者規定其運動軌跡、并按照這個運動軌跡進行拍攝、各種燈光效果被制作者安排的妥當，攝影機可以布置在特定位置上或者也可根據拍攝內容設定攝影機的推拉搖移擺動，最后利用計算機用圖形算法計算出這個攝影機所見到的動態圖像效果。
三維電影動畫制作首先要創建物體模型結構，其次是讓這些物體在空間內動起來，如變化圖形、變化顏色、移動位置、旋轉物體等制作手段。再通過打燈光等特效生成栩栩如生的畫面。計算機三維電影動畫數據是在計算機內部自動生成的。
