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計算機圖形學論文范文1
【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。
計算機圖形學論文范文2
英文名稱：Journal of Image and Graphics
主管單位：中國科學院
主辦單位：中國科學院遙感應用研究所;中國圖象圖形學學會;北京應用物理與計算數學研究所
出版周期：月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1006-8961
國內刊號：11-3758/TB
郵發代號：82-831
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1996
期刊收錄：
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
期刊榮譽：
聯系方式
期刊簡介
《中國圖象圖形學報》是由中國科學院遙感應用研究所、中國圖象圖形學會、北京應用物理與計算數學研究所共同創辦，是集計算機圖像圖形高科技理論、技術方法與應用研究成果產業化于一體的綜合性學術期刊?！吨袊鴪D象圖形學報》是被國內主要檢索系統收錄的核心中文期刊，是圖像圖形學及相關領域的權威性雜志。
計算機圖形學論文范文3
關鍵詞：計算機虛擬技術，動畫發展，虛擬關系
動畫自誕生之日起，從紙面時代走向如今的無紙時代，經歷了兩次巨大的變革，一是賽璐珞片的應用，另一次則為計算機圖形技術在動畫領域的廣泛應用，計算機的介入使得動畫在制作環節節省了大量的人力與物力，將動畫專業人員從繁重的繪制工作中解放出來，隨著計算機技術的不斷深入，三維虛擬技術更是為動畫注入了新的活力，上個世紀九十年代世界第一部全三維動畫電影《玩具總動員》問世，其后的十余年三維動畫得到了迅猛的發展，涌現了諸如《冰河世紀》、《馬達加斯加》、《飛屋歷險記》、《機器人瓦利》、《海底總動員》等優秀的動畫影片。
1.計算機虛擬技術發展
計算機技術在動畫方面的運用可謂是由來已久，自從上個世紀六十年代計算機圖形學的興起，動畫便悄然伴隨著計算機圖形學的發展而發生著日新月異的變化。動畫目前的主流形式分為二維動畫和三維動畫，二維動畫以平面繪畫為基礎，三維動畫則將雕塑藝術融入其中，此二者由于所依托的基礎不同所以在制作層面上也有著迥然不同的方法。
首先，計算機的發展將二維動畫帶入了一個無紙化時代，傳統動畫使用賽璐珞片繪制動畫的方式已經逐漸被計算機繪圖所替代，如:photoshop、painter、coreldraw等核心繪圖軟件提供了動畫專業技術人員眾多繪制平臺，數字筆的推陳出新更為他們提供了良好的繪圖工具，高效的感應度，靈敏的壓感效果，無疑為動畫的發展打開了一扇快捷之門。此外flash軟件作為方便而使用的動畫制作工具，在目前的二維動畫領域被廣泛使用，其方便快捷文件體積小等諸多特征都是其得以業界認同的主要方面。當然最新版本的flash cs 4還仿效三維軟件提供了骨骼綁定和攝影機功能，足見二維動畫的三維化勢必要成為另一個發展趨勢。
其次，談及三維動畫的發展不得不提及《玩具總動員》，這部影片是世界上第一部真正意義上的全計算機虛擬合成的三維動畫片。實際上動畫片的三維時代早在計算機應用于動畫之前便已存在，傳統的偶動畫在筆者看來就是三維動畫的一種表現，只不過如今的人們，無論是動畫業界還是普通觀眾提及三維動畫首先想到的就是計算機虛擬三維合成動畫而忘記了三維的實體形式。目前在制作計算機三維動畫使用做多的當屬3DMax和Maya軟件，計算機三維動畫的制作與計算機二維動畫有著很大的不同之處，三維動畫在制作環節具體包含以下幾個流程：三維建模（根據二維設定稿建造三維模型）、骨骼綁定（主要針對三維角色）、貼圖繪制（使用繪圖軟件繪制模型表面）、貼圖縫合（將貼圖貼合于模型）、動作（根據運動規律調整角色動作與鏡頭運動關系）。在三維動畫制作的動作環節，目前最新一項技術就是動態捕捉，將此項技術用到極致的一部電影當屬《阿凡達》，詹姆斯.卡梅隆不光使用更多的捕捉點進行了身體動作的動態捕捉，而且特地在面部增加一臺攝影機對面部表情進行細節捕捉，這一做法無疑為三維虛擬人物增添了真實度。論文參考。
然而也正是由于《阿凡達》中所創造的世外桃源般的虛擬星球潘多拉過于真實，甚至到達了真假難辨的境地，拖著長長尾巴的納美人看起來除了外觀上與你我無異，所以很多人都在質疑《阿凡達》這部影片究竟該不該屬于動畫的范疇，計算機虛擬技術的發展是對動畫的發展還是迷失，在新的技術沖擊下動畫路在何方？
2.何謂動畫
什么才是動畫，這似乎不應該再成為問題，但是計算機技術對于動畫制作技術的革新卻一而再再而三地挑釁著何謂動畫的命題，《大美百科全書》中的解釋是這樣的：動畫藝術又稱為動畫電影，系利用單格畫面拍攝法，經由畫家特殊的技巧表現而攝制完成的影片，其內容包括：卡通動畫、剪紙動畫、木偶動畫及特殊的合成影片。Wikipedia（維奇百科）則這樣論述道: Animation is therapid display of a sequence of images of 2D or 3D artwork or model positions inorder to create an illusion of movement. It is an optical illusion of motiondue to the phenomenon of persistence of vision, and can be created anddemonstrated in a number of ways. The most common method of presentinganimation is as a motion picture or video program, although several other formsof presenting animation also exist.(動畫是一系列二維圖畫或三維作品或模型的快速播放，目的在于創造運動的幻象。他是基于視覺暫留的運動視覺幻象，并且可以通過多種形式產生、呈現。動畫呈現的最主要途徑是作為運動的畫面或者視頻節目，當然很多其他形式的呈現方式也同樣存在)。論文參考。在筆者看來，無論是從基于傳統視覺暫留原理給出的定義，還是從創造運動幻想的角度進行解讀，動畫始終都是對于無生命的一種生命的創造，途徑與手段各有不同，但依舊殊途同歸。
以美國著名電影導演詹姆斯.卡梅隆的震撼巨制《阿凡達》為例，這部科幻大片在眾多人眼中只不過是普通的電影，技術上采用大量計算機模擬特效，在筆者看來則不然，《阿凡達》不僅僅為世人創造了一個世外桃源般的潘多拉星球，同時也全面揭開了動畫創作的新紀元。該片中大量采用了計算機動態捕捉與三維模擬技術，將一系列的不可能、不存在轉化為現實以無比絢爛奪目的畫面呈現于觀者面前，將我們帶入一個全權由導演設計的環境空間，體會著現實中早已消失的純凈。動畫也正是在此刻真正意義上實現了一種對生命的創造，甚至是他的更高級——生命體系的構建。
3.動畫的發展趨勢
動畫技術的發展不斷推動著動畫歷程的發展，每一次動畫技術的革新帶來的都是動畫效率的大幅提高，賽璐珞片的發明使得單幅場景最大限度上得到了運用，更是將分層概念引入動畫制作當中，通過分層技術創造出豐富的鏡頭與景深影像，在早期動畫電影《小鹿斑比》中這點尤為突出。論文參考。
計算機圖形學的興起，對于動畫來說是一件革命性的事件，他讓眾多動畫專業制作人員從繁重而枯燥的繪制工作中擺脫出來，為動畫領域帶來了一翻百家爭鳴的景象。商業動畫電影越來越多的依賴于計算機圖形的處理，以絢爛奪目的視覺盛宴饕餮著觀者的眼球，藝術動畫側重于動畫畫面的繪畫藝術感與造型感，獨立動畫則追尋著人類思想與情感的腳步前行，當然這一切并非絕對，彼此的融合與滲透有時也會帶來與眾不同的化學反應。
以《阿凡達》為例，詹姆斯.卡梅隆大量運用了計算機三維虛擬技術為觀者創造了一場視覺的盛宴，然而之所以該片會讓全球范圍內如此多的人趨之若鶩并非只有絢爛的視覺體驗，從《阿凡達》故事發展的角度看,其脈絡圍繞著人類生存，關注人類發展與環境保護之間的博弈，試圖用最簡單的方式獲得最廣泛的共鳴，擺脫說教的成分，給每位觀者直接的心靈感應。
動畫發展到今日，計算機的介入日益深入，筆者認為動畫的界定不應僅僅局限于技術層面，更應當是對虛擬世界的直觀展示，賦予生命的過程，這一過程或許受到技術的影響存在差異，但結果都一樣——非生命的生命化，靈魂在此過程中被一一賦予，然而對于類似《阿凡達》的商業電影，計算機虛擬技術所帶來的視覺饕餮是無以替代的，在未來相當長的一段時期，占據動畫電影市場的大半江山，這一點在近年來的動畫電影上得到體現，如：《飛屋歷險記》、《冰河世紀》等動畫商業大片，相信基于計算機虛擬技術的動畫巨制將持續引領動畫主流趨勢。
參考文獻：
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計算機圖形學論文范文4
關鍵詞：解析幾何 代數方程 計算機繪圖 人C交互 教學實驗
一、解析幾何與線性代數課程教學內容的現狀和歷史
解析幾何主要內容是用向量代數方法研究二、三維空間內曲線、曲面的幾何問題。向量代數方法主要是一、二次的代數方程與線性方程組。從現在一些高校使用的教材可也看到，解析幾何與線性代數課程[1][2]的合并（或集成）為一門課占有不小的比例。下面相關教材的信息統計，可以獲知這些變化。工科與理科專業使用教材的情況：工科專業使用的教材《線性代數與解析幾何》 （網絡檢索結果約500，000個）或 《線性代數與空間解析幾何》（網絡檢索結果約562，000個）的主要章節為：行列式及其計算，向量代數，平面與直線，平面與直線，矩陣及其運算，n維向量與線性方程組，特征值與特征向量，二次型與二次曲面，線性代數與空間解析幾何的應用模型。工科專業使用的教材《線性代數》（網絡檢索結果約686，000個）。使用這兩類教材的比例約為562s686。理科專業使用的教材《高等代數與解析幾何》（網絡檢索結果約19，400個）的主要章節為：多項式，行列式，矩陣，線性空間，線性變換， Euclid 空間，雙線性函數與二次型。理科專業使用的教材《空間解析幾何》（網絡檢索結果約49，200個）。使用這兩類教材的比例約為194：492。從教材和課程內容，我們看到二次曲面與線性代數在其中扮演重要角色。把高等代數與解析幾何合并成一門課具有其內在的合理性，但是，解析幾何范圍內的幾何問題包括除了圓錐曲線（Conic Sections）和二次曲面性質與圖形之外，還有其他的曲線、曲面。這些曲線和曲面大量地出現不同的科學、工程領域中。例如螺旋線、環面。對于這些曲線和曲面，線性代數方法很難處理。同時，按目前的信息與計算科學的解析幾何課程教學計劃學時，學生系統地學習解析幾何比較困難。我們希望了解和認識一門課程的內涵，也就必須認識它的發展史。解析幾何的創立得益于代數學的飛速發展，17世紀笛卡爾[3]引進坐標系后，一大類幾何圖形和代數方程成為等價的事物。把圖形轉換為代數方程描述的數與數的關系來研究的方法就稱為解析幾何。1874年，美國翻譯出版的法國學者J.B.BIOT的解析幾何教材：《AN ELEMENTARY TREATISE ON ANALYTICAL GEOMETRY》[4]，其中沒有出現行列式與矩陣等線性代數的主要方法。1902年，David Hilbert 的幾何基礎[5]出版了。100多年后，北京師范大學出版社在1984年出版了朱鼎勛與陳紹菱的解析幾何教材《空間解析幾何學》[6]。這是一本解析幾何課程的典型教材。其中主要的方法是向量代數、坐標變換與二次型。傳統的數學課程體系中（包括工學數學課程體系），將解析幾何單獨列為一門課程（或一些獨立的章節），主要講述空間圖形（包括空間直線、平面和二次曲面）的代數處理方法。其實，解析幾何本身與線性代數有著深刻的內在聯系，例如，空間直線和平面都是由線性方程組來表示的，二次曲面的分類其實就是二次形的標準形問題。所以將這些內容加入到高等代數中來，不但節省了大量的時間，而且對學生加深兩門課程的理解也是非常有益的[1]。
二、解析幾何的現代化與應用前沿以及課程的教學實驗
1963年，伊凡?蘇澤蘭（Ivan Sutherland）在麻省理工學院發表了名為《畫板》的博士論文[7]，它標志著計算機圖形學的正式誕生。至今已有五十多年的歷史。使用計算機處理三維空間的曲線與曲面的顯示與人機關系。它可以研究大量的復雜方程的曲線與曲面的性質以及它們之間的關系。在解析幾何課程教學方面，計算機作圖確實可以增加學生的對非二次曲面幾何的直觀理解，極大地提高了教學的效率，以及學生直觀地理解復雜曲線、曲面。例如用某種計算機語言，計算、繪制一個旋轉的橢圓拋物面。如果用z=x^2+y^2形式的方程，編寫程序：
x=[-10：0.1：10]；y=[-10：0.1：10]；[X，Y]=meshgrid（x，y）；Z=X.^2+Y.^2 ；
plot3（X，Y，Z）
畫出來的立體圖上的網格是分別按x、y的參數值的變化生成的圖（1）。同樣的方法，編寫程序：
x=[-10：0.2：10]；y=[-10：0.2：10]；[X，Y]=meshgrid（x，y）；Z=X.^2-Y.^2；
plot3（X，Y，Z）
畫出的方程為z=x^2-y^2的雙曲拋物面上的網格是分別按x、y的參數值的變化生成的圖（2）。
不僅僅如此，計算機作圖是對解析幾何的傳統教學方法、手段的重大改進，還克服了復雜曲面曲線無法繪制的寰場H綣僅僅認識到利用計算軟件繪制曲線與曲面，可以比較直觀的看到曲面的一些基本性質，例如：對稱性，有界性，邊界等，那實質上還是輔助教學，教學的內容沒有進化與更新，也就是給定了曲面的方程，然后計算、繪制該曲面的3維圖像，那是遠遠不夠的。一方面計算機繪圖滲透到了解析幾何課程的教學中，另一方面更重要的發展是三維空間中的曲面、曲線已深入到了可以直觀展示不同學科領域的現象、性質與規律。例如，近二、三十年，計算機計算速度的大幅提高，曲線、曲面的計算已經有了相當的發展。最初的3D動畫、3D電影，現在的3D打印、3D重構已經深入到科學研究、工程設計以及日常生活中，這些新應用、新技術、新理論還在不斷地進化。這些都依賴曲線、曲面的計算與測量。一般情形是曲面并不都是教材中的二次曲面。測量方法有無線電、激光等電學、光學設備，例如：照相機、攝像機、雷達等。特別是在計算機視覺[8]方面， 3D重構[9]的發展對三維空間的曲面、曲線的計算提出更高的要求，計算機視覺是計算機圖形學的反向計算。計算機圖形學是從3維對象測量計算獲得圖像數據，而計算機視覺通常是從圖像數據通過計算獲得觀測對象的3維圖形，也有這兩種方法的結合趨勢，例如：在增強現實技術中，就是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。
1.解析幾何中，n次曲線、曲面在笛卡爾坐標系下的3維計算的手段是n次代數方程，笛卡爾坐標系與代數方程構成了這類3維計算的基礎。 笛卡爾坐標系與代數方程幫助我們充分認識了二次曲線與曲面。例如：圖（1）與圖（2）就是使用了笛卡爾坐標系與橢圓拋物面方程x2+y2-z=0、雙曲拋物面方程x2-y2-z=0，通過計算給出的這兩類曲面的視圖。
2.在工程與其他科技領域，等高線圖可以表示觀測對象特定數據的3維圖。這一類曲面一般不能由代數方程來表示。例如：陸地的海拔等高線地圖，規則物體或流體的溫度分布圖，某區域的大氣的水汽分布圖，運動物體的GPS軌跡圖。等高線圖實質上是一張關于某種特定數據的照片，形式上等同于圖（1）與圖（2）。這類圖都是通過對觀測對象進行測量而獲得的某種特定數據對應的三維空間的曲線與曲面圖。這些曲線與曲面沒有對應的方程，都用離散的二維數據來表示，并存儲為一張數字照片。
3.觀測對象的3D重構是從一些二維數據照片通過計算得到其他若干個笛卡爾坐標系下的二維數據照片。
1）如果已知曲線、曲面在一個笛卡爾坐標系內的代數方程，那么通過不同笛卡爾坐標系之間的坐標變換，能夠確定地計算曲線與曲面的新代數方程。
2）如果已知曲線、曲面在一個笛卡爾坐標系內的等高線圖，同樣的方法可以得到新笛卡爾坐標系下的二維數據照片。
3）如果已知曲線、曲面在一個笛卡爾坐標系內的其他類型的二維數據照片（例如：一般的相機照片），如何得到新笛卡爾坐標系下的二維數據照片？這部分內容正是計算機視覺研究的核心內容之一。我們指導學生在這個方面做了一些試驗與計算。下面簡單介紹一下實驗的基本方法與實驗的結果。在對物體進行拍攝后得到的相片中，由于物體表面幾何形態、點光源位置、光強等因數的改變會導致物體表面反射光路的改變與反射光光強的變化，照片中拍攝對象的明暗關系都會發生變化。我們可以根據光源與物體表面的關系（包括理想反射面與一般反射面的成像理論，點光源與反射面亮度的關系），得到點光源下理想表面反射成像的規律?？刂破渲幸粋€或多個影響物體表面成像的重要參數，改變點光源位置等，拍攝觀測對象，利用軟件讀取照片，用給定的光反射模型進行計算，可以得到觀測對象的一個完整的表面的三維數值圖像。下圖（6）（7）是試驗中拍攝的傾斜紙板照片與計算得到的三維數值圖像。
三、解析幾何教學實驗的一些體會
解析幾何課程本著聯系實際科技應用與科學前沿[10]，拓展教學內容，開闊視野的目標，把計算機圖形學與“3D計算”的思想、方法與實踐引入。我們可以在教學過程使用計算機與顯示設備，一方面，在三維空間中，把復雜代數方程對應的圖像的基本性質比較直觀地顯示出來。另一方面，認識到三維數值圖像在計算機視覺等高新科技領域的重要應用。通過這一方面的教學與實踐，讓學生認識到不僅僅方程的計算與推理可以分析曲線、曲面的性質，還可以通過適當的計算也可以分析曲線、曲面的性質。進一步，認識到計算機的計算能力與顯示同樣能夠證實曲線、曲面的特征。即基于適度的基本編程的人機交互[7]來學習曲線、曲面的基本規律。上文列舉了的解析幾何與計算機相結合的例子，通過使用這種更簡潔易懂，同時更加現代化的解題辦法，真正實現數學與計算機的結合，使得解析幾何這門學科具有新的生命力。
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計算機圖形學論文范文5
論文摘要：計算科學主要講述了一種科學的思想方法，計算科學的基本概念、基本知識它的發展主線、學科分支、還有計算科學的特點、發展規律和趨勢。
引言：隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，和計算科學的快速發展以及取得的大量成果。計算科學這一學科也也應運而生?！队嬎憧茖W導論》正如此書的名字，此書很好的詮釋了計算科學這一學科，并且指導了我們應如何去學好這一學科。使得我們收獲頗多。并且讓我深深的反思了我的大學生活。正如趙老師書中所講的：“計算科學是年輕人的科學，一旦你選擇了計算科學作為你為之奮斗的專業類領域，就等于你選擇了一條布滿荊棘的道路。一個有志于從事計算科學研究與開發的學生，必須在大學幾年的學習中，打下堅實的基礎，才有可能在將來學科的高速發展中，或在計算機產品的開發和快速更新換代中有所作為。
<一>什么是計算科學和它的來歷
計算科學主要是對描述和變換信息的算法過程，包括其理論、分析、設計、效率分析、實現和應用的系統研究。全部計算科學的基本問題是，什么能（有效的）自動運行，什么不能（有效的）自動運行。本科學來源于對數理邏輯、計算模型、算法理論、自動計算機器的研究，形成于20世紀30年代的后期。
隨著存儲程序式通用電子計算機在上世紀40年代的誕生，人類使用自動計算裝置代替人的人工計算和手工勞動的夢想成為現實。計算科學的快速發展以也取得大量成果，計算科學這一學科也也應運而生。
<二>計算科學的發展
a、首先先介紹圖靈機
圖靈機的發明打開了現代計算機的大門和發展之路。圖靈機通過一條兩端可無限延長的袋子，一個讀寫頭和一組控制讀寫頭的（控制器）組成它有一個狀態集和符號集，而此符號集一般只使用0和1兩個符號。而就是這個簡潔的結構和運行原理隱含了存儲程序的原始思想，深刻的揭示了現代通用電子數字計算機的核心內容?，F在通用的計算機是電子數字計算機，而電子數字計算機的發展是建立在圖靈機的基礎之上。他的二進制思想使計算機的制作的簡化成只需兩個穩定態的元器件。這在今后的計算機制作上無論是二極管或集成電路上都顯示了明顯的優越性。
b、計算機帶動的計算學科
1946年隨著現代意義上的電子數字計算機ENIAC的誕生。掀起了社會快速發展的嶄新一頁。計算機工作和運行就擺在了人們的面前。
1、計算機語言
我們要用計算機求解一個問題，必須事先編好程序。因此就出現了最早的機器指令和匯編語言。20世紀50年代后，計算機的發展步入了實用化的階段。然而，在最初的應用中，人們普遍感到使用機器指令編制程序不僅效率低下，而且十分別扭，也不利于交流和軟件維護，復雜程序查找錯誤尤其困難，因此，軟件開發急需一種高級的類似于自然語言那樣的程序設計語言。1952年，第一個程序設計語言ShortCode出現。兩年后，Fortran問世。作為一種面向科學計算的高級程序設計語言，Fortran的最大功績在于牢固地樹立了高級語言的地位，并使之成為世界通用的程序設計語言。Algol60的誕生是計算機語言的研究成為一門科學的標志。該語言的文本中提出了一整套的新概念，如變量的類型說明和作用域規則、過程的遞歸性及參數傳遞機制等。而且，它是第一個用嚴格的語法規則——巴科斯范式（BNF）定義語言文法的高級語言。還有用于支持結構化程序設計的PASCAL語言，適合于軍隊各方面應用的大型通用程序設計語言ADA，支持并發程序設計的MODULA-2，支持邏輯程序設計的PROLOG語言，支持人工智能程序設計的LISP語言，支持面積對象程序變換的SMALLTALK、C等。
2、計算機系統和軟件開發方法
現代意義上的計算機絕不是一個簡單的計算機了而也包括了軟件（系統軟件、應用軟件）。各種各樣的軟件使得計算機的用途大大增強。而軟件開發也成為了一個重要課題和發展方向。軟件開發的理論基礎即是計算模型。隨著計算機網絡、分布式處理和多媒體的發展。在各種高級程序設計語言中增加并發機構以支持分布式程序設計，在語言中通過擴展繪圖子程序以支持計算機圖形學程序設計在程序設計語言中已非常的流行。之后，在模數/數模轉換等接口技術和數據庫技術的支持下，通過擴展高級語言的程序庫又實現了多媒體程序設計的構想。進入20世紀90年代之后，并行計算機和分布式大規模異質計算機網絡的發展又將并行程序設計語言、并行編譯程序、并行操作系統、并行與分布式數據庫系統等試行軟件的開發的關鍵技術依然與高級語言和計算模型密切相關，如各種并行、并發程序設計語言，進程代數，PETRI網等，它們正是軟件開發方法和技術的研究中支持不同階段軟件開發的程序設計語言和支持這些軟件開發方法和技術的理論基礎----計算模型
3、計算機圖形學
在計算機的硬件的迅速發展中。隨著它的存儲容量的增大，也掀起了計算機的巨大改革。計算機圖形學、圖像處理技術的發展，促使圖形化界面的出現。計算機圖形學是使用計算機輔助產生圖形并對圖形進行處理的科學。并由此推動了計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助教學（CAI）、計算機輔助信息處理、計算機輔助測試（CAT）等方向的發展。圖形化界面的出現，徹底改變了在一個黑色的DOS窗口前敲代碼輸入控制命令的時代。同時也成就了一個偉大的公司Microsoft。
4、計算機網絡
隨著用戶迫切需要實現不同計算機上的軟硬件和信息資源共享。網絡就在我們的需求中誕生了。網絡的發展和信息資源的交換使每臺計算都變成了網絡計算機。這也促進計算機的發展和廣泛應用。
<三>計算機學科的主線及發展方向
圍繞著學科基本問題而展開的大量具體研究，形成學科發展的主流方向與學科發展主線和學科自身的知識組織結構。計算學科內容按照基礎理論、基本開發技術、應用以及他們與硬件設備聯系的緊密程度分成三個層面：
1、計算科學應用層
它包括人工智能應用與系統，信息、管理與決策系統，移動計算，計劃可視化，科學計算機等計算機應用的各個方向。
2、計算科學的專業基礎層
它是為應用層提供技術和環境的一個層面，包括軟件開發方法學，計算機網絡與通信技術，程序設計科學，計算機體系結構、電子計算機系統基礎。
3、計算科學的基礎層
它包括計算科學的數學理論，高等邏輯等內容。其中計算的數學理論涵蓋可計算性與計算復雜性理論形式語言與計算機理論等。
<四>計算機的網絡的發展及網絡安全
(1)計算機網絡與病毒
一個現代計算機被定義為包含存儲器、處理器、功能部件、互聯網絡、匯編程序、編譯程序、操作系統、外部設備、通信通道等內容的系統。
通過上面定義，我們發現互聯網絡也被加入到計算機當中。說明了網絡的重要以及普及性。21世紀是信息時代。信息已成為一種重要的戰略資。信息科學成為最活躍的領域之一，信息技術改變著人們的生活方式。現在互聯網絡已經廣泛應用于科研、教育、企業生產、與經營管理、信息服務等各個方面。全世界的互聯網Internet正在爆炸性的擴大，已經成為覆蓋全球的信息基礎設施之一。
因為互聯網的快速發展與應用，我們各行各業都在使用計算機。信息安全也顯得格外重要。而隨著計算機網絡的發展，計算機網絡系統的安全受到嚴重的挑戰，來自計算機病毒和黑客的攻擊及其他方面的威脅也越來越大。其中計算機病毒更是很難根治的主要威脅之一。計算機病毒給我們帶來的負面影響和損失是刻骨銘心的，譬如1999年爆發的CIH病毒以及2003年元月的蠕蟲王病毒等都給廣大用戶帶來巨大的損失。
我們想更好的讓計算機為我們服務，我們就必須很好的利用它，利用網絡。同時我們也應該建立起自己的防護措施，以抵抗外來信息的侵入，保護我們的信息不受攻擊和破壞。
(2)計算機病毒及它的防范措施：
計算機病毒是一組通過復制自身來感染其它軟件的程序。當程序運行時，嵌入的病毒也隨之運行并感染其它程序。一些病毒不帶有惡意攻擊性編碼，但更多的病毒攜帶毒碼，一旦被事先設定好的環境激發，即可感染和破壞。
<一>、病毒的入侵方式
1．無線電方式。主要是通過無線電把病毒碼發射到對方電子系統中。此方式是計算機病毒注入的最佳方式，同時技術難度也最大?？赡艿耐緩接校孩僦苯酉驅Ψ诫娮酉到y的無線電接收器或設備發射，使接收器對其進行處理并把病毒傳染到目標機上。②冒充合法無線傳輸數據。根據得到的或使用標準的無線電傳輸協議和數據格式，發射病毒碼，使之能夠混在合法傳輸信號中，進入接收器，進而進人信息網絡。③尋找對方信息系統保護最差的地方進行病毒注放。通過對方未保護的數據鏈路，將病毒傳染到被保護的鏈路或目標中。
2．“固化”式方法。即把病毒事先存放在硬件（如芯片）和軟件中，然后把此硬件和軟件直接或間接交付給對方，使病毒直接傳染給對方電子系統，在需要時將其激活，達到攻擊目的。這種攻擊方法十分隱蔽，即使芯片或組件被徹底檢查，也很難保證其沒有其他特殊功能。目前，我國很多計算機組件依賴進口，困此，很容易受到芯片的攻擊。
3．后門攻擊方式。后門，是計算機安全系統中的一個小洞，由軟件設計師或維護人發明，允許知道其存在的人繞過正常安全防護措施進入系統。攻擊后門的形式有許多種，如控制電磁脈沖可將病毒注入目標系統。計算機入侵者就常通過后門進行攻擊，如目前普遍使用的WINDOWS98，就存在這樣的后門。
4．數據控制鏈侵入方式。隨著因特網技術的廣泛應用，使計算機病毒通過計算機系統的數據控制鏈侵入成為可能。使用遠程修改技術，可以很容易地改變數據控制鏈的正常路徑。
<二>病毒攻擊的防范的對策
1．建立有效的計算機病毒防護體系。有效的計算機病毒防護體系應包括多個防護層。一是訪問控制層；二是病毒檢測層；三是病毒遏制層；四是病毒清除層；五是系統恢復層；六是應急計劃層。上述六層計算機防護體系，須有有效的硬件和軟件技術的支持，如安全設計及規范操作。
2．嚴把收硬件安全關。國家的機密信息系統所用設備和系列產品，應建立自己的生產企業，實現計算機的國產化、系列化；對引進的計算機系統要在進行安全性檢查后才能啟用，以預防和限制計算機病毒伺機入侵。
3．防止電磁輻射和電磁泄露。采取電磁屏蔽的方法，阻斷電磁波輻射，這樣，不僅可以達到防止計算機信息泄露的目的，而且可以防止“電磁輻射式”病毒的攻擊。
4．加強計算機應急反應分隊建設。應成立自動化系統安全支援分隊，以解決計算機防御性的有關問題。
很多公司都有因為電腦被入侵而遭受嚴重經濟損失的慘痛經歷，不少普通用戶也未能避免電腦被破壞的厄運，造成如此大損失的并不一定都是技術高超的入侵者所為，小小的字符串帶給我們的損失已經太多。因此，如果你是數據庫程序開發人員、如果你是系統級應用程序開發人員、如果你是高級計算機用戶、如果你是論壇管理人員......請密切注意有關字符漏洞以及其他各類漏洞的最新消息及其補丁，及時在你的程序中寫入防范最新字符漏洞攻擊的安全檢查代碼并為你的系統安裝最新的補丁會讓你遠離字符帶來的危險。經常殺毒，注意外來設備在計算機上的使用和計算機對外網的鏈接。也可以大大有效的避免計算機被攻擊。
<五>總結
在學了計算科學導論之后，讓我更深入的了解了我將來要從事的學科。計算科學導論指導著我們該怎么學習計算機。讓我更清楚的知道我們信息安全專業的方向。正如計算科學這座大樓一樣，在不斷的成長。信息安全也必將隨著網絡的進一步發展而更多的被人們重視?？傊畬W習了這門課之后讓我受益匪淺，也知道自己應該好好努力，爭取在自己的專業領域上有所成就。
參考文獻：
1、《計算科學導論》（第三版），趙志琢著，科學出版社2004版
2、《計算機病毒分析與對抗》傅建明彭國軍張煥國編著武漢大學出版社2004版
計算機圖形學論文范文6
思想建設
自覺加強政治理論學習,熱愛本職工作,積極參加單位組織的各項集體活動,遵紀守法,團結同志.
二,系行政管理
以來,作為信息科學技術學院業務副院長,分管專業教學,學科建設,科研以及實驗室建設等工作,主要組織與參與了以下具體工作:
3月,完成了《虛擬現實實驗室》的建設工作;
3-4月,組織,協調和實施了迎接山東省對省重點學科計算機應用技術學科(籌)的考察驗收工作;
4月,以__學院計算機基礎教學實驗中心為依托,申報了山東省高等學校試驗教學示范中心,被推薦到教育廳參評;
4-5月,申報了教育部-英特爾精品課程建設項目;
4-5月,申報了計算機應用技術泰安市科技創新平臺項目;
5月,申報了山東省優秀教學團隊評選,被推薦到教育廳參評;
6-9月,在山東省__學( ）者崗位申報中,__學院計算機應用技術學科申請設置__學者建設工程崗位(推薦上海交通大學馬利莊教授);
9月,申報了泰安市優秀科技創新團隊;
9月-10月,完成了第一批校級優勢學科《計算機應用技術》培養對象建設期滿考核驗收;
10-12月,完成了山東省重點學科計算機應用技術工作總結和工作計劃;
10-12月,完成了計算機應用技術和軟件工程2個校級優勢學科培養對象工作總結和工作計劃;
11月,完成了信息科學技術學院特色發展為地方經濟建設服務的總結及計劃;
10-12月,申報了計算機應用技術參加__學院重點學科的遴選;
10-12月,申報了__學院優秀科研工作先進集體;
10-12月,準備了__學院對信息科學技術學院數據與圖像處理研究所的年度檢查與考核;
10-11月,完成了__學院擬申報碩士學位授權點(一級學科)基本情況調查表;
11-12月,配合學校新增碩士學位授予單位立項申報,信息科學技術學院作為擬授權學科的3個學科第一位學科,組織部分教師完成了《申請碩士學位授予權一級學科簡況表》;
4月,和10月,申報泰安市大學生科技創新行動計劃項目共2批100余項,第一批立項8項,第二批立項未公布.
10月-12月,參加學校組織的課堂教學達標創優競賽活動,并成功進入前8名,參加第2輪復賽;
重新審定了信息科學技術學院畢業設計(論文)的規范和要求;信息科學技術學院網站新改版投入使用,并在學校對學校2級網站的評選中獲得第一名.
三,教學工作
上半年,本人承擔了信息科學技術系《計算機圖形學》課程的教學工作,并擔任屆畢業生的 畢業論文和畢業設計的指導老師.下半年-第一學期,作為訪問學者在山東大學進行學習,但是服從系里安排,分管專業教學,科研,學科建設等工作.
四,科研工作
在核心期刊雜志2篇(第一位).主持省教育廳科技計劃項目一項(第一位),山東省自然科學基金項目立項一項(第2位)
五,在廉政方面
能做到嚴格要求自己,廉潔自律,遵紀守法.
