计算机图形学精品课程网站建设论文.doc
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1、计算机图形学精品课程网站建设摘 要计算机图形学(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。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看,图形主要分为两类,一类是基于线条信息表示的,如工程图、等高线地图、曲面的线框图等,另一类是明暗图,也就是通常所说的真实感图形。本文介绍了建设计算机图形学精品课程所用到的基本技术,及具体是网站设计及实现方法。该网站以D
2、reamweaver为开发工具,以IIS为解释服务器,以Asp(Active Server Page)为编程语言,以CSS+Div为网站前台网页样式设计及页面框架搭建,以Access为数据库来建设的。内容主要有:师资队伍、课程描述、教学资源、师生交流、实验教学、成果展示、在线考试。关键词:精品课程 网站建设 Dreamweaver Css Div JavascriptThe construction of Computer Graphics Excellent Courses WebsiteABSTRACTComputer Graphics (Computer Graphics, referr
3、ed to as CG) is a mathematical algorithm science which using two-dimensional or three-dimensional computer graphics display into a rid form . Simply put, the main researched content of computer graphics was that how to display the computer graphics in the computer and the using of the calculation, p
4、rocessing and display the relevant principles and algorithms Graphics are composed by that the non-geometric attributes , which such as point, line, face, body and other geometric elements, and gray, color, line, line width. In terms of processing technology , graphics is mainly divided into two kin
5、ds of graphics.One is based on the lines, such as engineering drawings, contour maps, surface wireframe map, and the other is a light map, which is usually called realistic graphics. This paper introduces the basic technology of the construction of Cmputer Graphics Courses excellent Courses website,
6、 the design of this web and the implementation of this web. In the construction of this web, I used the Dreamweaver as the site development tools, used the IIS Server as web server, used Asp(Active Server Page) for the programming language,used CSS + Div for the front web design of this website ,use
7、d Access as the database for this website. This website is mainly included: the introduction of teachers, the description of Computer Graphics Course, the resources of teaching,the exchange between teachers and students,the experiment teaching,the showing of the research achievements , the on-line e
8、xamination.KEY WORDS: Excellent Courses,Website,Dreamweaver Css Div Javascript目录前言1第1章 计算机图形学的发展及应用21.1 计算机图形学发展简史21.2 计算机图形学的应用及研究前沿31.3 计算机图形学网络教学特点及发展6第2章 精品课程网站需求分析82.18第3章 精品课程网站设计103.1 精品课程网站总体设计103.1.1 网站建设流程设计103.1.2 网站建设选用的编程语言123.1.3 网站建设开发工具123.1.4 网站建设使用服务器133.1.5 网站建设使用技术133.2 精品课程网站详细设
9、计183.2.1 网站模块划分及设计183.2.1 网站主页设计193.2.2 网站子页设计22第4章 精品课程网站具体功能代码实现234.1 网站子页左侧导航234.2 Javascript 输出日期时间254.3 Div显示和隐藏实现视频播放26结论30谢 辞31参考文献32前言计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。经过30多年的发展 , 计算机图形学已成为计算机科学中 , 最为活跃的分支之一 , 并得到广泛的应用。搭建计算机图形学精品课程的目的是在计算机图形学基本原则指导下,建立方便的在线浏览计算机图形学方面的知识和在线管理一些图形学方面的科学资料,通过师生互动
10、环节提高学生计算机图形学方面的专业知识。积极开发科技信息资源,及时、有效地提供图形学方面的分享和利用,给各个科研部门提供一个标准化的、规范化、网络化的科研成果信息交流的平台。高度利用科研成果,提高我国的科技发展水平。通过网站,全面宣传,展示计算机系图形学的风采、优点与特色,发布计算机图形学方面的知识和在线视频教程等信息内容,使学生对计算机图形学有更深刻的了解,增强学生、老师之间的联系,在Internet网上,让学生及时得到计算机图行学方面的重要信息,同时也帮助了学校完成部分事务,提高办事效率,给学生,学校最方便的联系桥梁。在这里学生也可以提出意见及想法,互通教学之间的意见想法,更加有效的办好教
11、学,和学生需要哪样的教学方式能够更好的吸收与接纳,这些都能成为学校的参考,以便更好的提高学校的教学质量。此计算机图形学精品课程网站,是搭建一个以计算机图形学为主要知识内容的在线网络教学平台。所以它的基本技术要求是在网络上要实现计算机图形学理论知识以Web页面的形式呈现。还要有在线互动的动态技术的支持。 第1章 计算机图形学的发展及应用1.1 计算机图形学发展简史1950年 ,第一台图形显示器作为美国麻省理工学院(MIT) 旋风 号 (Whirlwind 1) 计算机的附件诞生了。该显示器用1个类似于示波器的阴极射线管 (CRT) 来显示一些简单的图形。1958 年美国 Calcomp 公司由联
12、机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪 , GerBer 公司把数控机床发展成为平板式绘图仪。在整个50年代 ,只有电子管计算机 , 用机器语言编程, 主要应用于科学计算,为这些计算机配置的图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于准备和酝酿时期,并称之为:“被动式”图形学。到 50 年代末期,MIT的林肯实验室在“旋风”计算机上开发 SAGE空中防御体系, 第一次使用了具有指挥和控制功能的 CRT显示器,操作者可以用笔在屏幕上指出被确定的目标。与此同时,类似的技术在设计和生产过程中也陆续得到了应用,它预示着交互式计算机图形学的诞生。1962年,MIT林肯实验室的 Ivan E1Sutherland
13、发表了 1篇题为“Sketchpad : 一个人机交互通信的图形系统”的博士论文,他在论文中首次使用了计算机图形学“Computer Graphics”这个术语,证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域,从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位。20世纪70年代是计算机图形学发展过程中的一个重要的历史时期。由于光栅显示器的产生,在60 年代就已萌芽的光栅图形学算法,迅速发展起来,区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念及其相应算法纷纷诞生,图形学进入了第一个兴盛的时期,并开始出现实用的 CAD图形系统。又因为通用与设备无关的图形软件的发展,图形软件功能的标准化问题被提了出来。
14、1974 年,美国国家标准化局(ANSI ) 在 ACM SIGGRAPH的一个“与机器无关的图形技术”的工作会议上,提出了制定有关标准的基本规则。此后ACM专门成立了一个图形标准化委员会,开始制定有关标准。该委员会于 1977、1979 年先后制定和修改了“核心图形系统” (Core Graphics System) 。ISO随后又发布了计算机图形接口 CGI (Computer Graphics Interface) 、计算机图形元文件标准 CGM (Computer Graphics Metafile) 、计算机图形核心系统 GKS (Graphics Kernel system) 、面
15、向程序员的层次交互图形标准 PHIGS ( Programmerp s Hierarchical InteractiveGraphics Standard) 等。这些标准的制定,为计算机图形学的推广、应用、资源信息共享,起了重要作用。 20世纪70年代 ,计算机图形学另外两个重要进展是真实感图形学和实体造型技术的产生。1970 年Bouknight 提出了第一个光反射模型, 1971 年 Gourand 提出“漫反射模型+插值”的思想,被称为 Gourand明暗处理。1975 年 Phong提出了著名的简单光照模型 Phong模型。这些可以算是真实感图形学最早的开创性工作。另外,从 1973
16、年开始,相继出现了英国剑桥大学 CAD 小组的 Build 系统、美国罗彻斯特大学的 PADL21系统等实体造型系统。1980年 Whitted 提出了一个光透视模型Whitted 模型,并第一次给出光线跟踪算法的范例,实现 Whitted 模型;1984年,美国 Cornell大学和日本广岛大学的学者分别将热辐射工程中的辐射度的方法引入到计算机图形学中,用辐射度方法成功地模拟了理想漫反射表面间的多重漫反射效果;光线跟踪算法和辐射度算法的提出,标志着真实感图形的显示算法已逐渐成熟。从 20 世纪 80 年代中期以来,超大规模集成电路的发展,为图形学的飞速发展奠定了物质基础。计算机的运算能力的提
17、高,图形处理速度的加快,使得图形学的各个研究方向得到充分发展,图形学已广泛应用于动画、科学计算可视化、CAD/ CAN、影视娱乐等各个领域。 ACM SIGGRAPH会议是计算机图形学最权威的国际会议,每年在美国召开 , 参加会议的人在50 000人左右。SIG 2GRAPH会议很大程度上促进了图形学的发展,世界上不会有第二个领域会每年召开如此规模巨大的专业会议。到了 1997 年,参加会议的人数已经增加到48 700。因为每年只录取大约 50 篇论文,在Computer Graphics杂志上发表,因此论文的学术水平较高,基本上代表了图形学发展的主流方向。1.2 计算机图形学的应用及研究前沿
18、 1、计算机辅助设计与制造 CAD/ CAU是计算机图形学在工业界最广泛、最活跃的应用领域。计算机图形学被用来进行土建工程、机械结构和产品的设计, 包括设计飞机、汽车、船舶的外形和发电厂、化工厂等的布局以及电子线路、电子器件等。随着计算机网络的发展 , 在网络环境下进行异地异构系统的协同设计 , 已经成为 CAD领域最热门的课题之一。CAD领域另一个非常重要的研究领域是基于工程图纸的三维形体重建。2、科学计算可视化 科学技术的迅猛发展 , 数据量的与日俱增使得人们对数据的分析和处理变得越来越难 , 人们无法从数据海洋中得到最有用的数据 , 找到数据的变化规律, 提取最本质的特征。但是如果能将这
19、些数据用图形的形式表示出来 , 情况就不一样了 , 事物的发展趋势和本质特征将会很清楚地呈现在人们面前。目前科学计算可视化广泛应用于医学、流体力学、有限元分析、气象分析当中。3、图形实时绘制与自然景物仿真 在计算机中重现真实世界的场景叫做真实感绘制。真实感绘制的主要任务是模拟真实物体的物理属性,简单的说就是物体的形状、光学性质、表面的纹理和粗糙程度,以及物体间的相对位置、遮挡关系等等。这其中光照和表面属性是最难模拟的。为了模拟光照 , 已有各种各样的光照模型。从简单到复杂排列分别是: 简单光照模型、局部光照模型和整体光照模型。从绘制方法上看有模拟光的实际传播过程的光线跟踪法 , 也有模拟能量交
20、换的辐射度方法。除了建造计算机可实现的逼真物理模型外,真实感绘制还有一个研究重点是研究加速算法 , 力求能在最短时间内绘制出最真实的场景。4、计算机动画 早期的计算机动画灵感来源于传统的卡通片 , 在生成几幅被称做“关键帧”的画面后 , 由计算机对 2 幅关键帧进行插值生成若干“中间帧” , 连续播放时2个关键帧就被有机地结合起来了。计算机动画内容丰富多彩 , 生成动画的方法也多种多样,比如基于特征的图像变形、二维形状混合、轴变形方法、三维自由形体变形 ( FFD , Free2FormDeformation) 等。近年来人们普遍将注意力转向基于物理模型的计算机动画生成方法。这是一种崭新的方法
21、,该方法大量运用弹性力学和流体力学的方程进行计算,力求使动画过程体现出最适合真实世界的运动规律。然而要真正到达真实的运动是很难的 , 比如人的行走或跑步是全身的各个关节协调的结果 , 要实现很自然的人走路的动画 , 计算方程非常复杂和计算量极大 , 基于物理模型的计算机动画还有许多内容需要进一步研究。 20世纪90年代是计算机动画应用辉煌的 10 年。Disney公司每年都要出一部制作精美的卡通动画片 , 好莱坞的大片屡屡大量运用计算机生成各种各样精彩绝伦的特技效果。广告设计 , 电脑游戏也频频运用计算机动画。计算机动画也因这些商业应用的大力推动而有了极大的发展。5、用户接口 用户接口是人们使
22、用计算机的第一观感。一个友好的图形化的用户界面能够大大提高软件的易用性,在 DOS时代,计算机的易用性很差 , 编写一个图形化的界面要费去大量的劳动 , 过去传统的软件中有 60 %的程序是用来处理与用户接口有关的问题和功能的。进入 80 年代后 , 随着Xwindow标准的提出 , 苹果公司图形化操作系统的推出 , 特别是微软公司 Windows操作系统的普及 , 标志着图形学已经全面融入计算机的方方面面。 目前几个大的软件公司都在研究下一代用户界面,开发面向主流应用的自然、高效多通道的用户界面。研究多通道语义模型、多通道整合算法及其软件结构和界面范式是当前用户界面和接口方面研究的主流方向
23、, 而图形学在其中起主导作用。6、计算机艺术 现在的美术人员、尤其是商业艺术人员都热衷于用计算机软件从事艺术创作。可用于美术创作的软件很多,如二维平面的画笔程序 (如 CorelDraw,Photoshop , PaintShop)、专门的图表绘制软件 (如 Visio) 、三维建模和渲染软件包(如 3DMAX, Maya) 以及一些专门生成动画的软件 (如Alias , Softimage) 等 , 可以说是数不胜数。当然,传统艺术的一些效果也是上述软件所不能达到的,比如钢笔素描的效果,中国毛笔书法的效果,而且在传统绘画中有许多个人风格化的效果也是上述软件所无法企及的。然而图形学工作者们是不
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