一种三维实体模型的离散表示方法

在计算机中,传统的三维几何模型只能描述表面数据,要描述模型内部属性时,这种模型显得无能为力。体图形学(VolumeGraphics,简称VG)是计算机图形学中新发展起来的一个重要分支。三维模型的体素表示是体图形学中的基本方法,体素化是体图形学中一个不可缺少的前处理过程,其任务是把物体的表面几何形式表示离散成最接近该物体的体素表示形式,产生体数据集。该文将基于Z-buffer扩展的深度缓存原理扩展到x,y,z三个方向上,实现了复杂三维网格模型的体素化表示。实验表明该算法具有很高的执行效率,并且算法的复杂度不依赖于模型的复杂度。     

一种基于八叉树的三维实体内部可视化技术

鉴于传统的图形学-面图形学只能表达三维实体的表面的形状和属性，不能表达实体内部的属性，如纹理、密度场以及温度场等，因而在计算机图形学、CAD以及有限元分析等许多领域都需要一种新的可视化技术-三维实体的可视化技术，以表达实体内部的属性；三维实体的可视化技术是新兴的图形学-体图形学的一个重要组成部分，为了实现三维实体的可视化，针对CAD造型系统中的实际要求，根据体图形学的理论和八叉树的特点，提出了一种基于八叉树的实体内部可视化技术，该技术采用八叉树算法对边界数据结构表达的实体进行体元化。由于实体内部属性变化的不均匀，算法采用了不规则体元，以充分表达实体内部的细节，实际应用效果表明，该算法不但能充分表达实体内部属性，而且也具有一定的造型功能。     

高级计算机图形学建模技术

本文综述了几种不同类型的高级计算机图形学建模技术,然后介绍了计算机图形学高级建模技术的发展方向。     

面向计算思维培养的计算机图形学教学研究

结合对计算思维的认识和计算机图形学课程教学实践,分析计算机图形学与计算思维的关系,提出以计算思维能力培养为导向的计算机图形学课程教学改革方向,探讨具体实施方法,形成以计算机图形学为落实点的计算思维能力培养方法。     

与游戏开发应用结合的计算机图形学课程建设探讨

计算机图形学是计算机和多媒体技术等相关专业的一门重要的专业基础课程.由于其涵盖数学、物理、程序设计语言和算法等多方面的知识,导致课程的学习难度较大.同时,由于没有后续课程使用计算机图形学的知识,致使学生无法将图形学理论与实际应用较好的结合,从而影响计算机图形学的教学效果.为了使学生理解图形学相关算法及其应用场景,与游戏开发应用结合,探讨计算机图形学的课程建设.     

计算机图形学的应用及研究前沿

计算机图形学是一门研究计算机图形原理、方法和技术,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学科.目前,计算机图形学的应用已经深入到真实感图形、科学计算可视化、虚拟环境、多媒体技术、计算机动画、计算机辅助工程制图等领域.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.本文将介绍计算机图形学的研究内容、发展历史、应用和图形学前沿的方向.     

三维动画中常用计算机图形学知识的教学探究

在艺术院校,学生缺乏一些应有计算机图形学的了解,使其以机械记忆的方式学习三维动画软件,而不知其原理,操作时有较大盲目性,也很难发挥软件的一些高级功能。三维动画中常用计算机图形学是学好三维动画必备知识。但计算机图形学抽象,对理性思维较弱的艺术院校学生来说,易产生理解困难,甚至反感抵触。文章结合计算机图形学的特性和艺术院校学生的特点,对艺术院校三维动画中常用计算机图形学的教学内容和原则进行论述。     

浅析计算机图形学的发展及运用

计算机图形学主要是研究计算机图形原理、方法和应用技术的学科,包括作图和图形表面渲染两大部分的内容.随着社会的发展进步,计算机图形学被广泛的应用在各个领域,拥有良好的发展前景.文章在简述计算机图形学发展过程的基础上,从对图形的辅助设计和改造、科学计算可视化操作、图形绘制、自然景观仿真等方面具体分析计算机图形学的应用.     

面向专业特色的计算机图形学教学改革与探讨

对具有不同专业应用方向的计算机相关专业而言,计算机图形学作为一门交叉学科,在计算机相关学科本科课程体系中具有重要作用。在传统内容基础上,以面向专业应用为目的,探讨计算机图形学课程内容和教学方法的改革,将对学生培养起到积极影响。作者结合教学经验,总结一些面向专业特色的计算机图形学教学改革方法,为计算机应用技术高速发展的时代背景下,提高计算机图形学教学效果提供一些可借鉴经验。     

计算机图形学课程教学改革

针对计算机图形学的学科发展和教学状况,分析计算机图形学在课程体系中的定位,提出教学内容和教学方法的改革思路,利用有限课时提高学生计算机图形学理论教学与实践教学的学习效果,适应当今社会对图形软件研发人才的需求。     

体视化方法综述

综述了体视化研究的历史及近年来体视化技术的研究现状和发展情况,其中包括体数据的预处理、三维物体表面重建、直接体视、体图形学等各方面方法的优缺点,并预测了体视化的未来研究趋势。     

体绘制技术在医学可视化中的新发展

科学计算可视化体绘制算法能反映出体数据的内部信息，在医学，它已经从辅诊断发展成为辅助治疗的重要手段，体可视化技术是医学可视化的重要研究内容，其处理过程包括体数据的获取，模型的建立，数据的映射，绘制等操作，该文介绍了医学可视化中常使用的几种光照模型，针对基于图象空间和对象空间两种体绘制算法，介绍了它们的基本思想方法，并详细阐述了在近期的主要加速技术和提高图象质量方法的新进展，最后给出了实验数据和结论。     

虚拟现实中体图形学的研究

本文主要介绍了虚拟现实中体图形学的概况。通过对体图形学的一些算法的阐述，使得我们对体图形学有一些大体的了解及认识。它可生成具有高质量的图形。     

立体可视化——新兴的灵境技术

立体可视化是９０年出现的可视化及计算机图形学的一个重要领域。立体可视化质变计算机图形学带来了一场革命,并在其众多的应用领域中取得了突破性进展,不仅容易实现图形演示的虚拟真实性（灵境）,而且可以将视野深入至复杂物体的内部世界,文语文介绍立体可视化技术的原理,立体数据的生成,处理及演示。     

三维实体的体几何模型

在科学可视化,体图形学及有限元等许多应用问题中,都需要处理三维实体的内部、从点集拓扑体模型的思想出发,实体内部的属性及结构可看作三维实体占据的空间位置的函数,该文 体几何模型描述三维形体占据的空间位置,并给出构造体几何模型的一些简单方法,体几何模型是三参量模型,容易离散化所需计算量及存储量皆很少,体几何模型可用于三维实体的有限元剖分,实体内部的可视化与体图形学等领域中。     

海量数据GPU体绘制优化研究

高性能GPU使得体绘制在廉价的硬件上获得良好的性能,但海量数据体绘制的效率依旧低下.本文探讨了GPU体绘制中图形硬件的瓶颈,并提出新颖的算法解决这些问题:采用数据分块和八叉树划分体数据实现空单元跳过优化.该算法解决了海量数据超过可用纹理空间的难题,同时允许实时改变体绘制传递函数.     

Error-controlled real-time cut updates for multi-resolution volume rendering

Multi-resolution techniques are required for rendering large volumetric datasets exceeding the size of the graphics card's memory or even the main memory. The cut through the multi-resolution volume representation is defined by selection criteria based on error metrics. For GPU-based volume rendering, this cut has to fit into the graphics card's memory and needs to be continuously updated due to the interaction with the volume such as changing the area of interest, the transfer function or the viewpoint. We introduce a greedy cut update algorithm based on split-and-collapse operations for updating the cut on a frame-to-frame basis. This approach is guided by a global data-based metric based on the distortion of classified voxel data, and it takes into account a limited download budget for transferring data from main memory into the graphics card to avoid large frame rate variations. Our out-of-core support for handling very large volumes also makes use of split-and-collapse operations to generate an extended cut in the main memory. Finally, we introduce an optimal polynomial-time cut update algorithm, which maximizes the error reduction between consecutive frames. This algorithm is used to verify how close to the optimum our greedy split-and-collapse algorithm performs.     

Lattice Boltzmann based PDE solver on the GPU

In this paper, we propose a hardware-accelerated PDE (partial differential equation) solver based on the lattice Boltzmann model (LBM). The LBM is initially designed to solve fluid dynamics by constructing simplified microscopic kinetic models. As an explicit numerical scheme with only local operations, it has the advantage of being easy to implement and especially suitable for graphics hardware (GPU) acceleration. Beyond the Navier–Stokes equation of fluid mechanics, a typical LBM can be modified to solve the parabolic diffusion equation, which is further used to solve the elliptic Laplace and Poisson equations with a diffusion process. These PDEs are widely used in modeling and manipulating images, surfaces and volumetric data sets. Therefore, the LBM scheme can be used as an GPU-based numerical solver to provide a fast and convenient alternative to traditional implicit iterative solvers. We apply this method to several examples in volume smoothing, surface fairing and image editing, achieving outstanding performance on contemporary graphics hardware. It has the great potential to be used as a general GPU computing framework for efficiently solving PDEs in image processing, computer graphics and visualization.     

Large steps in GPU-based deformable bodies simulation

The interactive deformation and visualization of volumetric objects is still a challenging problem for many application areas. We present a novel integrated system which implements physically-based deformation and volume visualization of tetrahedral meshes on modern graphics hardware by exploiting the last features of vertex and fragment shaders.We achieve fast and stable deformation of tetrahedral meshes by means of a GPU-based implicit solver and present a hardware-based single-pass raycaster for deformed tetrahedral meshes. Thus, direct visualization of the inner structures of the deformed mesh is possible, while keeping the data on the graphics hardware throughout the entire simulation.