真实感与非真实感显示技术综述02.doc

计算机图形学课程设计题目名称： 真实感与非真实感显示技术综述班 级：学 号： 学生姓名： 真实感与非真实感显示技术综述摘要 在基于非真实感绘制的实时场景渲染过程中，为了达到更逼真的效果，三维物体在光照作用下产生的阴影需要被实时绘制并能1够体现设计者的风格。本文利用现代可编程图形显示硬件技术，提出了一种基于阴影线算法的阴影绘制方法，与采用传统的阴影图方法绘制阴影的效果相比较，该方法具有更好的艺术效果。在本系统中, 我们主要采用了两种消隐方法, 它们是背面删除及Z 缓冲区深度排序法。背面删除法用于单个实体的消隐, 而Z 缓冲区深度排序则用于整个3D 布景的隐藏面的删除。通过这两种类型的隐藏面的消隐方法, 我们就可以生成一个真实的3D 图形。关键词：非真实感绘制 阴影图 消隐方法 背面删除法 Z缓冲区深度排序法一、计算机图形学的概念在介绍真实感显示与非真实感显示技术之前，首先简单了解一下计算机图形学的概念。计算机图形学（Computer Graphics，简称CG）是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专用的显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。简单地说，计算机图形学就是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。 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。图形的具体应用范围很广，但是从基本的处理技术看主要分为两类：一类是线条式：如工程图、地图、曲线图表、电路的原理图、曲面的线框图等（如图1）；另一类是明暗图(Shanding)：与照片相似，也就是通常所说的真实感图形，如汽车、飞机、轮船等的外型设计以及各种艺术品造型设计等（如图2）。图1 利用线条来模拟人脸为了生成图形，首先要有原始数据或数学模型，如工程人员构思的草图，飞机的总体方案模型，企业经营的月统计资料等。这些数字化的输入经过计算机处理后变成图形输出。 图形处理过程 如图2 真实感图形正如上面所述，在科学计算的可视化过程中,将计算结果以图形方式显示出来,而三维实体图形给人以最清新、最直观、最完美的感觉,二、真实感显示的消隐方法2.1 概述在系统中,我们主要采用了两种消隐方法,它们是背面删除及Z缓冲区深度排序法。背面删除法用于单个实体的消隐,而Z 冲区深度排序则用于整个3D布景的隐藏面的删除。通过这两种类型的隐藏面的消隐方法,我们就可以生成一个真实的3D图形。观察现实世界中的物体可以发现,视线一般不会穿透实心物体。近处的物体会遮住远处的物体,凹多面体物体会遮挡住自身的某些部分。这些看起来似乎很明了、很自然的现象,但要在计算机上实现却并不简单。一般来说,三维线框图不是很逼真,有时还存在二义性。如图1中所示, 其中(a)是未经消隐的立方体,此时我们无法确定立方体倒底是按(b)的方向放置的还是按(c)的方向置的。所以在计算机图形生成中,为了达到较高的逼真性, 必须把观察者所不能看到的线和面从图形中消去,这一过程称为隐藏线、隐藏面的未消隐图形的二意性消除,简称消隐1。图3 未消隐图的二意性目前在计算机动画中所采用的一些主要消隐算法有Z缓冲区深度排序法、扫描线算法和窗口细分算法。我们的动画系统中主要采用了两种消隐方法:背面删除及Z 缓冲区深度排序法5。背面删除法用于单个实体的消隐2,而Z缓冲区深度排序则用于整个3D布景的隐藏面的删除。通过这两种类型隐藏面的消隐方法就真实的3D图像6。这是因为:Z缓冲区深度排序保证了相机近处的实体会遮住远的实体,而背面删除法确保了实体背对相机的表面是不可见的。2.2 背面删除背面删除用于处理单个3D实体,如立方体、球、锥、锲等。它检测并删那些背对相机的表面(即背对观察者的表面)。因为每个3D实体都是由表面构成的,从相机的视点位置是看不到背对相机的表面的。背面删除算法建立在平面标准方程的基础之上,这个方程用于测试相机的XYZ坐标,以判断相机位于平面的哪一面。2因为我们使用B- rep 造型时,总是用实体表面顶点的XYZ坐标来描述该表面,这些顶点坐标按逆时针方向排列,实体的每个表面都是一个平面,因而确保了这种测试是可靠的。如果标准方程指出相机位于平面的内部,那么该表面就是背对相机的, 因而是不可见的；如果标准方程指出相机位于平面的外部,那么该表面就是面对相机的,因而是可见的。相机与平面方向关系见图2。下面推导背面删除判据的数学表达形式。设以相机（图2）相机与平面方向的关系为原点, 空间三点的坐标分别为P1( x1 , y1 , z1) , P2( x 2, y2 , z2) , P3 (x3, y3 , z3 ),且三点按逆时针方向排列。现要判断相机位于过P1、P2、P3三点的平面的哪一侧8。2.3 Z缓冲区深度排序Z缓冲区深度排序法不仅要用帧缓存来存放每个像素的亮度值,而且还需要用Z缓存来存放每个像素的深度值。开始时,各像素的Z缓存置为最大值,帧缓存置为背景色的亮度值。此后,每一个新像素的深度值和存贮在相应Z缓存的深度值比较,若新像素的深度值小于相应Z缓存的深度值,则将该新像素的亮度写入相应的帧缓存中,深度写入相应的Z缓存中,否则不产生任何动作。我们用Z缓冲区深度排序处理含有多个3D实体的复杂布景。每个表面的Z坐标代表了它到相机的距离,这个距离称为深度。将场景中的所有深度进行排序, Z缓冲区算法就可以保证作图时只画那些最近的表面。因为在一个透视观察体中, 近处的表面将遮住那些远离相机的表面。Z缓冲区算法是人类在客观世界中视觉效果的一个很好的近似。所谓Z缓冲区是内存中的字节数组,每个字节对应着应用程序窗口视口的一个像素。Z缓冲区中的每一个字节都含有一个Z深度值(XYZ坐标中的Z值)。这些深度值对应着最近表面上点的Z值。开始时,各像素的Z缓存置为最大值7。在Z缓冲区算法对每个表面进行处理时,如果发现了一个更小的值(代表一个更近的平面), 那么相应的内容将被改变,否则不产生任何动作。当每个表面的每一个点都被处理完后,Z缓冲区中就只含有那些最近(可见)点的深度值9。 在Z缓冲区深度排序算法计算深度值的同时,它也在管理一个帧缓冲区。和Z缓冲区一样,帧缓冲区也是一个字节的数组,其每个字节对应着视口上的一个像素。开始时,帧缓存置为背景色的亮度值。当算法写一个深度值到Z缓冲区中的一个字节时,它也向帧缓冲区中相应的字节写入一颜色值。当每个表面的每个点都被Z缓冲区算法处理完后,帧缓冲区中也就包含了视口中每个像素的颜色值。我们之所以采用Z缓冲区算法,是因为它非常可靠。无论多么复杂的背景,Z缓冲区深度排序算法总是能够产生一个正确的观察图像。这是因为Z缓冲区法用了基于图像的算法,每一个被处理的点都确切地对应着显示器上的一个像素。2.4 Z缓冲区深度排序的分辩率在本系统中, 我们所用的Z缓冲区都是由字节构成的,Z缓冲区中的一个字节对应着窗口视口中的一个像素。这种设计可使内存要求较小。如:若设视口的大小为255个像素,那么一个65280字节的Z缓冲区就可以放得下布景中所有像素的深度值。但是,由于一个字节只能存放256种深度值,Z缓冲区的分辩率被限制在0至255的范围之内。如果3D世界深度为512个单位,那么这时Z缓冲区就不能区分只差一两个单位的两个点。解决这种限制的办法是使用整数或浮点数构成Z缓冲区10。三、基于非真实感绘制技术的实时阴影渲染在三维场景的非真实感图形绘制中，铅笔画、水彩画、素描和油画等艺术效果的仿真绘制在艺术和娱乐领域发挥着重要作用11。为了达到更逼真的效果，阴影绘制是在光照作用下场景的实时绘制过程中不可缺少的部分。当前较为流行的实时阴影生成算法包括：阴影图算法和阴影体算法12；其中，阴影图算法的效率更高，因为它只需要将整个场景渲染两遍，而不需要额外的几何处理或者网格生成。本文主要研究应用于三维场景的铅笔画艺术效果的阴影实时绘制。若直接采用阴影图算法进行阴影绘制，在进行第二次渲染时整个阴影区域只是描浓了的效果，效果不佳。本文主要是将阴影线算法应用于阴影绘制，达到提高艺术效果的目的。同时为能够使运算速度满足实时绘制的要求，采用了现代可编程图形显示硬件加速功能并使用微软的高级着色器语言（HLSL）实现了相应算法。3.1 场景绘制这里的场景绘制采用了Emil Praun 等人提出的阴影线算法。算法原理是构建出一组2D的具有铅笔画效果的TAM（Tonal Art Map）（如图1 所示），利用GPU 计算3D模型上某点的光照值，并据此选取TAM 中的相应纹理进行混合生成3D 铅笔画效果。具体实现过程就是在顶点着色器中，通过光照方向和顶点法向量计算该点的受光亮度，然后通过这个亮度值决定使用六幅TAM 纹理的权重，并记录下来。14在像素着色器中，根据相应的权重值取得相应纹理的颜色，最后再合成起来。图4 六幅不同笔划的TAM3.2 阴影绘制3.2.1 采用阴影图算法阴影图其实就是一个浮点纹理，让观察点位于光源位置，然后将场景的深度信息渲染到一个纹理图中，就是阴影图。当场景被渲染时，每个像素和光源的距离要同保存在阴影图中的对应距离进行比较，如果它们相等，则说明该像素没有位于阴影中；如果阴影图中的距离小，则说明该像素位于阴影中，此时，就相应更新该像素的颜色为阴影显示颜色。具体地说，首先在顶点着色器中将顶点坐标通过观察变换、投影变换转换为屏幕坐标；像素着色器中根据深度值Z 和齐次坐标W 计算摄像机位于光源位置时场景中各个像素的度值：(In.depth.z/In.depth.w)，在渲染过程中实时计算像素和光源的距离depthshadow.z，然后进行比较，得出个像素点阴影颜色值。在着色器中的HLSL代码如下：15If (depthshadow.z (In.depth.z/In.depth.w)-0.1f)Color = 0.3f; /判断为阴影点ElseColor=0.3f+In.diffuse;/非阴影点 图5 阴影图阴影绘制场景至此，阴影线算法绘制的三维场景添加了采用阴影图算法的阴影，效果如图2所示。实验证明，铅笔画效果的三维场景被实时绘制，但该方法所渲染的阴影部分只是呈现比其他部分稍暗的效果，仿真效果不理想。图6 阴影线阴影绘制效果图3.2.2 采用阴影线算法为了解决上面的问题，考虑将阴影线算法应用于阴影部分，也就是在实时渲染过程中利用笔划表现阴影线，以达到更好的艺术效果。将阴影线算法运用于阴影的算法原理就是将着色器通道1生成的阴影图作为通道2的输入，其中判断为阴影的部分进行阴影线算法处理，在着色器中的HLSL实现代码如下：机是专家系统的核心。下面仅将神经网络和推理机两个重要模块作一阐述16。(1) 神经网络模块 在基于神经网络模型的专家控制系统中，知识库用于存放各个神经元之间的连接权值，用数字化的权矩阵表示。在构造知识库时，很重要的一项任务就是网络模型的选择，即确定神经网络的表达方式和学习算法。在学习模块中，希望找到穿水后温度与应该采取的控制量的对应关系。该系统的输入和输出参数都是可以连续变化的，而且在训练中要求在一定的输入下推理得到的控制结论与螺纹钢穿水工艺专家给出的结论误差足够小，因此要求有教师学习。基于以上要求，本文选用误差反传神经网络(即BP网络)来实现，网络模型(NNC部分的网络模型)如图7所示。图7 BP神经网络模型BP 网络是一种单向传播的多层前向网络,其算法(称为BP 算法)的基本思想是最小二乘法15。它采用梯度搜索技术16，以期使网络的实际输出值与期望输出值的误差均方值为最小。表示误差均方值神经网络学习模块可以在WINDOWS XP 环境下，用PLC语言编程实现17。(2) 推理机模块 推理机由知识库中存储的神经元连接权值出发，经过正向推理、反向推理或混合双向推理完成专家系统的求解过程，由于推理机制的类型与推理速度密切相关，而推理类型的选择又与规则库中的知识结构有关，在实时控制中，要在有限的采样周期内将控制信号确定下来,必须选取适当的推理方式。对于反向推理与混合双向推理，由于神经网络的加权不可分性和输入模式的非唯一性，在网络的学习和正向推理过程中需要记录输入层和隐层的动态过程,并将其连同目标输入和输出模式存入数据库， 使得这两种推理策略要比正向推理复杂得多。因此，在本系统研究过程中采用正向推理求解；实时搜索的任务是系统在一个(或多个)目标指导下，搜索使目标成立的途径，最后综合选择问题的最佳解6。由于各变量的调节均能在不同程度上直接影响主穿水管出口螺纹钢温度，为在最大程度上满足装置的平稳控制要求，同时满足被控变量要求，首先需要根据当前可调节变量的选择情况，确定优先调节变量为水的流量（流量阀门开度），其次调节变量为水的压力，水的流量可通过神经网络计算，水的压力可在操作点附近作线性化处理，本文提出的专家控制系统可在神经网络模型预测信息的基础上，利用内嵌的优化算法逐级递阶试探寻优来得到问题的最优解。(3) 知识在线获取本系统的知识同时来源于神经网络和经验总结，分别提供数值型和逻辑型知识。其中，逻辑型知识以常规的“if-then”形式表达。针对不同控制要求设计， 在推理过程中结构固定， 参数则可通过人机界面（Wincc）修改。神经网络模型是穿水系统知识在线获取的主要途径。将神经网络模型嵌入DCS系统，并选取训练得到的权值作为模型的初始参数。在该模型实时计算过程中。该模型中将前时刻的螺纹钢穿水的温度分析值作为模型的反馈输入，前馈变化量作为输入，因此，该模型不但能较好地克服分析误差带来的扰动影响，而且可以及时反映系统变量动态特性变化带来的影响。本文针对螺纹钢穿水过程中出现的知识获取困难，提出一种基于神经网络模型的专家控制系统，此方法利用神经网络建模技术获取对象的机理知识，通过对影响模型特性的多个变量进行分析，自动得到常规专家控制系统难于获取的识， 并按分级递阶的启发式搜索机制，实现对螺纹钢穿水系统的实时控制。为实现螺纹钢穿水温度实时、准确评价与控制和提高螺纹钢的质量有重要意义。四、OpenGL下的三维人体真实感显示技术最后以OpenGL下的三维人体真实感显示技术为例来展示一下显示技术的具体应用。4.1 Visual C+下的0penGL实现由于0penGL 具有跨平台的特性,它本身并不具有窗口管理、消息映射等Windows编程所必备的能力,使用0penGL辅助库或Glut库仅能实现控制台式的简单窗口进行三维显示,不具有菜单、工具条、对话框等Windows界面必备的标准元素,难以做出美观的界面。Visual C+是Windows环境下功能最为强大的编程工具, 而0penGL本身就是由C语言编写而成, Visual C+程序中可以直接嵌入0penGL语句,是0penGL开发的天然工具。两者结合起来将充分发挥二者的优势。4.1.1 Visual C+的文档/视结构MFC应用程序模型历经多年有了相当大的发展。有一个时期,它只是个使用应用程序对象和主窗口对象的简单模型。在这个模型中,应用程序的数据作为成员变量保持在框架窗口类中,在框架窗口的客户区中,该数据被提交显示器。随着MFC2.0的问世,一种应用程序结构的新方式MFC文档/视结构3出现了。在这种结构中, CFrameWnd 繁重的任务被委派给几个不同类,实现了数据存储和显示的分离16。一般情况下,采用文档/视结构的应用程序至少应由以下5个类的对象组成：* 应用程序的主体是CWinApp类派生对象,它充当全部应用程序的容器。应用程序沿消息映射网络分配消息给它的所有子程序。* 框架窗口是CframeWnd 类派生对象, 它充当应用程序主窗口,也是所有控件、菜单、以及视的容器。* 文档是指应用程序的数据结构,是CDocument类派生对象,它存储应用程序的数据,还包括处理这些数据的方法,并把这些信息提供给应用程序的其余部分。* 视是Cview 类派生对象,它与其父框架窗口用户区对齐。视窗接受用户对应用程序的输入并显示相关联的文档数据。* 文档/视结构的管家,CdocTemplate 类的派生对象,它主要负责建立并维护框架窗口、文档及视图。在文档/视方式中,应用程序数据移入CDocument的独立数据对象。当然,文档不一定是文字,文档是可以表现应用程序使用的数据集的抽象术语。而用户输入处理及图形输出功能从框架窗口转向视图。单独的视图完全遮蔽框架窗口的客户区,输出必须通过视图。框架窗口仅仅是个视图容器。CDocument 类对文档的建立及归档提供支持并提供用于控制其数据的接口。17文档至少有一个相关的视图, 视图只能与一个文档相关联。总之, 在文档/视方式中,文档和视是分离的,即: 文档用于保存数据,而视是用来显示这些数据。文档模板维护它们之间的关系。这种文档/视结构在开发大型软件项目时特别有用。4.1.2 0penGL 与VC+的连接具有Windows编程经验的人都知道,在Windows下用GDI作图必须通过设备上下文( DeviceContext 简写DC)调用相应的函数；用0penGL 作图也是类似, 0penGL函数是通过渲染上下文# Rendering Context简写RC) 完成三维图形的绘制。Windows下的窗口和设备上下文支持位图格式( PIXELFORMAT)属性,和RC有着位图结构上的一致。只要在创建RC 时与一个DC建立联系( RC也只能通过已经建立了位图格式的DC来创建),0penGL 的函数就可以通过RC对应的DC画到相应的显示设备上。这里还有以下需要注意的方面:(1) 一个线程只能拥有一个渲染上下文(RC),也就是说,用户如果在一个线程内对不同设备作图, 只能通过更换与RC对应的DC来完成,而RC在线程中保持不变(当然,删除旧的RC后再创建新的是可以的)。与此对应,一个RC也只能属于一个线程, 不能被不同线程同时共享。(2) 设定DC 位图格式等于设定了相应窗口的位图格式,并且DC和窗口的位图格式一旦确定就不能再改变。这一点只能期望以后的Windows版本改进了。(3) 一个RC 虽然可以更换DC, 在任何时刻只能利用一个DC(这个DC 称为RC 的当前DC),但由于一个窗口可以让多个DC作图从而可以让多个线程利用多个RC 在该窗口上执行0penGL操作。(4) 现在的Windows下的0penGL 版本对0penGL 和GDI 在同一个DC 上作图有一定的限制。当使用双缓存用0penGL 产生动画时, 不能使用GDI 函数向该DC 作图。(5) 不建议用ANSIC在Windows下编写0penGL程序。这样的程序虽然具有跨平台的可移植性17 (比如很多SGI 的例子程序),但是它们不能利用Windows操作系统的很多特性,实用价值不大。经过上面的分析,用VC来调用0penGL 作图的方法就很显然了。步骤如下:(1) 先设置显示设备DC的位图格式(PIXELFORMAT)属性。这通过填充一个PIXELFORMATDESCRTPTOR 的结构来完成,这个结构有26个属性信息(关于PIXELFORMATDE SCRIPTOR 中各项数据的意义,请参照VC的帮助信息),该结构决定了0penGL 作图的物理设备的属性, 比如RGBA模式还是颜色索引模式,单缓存还是双缓存, 以及颜色位数、深度缓存和模板缓存等像素格式。有一些位图格式(PIXELFORMAT) 是DC支持的,而有一些DC就不支持了。所以程序必须先用ChoosePixelFormat 来选择DC所支持的与指定位图格式最接近的位图格式,然后用SetPix elFormat 设置DC的位图格式。(2) 利用刚才的设备DC建立渲染上下文RC(wglCreateContext) ,使得RC 与DC 建立联系(wglMakeCurrent) 。(3) 调用0penGL函数作图。由于线程与RC一一对应,0penGL 函数的参数中都不指明本线程RC 的句柄(handle)。(4) 作图完毕以后, 先通过置当前线程RC 为NULL(wglMakeCurrent( NULL, NULL)；), 断开当前线程和该渲染上下文的联系,由此断开与DC 的联系。此时RC句柄的有效性在微软自己的文档中也没有讲清楚,所以在后面删除RC的时候要先判断以下RC句柄的有效性, 再根据情况释放 ReleaseDC)或者删除( DeleteDC) DC。具体实现中,是通过重载视类的几个消息响应涵数0nCreate( )、0nDestroy( )、0nPaint( )、0nSize( )以及PreCreate( )成员函数, 这里不再给出相应的代码,具体可以查看0penGL编程的相关书籍及资料17。4.2 VITUS三维人体扫描仪数据格式VIT US三维人体扫描仪是德图Tecmath公司开发的非接触式三维人体扫描设备,它利用4 束激光从4个角度从上到下进行同步扫描,扫遍全身只需6至18秒,支持多种三维数据格式的输出,如0BJ、STL、DXF 等,通常全身的顶点数据量在30万至50万之间。本文采用了STL的ASC格式,其数据内容是非常明了的,如下所示是其中的一节:facet normal 0379 - 0921 0088 outer loop vertex - 05 8672 - 163 vertex - 26 8638 - 179 vertex - 26 8672 - 165 endloopendfacet这一节是一个三角形刻面的相关数据,facetnormal 后是该三角形的法线向量,此向量已被归一化为单位向量,三个Vertex 后跟的分别是三角形三个顶点的三维坐标,整个STL文档就是由若干个这样的小节组成, 代表了组成三维实体的全部三角形18。4.3 STL文档的读入及动态数组的实现在VC +的文档/视结构中,应用程序的数据是作为成员变量保存在文档类对象中的, 视类对象通过指针来访问文档类的成员变量。文档类的一个主要任务就是管理文档的数据磁盘存取,在文档类中实现磁盘存取的关键函数是CDocument :Serialize( )函数,Serialize 一词从表面上可以解释序列化,序列化19这一概念实际是指一个对象可以将其当前状态存储于连续存储媒体,当需要时又可以恢复其状态。具体应用中,需要重载CDocument: Serialize( )函数,并在File菜单的0pen命令的消息响应函数中调用CWinApp:0nFile0pen( )函数,即可自动调用CDocument:Serialize ( ) 函数实现文档的读入20。由于不同的人体扫描所得的三维顶点数据量是不一样的,在读入原始数据文件时是无法预知数据量大小的,需要能够实现动态可缩放的数组来管理数据。在传统的C语言中,这是比较困难的工作,VC+中提供了容器类,可以方便地实现动态数组的功能。本文采用了: std:deque容器模板类生成的对象来管理动态数组。Deque不要求内存分配是连续的,特别适合于经常性的在数组的头和尾插入元素的操作,比:std:vector 能够更有效地利用内存,并提供了pushback,insert,erase_有实用价值, 就必须使其能不断充实和完善。(1) 实时性。数据库能及时更新和增补,及时反映市场信息变化情况。(2) 通用性。对各种款式服装都适用。(3) 应用范围。不但适用于外贸公司,而且加工企业及客户也可通用。图8 显示效果图自加入WTO 以后, 公开、公平、公正的价格体系的建立在市场竞争中显得尤为重要,无论是客户还是企业, 都希望能增加报价过程的透明度以实现公平竞争。服装快速报价系统为使用者提供了简单的操作界面, 能全面考虑各种因素, 合理、准确地算出价格, 使其更具有竞争力,做到快速、公开、公正的报价。综合以上各点,成功实现了STL三角网格文件的读取及0penGL下的再显示, 最后生成的界面及显示效果如图8所示。应用本文的方法可以开发出不依赖于三维人体扫描仪显示环境的三维人体, 使真实感人体能够在普通的PC机上得以显出。Vitus三维人体扫描仪生成的三维人体数据为进一步开发三维服装CAD系统提供了良好的数据来源,在本文的基础上,可以进一步进行人体与服装相关的尺寸的提取,如轮廓化、特征点提取等,也可以进行曲面拟合,制作高度真实的真人人台,其应用范围是非常广阔的。计算机图形学狭义上是一种研究基于物理定律、经验方法以及认知原理，使用各种数学算法处理二维或三维图形数据，生成可视数据表现的科学。它是计算机科学的一个分支领域与应用方向，主要关注数字合成与操作视觉的图形内容。广义上来看，计算机图形学不仅包含了从三维图形建模、绘制到动画的过程，同时也包括了对二维矢量图形以及图像视频融合处理的研究。 计算机图形学经过将近40年的发展，已进入了较为成熟的发展期。目前，其主要应用领域包括计算机辅助设计与加工，影视动漫，军事仿真，医学图像处理，气象、地质、财经和电磁等的科学可视化等。由于计算机图形学在这些领域的成功运用，特别是在迅猛发展的动漫产业中，带来了可观的经济效益。动漫产业是目前各国优先发展的绿色产业，具有高科技、高投入与高产出等特点。据统计，截至2009年3月，美国Pixar所拍摄的三维动画片怪物史莱克II在预算为1.5亿美元的情况下，获得了超过9.2亿的全球累计票房。而我国在2008年度共制作完成的国产电视动画片249部，计131042分钟，与2007年度相比增加了近28%。另一方面，由于这些领域应用的推动，也给计算机图形学的发展提供了新的发展机遇与挑战。从计算机图形学目前学科发展来看，有以下几个发展趋势： （1）与图形硬件的发展紧密结合，突破实时高真实感、高分辨率渲染的技术难点；（2）研究和谐自然的三维模型建模方法；（3）利用日益增长的计算性能，实现具有高度物理真实的动态仿真；（4）研究多种高精度数据获取与处理技术，增强图形技术的表现；（5）计算机图形学与图像视频处理技术的结合；（6）从追求绝对的真实感向追求与强调图形的表意性转变。 由此可见，计算机图形学的发展越来越快，并且应用越来越广。参考文献1H. Madhavji et.al, Guest Editors& Int rodece Section on the Evolution of Software Process, IEEETrans. On Software Engin