计算机图形学课程报告

计算机图形学技术综合设计报告第2页共7页目录一、课程内容总结………21.1课程概述………21.2课程特点………21.3待解决问题……………………3二、新型存储设备文献综述……………32.1概述……………32.2Eye-Fi…………42.3SDXC……………52.4相变内存………5三、收获与体会…………63.1与数学的联系………………63.2收获……………6四、参考文献……………7课程内容总结1.1课程概述《计算机图形学技术》是为计算机科学与技术专业本科生开设的专业任选课，旨在介绍计算机图形学的基本概念、理论、方法和系统。它向我们讲授图形学的方法和在这一领域的最新成果，同时注重培养学生的动手能力。“计算机图形学”是计算机科学的重要研究内容之一,它借助数字化手段合成与操作视觉内容,将信息直观地展现给用户,其应用范围覆盖军事仿真、航空航天、文化教育、城市管理、大众娱乐等诸多领域。随着软硬件技术的不断发展,计算机图形处理能力大大提高,新技术、新方法不断涌现使得“计算机图形学”成为目前发展最为活跃的计算机技术之一。因为本课程是一门实践性较强的技术基础课，其主要目的是使我们能获得在计算机图形生成与处理方面的基本理论和基本方法，培养学生能够应用计算机来解决在科学研究，工程设计与制造中有关图形处理的能力；在图形学理论与算法方面的科研能力；应用高级绘图软件及对其进行二次开发的能力，并具有开发大型通用或专用绘图软件的能力。为后续的课程学习及毕业设计，以至于毕业后的工作打下坚实基础。1.2课程特点“计算机图形学”与其他计算机专业课程相比,具有一些特点,了解这些特点可以帮助我们更好地学好这门课。广度大、深度深。“计算机图形学”的分支多,内容范围广泛,并且大部分内容都有着从过去到现在大量经典、有代表性的方法、技术、算法。我们以真实感光照计算方法为例,光照计算属于真实感绘制中的研究内容之一。根据计算方法的不同,它又可分为光线跟踪方法、辐射度方法、辐射度预计算方法,随着显示硬件的发展,又出现了图象映射空间方法等。而单是光线跟踪方法,除经典的方法外,还有蒙特卡洛光线跟踪、逆向光线跟踪、圆锥光线跟踪、分布式光线跟踪、光束跟踪、基于并行机制的光线跟踪、基于GPU加速的光线跟踪等方法。理论与实践并重。“计算机图形学”中基础理论涉及线性代数、离散数学、图论等内容,而一些复杂算法则涉及到概率论、矩阵论、泛函分析、小波分析、优化理论等众多内容。有时为了逼真显示某个场景,需要对场景中的景物进行物理建模,需要有对应的物理知识。“计算机图形学”理论内容涉及的数学物理知识广而深。在实践方面,为了能够编程实现图形学算法,要求很好地掌握数据结构、C或C++等编程语言,OpenGL/DirectX的图形标准,某种图形平台的SDK/API。目前很多方法是基于图形硬件可编程流水线的,因此,还需要掌握GLSL\HLSL\CG这样的语言。实践部分对编程能力要求较高。具有良好的可展示性。图形学中的技术和方法通常是在三维空间中进行的,因此,可以通过示意图等方式直观的展现给学生,这样比文字叙述更容易理解。同时,计算结果、绘制结果往往是以图像的方式存在的,具有良好的可展示性,通过算法运用与否绘制结果的对比,更直接地体现算法特点优势,容易激发起学习者的兴趣。技术发展快、前沿成果多。“计算机图形学”作为计算机领域的重要内容,近年来发展非常迅速。其分支多,内容广,且具有相当深度的特点吸引了大量的国内外高校、研究机构的研究者从事相关的研究工作。每年众多的国际会议和学术杂志期刊文章展示了图形学领域最新的、最有代表性的、创新性的研究成果。1.3待解决问题部分同学没有明确的学习目的,缺乏兴趣。“计算机图形学”通常作为计算机专业选修课设置。选修的本科生有大部分为取得学分,少部分是对图形学有兴趣。在感兴趣的学生之中,仍存在着一些期望和教学内容并不重合的学生,例如某些学生原认为学完图形学就可以制作动画效果了,发现做不到时,就对课程学习的态度发生较大的改变;而另外一部分要从事计算机图形学研究工作的学生,发先课程内容与研究内容相差较远,热情会受到挫伤。课时少,内容多。“计算机图形学”涉及的内容非常多,既包括最基础的图形显示设备、二维三维图形绘制显示,又包括真实感、非真实感图形建模与绘制、科学可视化、计算机动画生成、建模绘制的平台工具等方面,每一项内容又包括了很多的技术、方法,经典算法思路和最新研究成果。因此如果平铺展开逐个来讲,一一列举,时间安排上不允许,也不利于我们对知识的学习掌握。作为专业选修课,计算机图形学的课时通常为36小时。那么,如何在较少的时间内,使得学生了解完整的图形学知识体系,掌握部分经典算法、代表性算法主要思想,了解当前研究热点和最近新研究成果,做到点面结合,还需要进一步的讨论偏理论与偏实践。在国内大学设置“计算机图形学”课程的很长一段时间内,教师将大部分的精力放在课程内容的讲授上,没有对课后作业进行精心设计,学生在课堂上接收到大量知识的填充后,没有自己动手进行实践来巩固知识,因此往往得到的是泛泛的概念,不能很好地对实质内容进行把握,出现“上课听热闹,下课就忘记”的现象。但这种程序、函数讲授的方式使得课程非常枯燥,往往效果不佳。新型存储设备文献综述2.1概述随着信息技术的发展,企业对信息存储的要求增加,无论是对信息的存储能力还是对信息的共享能力都提出了新的要求,如何更好地利用网络为信息存储提供更好的服务成为了人们首要关心的问题。主要介绍当今主流网络存储技术之一——存储区域网络SAN,并以华南师大的数据中心为例阐述SAN网络的具体构建过程,提出将高性能的热插拔式服务器与SAN结合,提高服务质量就存储而言，存储原本只是一个很“单纯”的需求，用户只是想将数据保存起来，然而经过了漫长的发展，现今的存储行业已经是一个非常庞大的几乎不亚于\o"CPU"CPU芯片业务的全球市场，在这其中闪存业务尤其与我们的生活息息相关，我们现在使用的数码影像设备都离不开对闪存的依赖，闪存产品这种需求下也逐渐演化出更多不同种类的产品以满足多样化的需求。下面就介绍几种新型存储的典型代表：2.2Eye-FiEye-Fi最早诞生于2007年，这家公司将WiFi无线技术与存储卡结合起来，提供了一种无须费力的方法，将照片直接从照相机传送到目标主机，可以实现\o"电脑"电脑、在线相册、社区网站的即时分享，这是一种从拍摄到分享的全新方式。简单的说，Eye-Fi其本质上仍然是一块SD的存储卡，只是与一般的SD卡不同的是Eye-Fi加上了无线上网功能，Eye-Fi提供了一种无须费力的方法，当照片没有发送的时候，存储卡将自动关闭无线功能，从而达到节约能源的目的。另一方面，存储卡不会影响到相机的正常工作。公司表示，由于网络功能是存在存储卡中，因此不会对相机造成干扰，使用者在拍照时，并不需担心Wi-Fi芯片占用相机处理器的资源。用户可设定将存储卡中的数据直接传至PC或者网站上；另外也可设定拍照后立即传送，或者等完全拍完后才传送。和国内不同的是，WiFi热点在国外比较普遍，这也是随着人们越来越多的在各种地点上网的需求而应运而生的，为存储卡加入无线上网功能主要还是由于\o"数码相机"数码相机相对封闭和单一的连接性造成的，由于目前世面流行的数码相机的厂商基本都是日系品牌，不过日系品牌在数码设备的使用性方面的研发目前已经和世界上最领先的数码设备公司产生了一定的差距，因此\o"索尼"索尼的Walkman遭到了iPod的淘汰，\o"三星"三星超过了\o"松下"松下和索尼成为了全球最大的电子厂商，甚至有人说如果当初乔布斯的apple是从事相机研发的话，今天的数码相机可能完全是“别的样子”。Eye-Fi创始人暨CEOYuvalKoren说，Eye-Fi这个产品的构想来自2004年的一场婚礼。当时宾客都拿出相机拍照，“当时大家也都说会发到网上，但一年过去了，我还是没看到任何照片。”目前Eye-Fi在市面上有销售的产品有从2GB到8GB不等，而最便宜的产品价格也已经下降到了50美元左右（350元人民币），如果你是一个喜欢尝试新鲜事物的朋友，那么Eye-Fi你一定不会想错过。2.3SDXCSD卡有很多个不同的种类，从最早的SD，到现在的SDHC，以及我们即将要见到的SDXC。SDHC大家已经很熟悉了，其实际上就是大容量的SD卡（大于2GB小于32GB），不过随着大家对数据容量存储需求的日益增涨，32GB的SDHC卡已经渐渐不能满足需求了，于是在2009年的CES展会上，新一代的SDXC卡诞生了。SDXC目前的最大容量为64GB（已经有成品上市），而这种规格的理论容量为2TB，SDXC支持UHS104，一种新的超高速SD接口规格，新SD存储卡标准Ver.3.00种的最高标准，其在SD接口上实现每秒104MB的总线传输速度，从而可实现每秒35MB的最大写入速度和每秒60MB的最大读取速度。不过我认为，对SDXC更多的期待在于它是否能改变目前SDHC必须采用FAT32文件系统的现状，从而实现突破单个文件存储不能超过4GB的限制，由于现在数码相机和数码单反相机都已经具备了\o"高清"高清视频的拍摄能力，因此现在这些设备的唯一瓶颈就只有存储了。最后目前SDXC卡的价格仍然非常吓人，绝非一般的消费者能承受的起的，不过随着更多的厂商掌握技术以及量产后的成本下降，未来SDXC会逐步普及到中低端领域中来的。2.4相变内存大多数人了解相变\o"内存"内存是从三星宣布将在今年推出这类产品来取代当前的\o"手机"手机等电子产品所使用的闪存技术时开始的。相变内存的英文全称为“Phase-ChangeMemory”，简称“PCM”，这是被广为看好的下一代闪存技术，相变内存结合了DRAM内存的高速存取，以及闪存在关闭\o"电源"电源之后保留数据的特性，因此被业界普遍视为未来闪存和内存类产品的替代者。相变内存由相变材料制成，通过加热材料形式来存储数据。与闪存存储相比，相变内存存储数据时更加省电，预计可延长电池续航时间20%。在速度方面，相变内存的优势更加明显，其存取数据的速度比闪存快9倍。根据三星的介绍，其生产相变内存模块预计于今年晚些时候就会下线，最初的容量为512MB。另外由IBM等公司合作研发的一种新型相变内存技术，在存储密度、速度和功耗等方面取得了跳跃式进展，在未来有望对闪存或磁\o"硬盘"硬盘技术带来挑战，尤其是将先在\o"音乐"音乐播放器、数码相机等便携式设备中取代当前流行的闪存，并终有一天取代硬盘。三、收获与体会3.1与数学的联系如果你并不特别喜欢数学，是否仍有在计算机图形学领域工作的机会？计算机图形学的确有一些方面不需要考虑太多的数学问题。我们不应该因为数学成绩不好而放弃它。不过，如果学习了更多的数学知识，似乎你将在研究课题上有更多的选择余地。比起这些数学的理论价值，我们更倾向于发掘它们的应用价值。不要惊讶。图形学的许多问题和物理学者与工程师们研究的问题是紧密联系的，并且物理学者与工程师们使用的数学工具正是图形学研究者们使用的。多数研究纯数学理论的学科从不被用于计算机图形学。不过这不是绝对的。请注意这些特例：分子生物学正利用节理论来研究DNA分子动力学，亚原子物理学用到了抽象群论。3.2收获掌握重要的经典、代表性算法(思路、概念、术语),了解图形学研究的热点和前沿技术成果,消除从课程学习到研究工作之间的沟壑。因此,可以建立计算机图形学课程组(紧耦合),将每一门课的教学范围收缩,在纵向上更为深入,帮助学生从理论