前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇計算機(jī)視覺基礎(chǔ)知識范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

計算機(jī)視覺基礎(chǔ)知識范文第1篇

關(guān)鍵詞：預(yù)決算；國庫集中支付改革；高校

國庫集中支付改革是我國高校財政改革的重要內(nèi)容，而編制科學(xué)、合理的部門預(yù)決算是規(guī)范高校財政收支的重要舉措，是高校建立積極有效財政框架的基礎(chǔ)。隨著國庫集中支付制度的實施，既顯現(xiàn)其在增強(qiáng)預(yù)決算編制的科學(xué)性、規(guī)范性等方面帶來的積極影響，也暴露出預(yù)算指標(biāo)執(zhí)行過程有時仍然較隨意、缺乏階段性分析等問題。如何在新形勢下做好預(yù)決算工作就成為高校財務(wù)面臨的重點與難點之一。

一、國庫集中支付制度對高校預(yù)決算的意義

首先，國庫集中支付改革有利于提高高校預(yù)算資金管理的規(guī)范性，改變預(yù)算單位先前多頭開設(shè)銀行賬戶，資金管理混亂的狀況。實行國庫集中支付單一賬戶后，高校預(yù)算編制對象、范圍、執(zhí)行過程都更加清晰，在高校、財政管理部門、銀行之間建立了一套高效、統(tǒng)一的預(yù)算資金申請、撥付、支出體系，促進(jìn)了高校預(yù)算資金管理的規(guī)范性，有利于提高高校資金使用的科學(xué)性。其次，國庫集中支付改革便于上級部門的監(jiān)督與管理。高校的預(yù)算收入是以預(yù)算單位報送分月用款計劃，再由省級財政批復(fù)并轉(zhuǎn)化為額度的形式實現(xiàn)，而在預(yù)算資金使用過程中，其使用范圍、用途、執(zhí)行過程受到省級財政部門或上級教育部門的嚴(yán)格監(jiān)控，從而減少預(yù)算單位對資金使用安排的隨意性，防止資金被擠占挪用，有利于提高預(yù)算資金使用的嚴(yán)肅性，提高預(yù)算執(zhí)行的透明度，對減少財務(wù)腐敗、凈化高校財務(wù)環(huán)境具有積極影響。

二、高校在部門預(yù)決算編制與執(zhí)行過程中的問題

1.預(yù)算執(zhí)行情況缺乏分析。由于單位人力資源有限或單位重視不夠等主客觀原因，使得一些應(yīng)做的工作未做到位，如當(dāng)前預(yù)算資金執(zhí)行情況分析，包括資金到位情況、已執(zhí)行情況，預(yù)算計劃執(zhí)行進(jìn)度完成較好或不好的原因，準(zhǔn)備采取什么措施等。全面系統(tǒng)的分析有助于了解單位當(dāng)前財務(wù)狀況，找出不足，以利于下階段修正、改進(jìn)，乃至以實現(xiàn)預(yù)算年度的全年預(yù)算指標(biāo)為總體目標(biāo)或任務(wù)對每月、季度等進(jìn)行階段性的財務(wù)項目（科目）支出控制。

2.很多高校都存在同時編制部門預(yù)算與校內(nèi)預(yù)算的現(xiàn)象。由于對編報預(yù)算目的、通過預(yù)算所要了解內(nèi)容的不同，兩者在核算范圍、具體內(nèi)容方面可能存在較大差別。部門預(yù)算中的支出是按工資福利、商品和服務(wù)、個人及家庭補(bǔ)助支出等基本支出和項目支出進(jìn)行分類核算的，而校內(nèi)預(yù)算則根據(jù)學(xué)校實際需要或甚至財務(wù)領(lǐng)導(dǎo)的偏好來設(shè)定內(nèi)容，如按照包含在職人員的工資、津貼、社保、公積金等人員經(jīng)費(fèi)、包含本?？粕?、研究生的教學(xué)業(yè)務(wù)費(fèi)、維持學(xué)校正常運(yùn)轉(zhuǎn)的各項經(jīng)費(fèi)、包含各類獎助學(xué)金、學(xué)生醫(yī)療費(fèi)、學(xué)生活動費(fèi)等學(xué)生經(jīng)費(fèi)、離退休人員各類支出、后勤保障經(jīng)費(fèi)及債務(wù)及利息費(fèi)用、橫縱向課題及其他科研經(jīng)費(fèi)等。由于考慮問題的角度、出發(fā)點不同，使得后者更突出高校的特點從而與部門預(yù)算相比更直觀易理解，更具實用性。

3.對賬難度加大影響決算工作。賬面數(shù)據(jù)與國庫集中支付實際數(shù)據(jù)的差異可能存在以下幾個方面：①轉(zhuǎn)報借款時的賬面科目（項目）與國庫集中支付借款時的科目（項目）不一致。②內(nèi)部轉(zhuǎn)賬只有在賬面體現(xiàn)，在國庫集中支付系統(tǒng)無法體現(xiàn)。③由于額度不足或誤操作等原因造成賬面與國庫集中支付項目不一致，如賬面為基本支出（或項目支出），而國庫集中支付為項目支出（或基本支出），或賬面為某基本支出（或項目支出），而國庫集中支付為另一基本支出（或項目支出）。④許多高校仍然存在基本戶，有時會發(fā)生基本戶與零余額賬戶串戶情況，如賬面從基本戶（或零余額賬戶）支出，出納從零余額賬戶（或基本戶）支出。由于對賬是年終決算的準(zhǔn)備工作，因此也會影響到?jīng)Q算工作的進(jìn)度，同時由于上述所列不同情形導(dǎo)致賬面數(shù)據(jù)與國庫集中支付系統(tǒng)實際數(shù)據(jù)之間的不一致，也給決算編制過程中的數(shù)據(jù)摘取造成不便。

4.目前在高校預(yù)算系統(tǒng)中，人員和公用經(jīng)費(fèi)是按學(xué)校人數(shù)及一套定額標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的，而隨著社會發(fā)展，這些標(biāo)準(zhǔn)并沒有因為社會發(fā)展而采取應(yīng)有或足夠的調(diào)整，如人員津貼、日常教學(xué)辦公經(jīng)費(fèi)等支出的標(biāo)準(zhǔn)并未隨物價的變化而采取應(yīng)有或足夠的調(diào)整。此外基本支出所設(shè)預(yù)算科目存在設(shè)置不足問題。教學(xué)儀器、辦公設(shè)備及交通工具購置、維修費(fèi)、物業(yè)管理費(fèi)以及本?？坪脱芯可鷺I(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)等學(xué)校主要支出并未在基本預(yù)算科目中明列，而將上述科目都列入其他商品支出亦不適合。預(yù)算單位為彌補(bǔ)上述已列科目定額經(jīng)費(fèi)和未明列科目經(jīng)費(fèi)的不足，被迫采取虛增項目支出等形式編報預(yù)算，從而夸大了項目實際支出。

5.一些高校預(yù)算系統(tǒng)中科目設(shè)置與國家政府、事業(yè)單位科目設(shè)置有較大差異。上述未在預(yù)算系統(tǒng)基本支出科目中明列的部分科目均是《政府收支分類科目》中國家規(guī)定的商品及服務(wù)支出、資本性支出科目，這就導(dǎo)致高校賬務(wù)處理軟件中的科目與預(yù)算科目未對應(yīng)，對通過日常賬務(wù)來了解預(yù)算執(zhí)行情況造成影響。此外，預(yù)算軟件與決算軟件在基本支出科目設(shè)置上也存在不匹配情況，這也影響了預(yù)決算的對比分析。

三、應(yīng)對國庫集中支付改革，加強(qiáng)預(yù)決算工作應(yīng)采取的建議與措施

1.為加強(qiáng)預(yù)算執(zhí)行力度，了解預(yù)算執(zhí)行情況，應(yīng)對預(yù)算執(zhí)行情況進(jìn)行分析，在造表時可將：全年預(yù)算資金、已到位資金、已執(zhí)行資金、資金到位率（%）、資金完成率（%）、完成不好原因及須采取的措施等計算欄目及總支出、工資福利支出、工資、社會保險、商品服務(wù)支出、辦公費(fèi)、郵電費(fèi)、個人及家庭補(bǔ)助支出、離退休工資、公積金等列入核算欄目。根據(jù)預(yù)算單位的需要，可對分析表的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)加以修改，進(jìn)行更粗略或更細(xì)致、全面和深入的分析。如條件許可也可按月分析，但至少應(yīng)做到半年分析一次。

2.公用經(jīng)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)跟隨社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展而有相應(yīng)的調(diào)整。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，物價也隨之上升，公用經(jīng)費(fèi)中各項人均支出指標(biāo)應(yīng)跟隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展尤其是充分考慮物價因素，以提高高校預(yù)算的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，避免高校采取其他不當(dāng)形式，如把基本支出中由于定額不足而短缺的資金以虛列項目支出等形式進(jìn)行補(bǔ)足，確保高校預(yù)算的真實性和可靠性。

3.一些高校的決算系統(tǒng)與賬務(wù)處理系統(tǒng)依據(jù)財政部印發(fā)的《政府收支分類科目》在科目（項目）設(shè)置方面一致或基本一致，而預(yù)算系統(tǒng)與國庫集中支付系統(tǒng)在科目（項目）設(shè)置方面一致且均未完全采用國家制定的收支分類科目，導(dǎo)致預(yù)決算在科目設(shè)置方面存在差異。

4.統(tǒng)一校內(nèi)預(yù)算與部門預(yù)算。首先，對兩者的編報范圍進(jìn)行統(tǒng)一，收支口徑要一致。其次，由于用途，考慮角度不同造成的差異，可嘗試通過重新設(shè)計編寫預(yù)算軟件來解決，形成雙重視角下的校內(nèi)預(yù)算報表與部門預(yù)算報表切換功能，做到填寫一遍數(shù)據(jù)，同時形成兩套報表。

5.對于對賬難度加大影響決算工作的問題，可通過完善相應(yīng)財務(wù)軟件對賬功能來解決。優(yōu)化設(shè)計賬務(wù)處理軟件與國庫集中支付系統(tǒng)的對賬功能，并增設(shè)兩者的數(shù)據(jù)接口，使兩套系統(tǒng)形成資源共享，以使對賬工作量大大減少，減輕月末、季度末、尤其是年末的財務(wù)工作負(fù)擔(dān)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王存昭.強(qiáng)化高校預(yù)算管理適應(yīng)國庫集中支付制度的要求[J].經(jīng)濟(jì)師，2009，（7）.

[2]張帥.淺析國庫集中支付改革后預(yù)算編制和執(zhí)行中存在的問題和建議[J].全國商情.2009，（15）.

計算機(jī)視覺基礎(chǔ)知識范文第2篇

【關(guān)鍵詞】地學(xué) 計算機(jī)圖形學(xué) 教學(xué)改革

【基金項目】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）教學(xué)研究項目，項目編號 200923。

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）10-0144-02

一、引言

計算機(jī)圖形學(xué)是研究如何利用計算機(jī)顯示和處理圖形的原理、方法和技術(shù)的一門學(xué)科。除了是計算機(jī)與信息相關(guān)學(xué)科的一門專業(yè)必修課程外，它也是許多非計算機(jī)專業(yè)本科一項重要的專業(yè)限選/選修課程[1]。在以地學(xué)專業(yè)為主的中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），計算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)也得到了相當(dāng)?shù)闹匾?。以地空學(xué)院為例，其下屬的兩個專業(yè)地球物理與地球信息科學(xué)的教學(xué)大綱中都明確開設(shè)了這門課程。但與其他兄弟院系一樣，該課程教學(xué)中所達(dá)到的實際效果卻并不盡如人意。一方面，地質(zhì)制圖以及地學(xué)數(shù)據(jù)的圖形表現(xiàn)等知識在學(xué)生本科畢業(yè)后從事的地學(xué)應(yīng)用工作中占有重要成分；另一方面，傳統(tǒng)計算機(jī)圖形學(xué)本身所講述的內(nèi)容又無法滿足地學(xué)專業(yè)工作、科研的需要[2]。隨著時間的推移，計算機(jī)圖形學(xué)課程所處的地位日漸尷尬，將其從教學(xué)計劃中取消固然不妥，但又確實達(dá)不到應(yīng)有的效果。認(rèn)真分析其原因主要有如下兩點：

1.從課程的定位來看，作為一門獨(dú)立學(xué)科，計算機(jī)圖形學(xué)本身定位于使用數(shù)學(xué)算法構(gòu)造圖形的數(shù)學(xué)模型，并通過程序?qū)崿F(xiàn)圖形的顯示和處理。數(shù)學(xué)建模與算法實現(xiàn)是計算機(jī)圖形學(xué)的核心與基礎(chǔ)[3]。該課程涉及的內(nèi)容也非常之多，包括圖形生成技術(shù)，計算機(jī)輔助制圖，計算機(jī)視覺等部分[4]。然而作為一個主要培養(yǎng)地學(xué)領(lǐng)域人才的高等院校，計算機(jī)圖形學(xué)在地學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用集中于數(shù)據(jù)制圖與數(shù)據(jù)可視化處理。即要求學(xué)生能夠具備一定計算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)知識，并能夠使用計算機(jī)對地學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形繪制與表現(xiàn)，進(jìn)一步生產(chǎn)出社會所需求的各種圖形產(chǎn)品包括二維地質(zhì)圖以及三維造型，場景演示視頻等。因此可見，課程定位與專業(yè)需求存在著一定的差別。

2.從教學(xué)大綱與教學(xué)內(nèi)容上來看，傳統(tǒng)計算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)基本以清華大學(xué)孫家廣院士主編的《計算機(jī)圖形學(xué)》內(nèi)容為范本。教學(xué)內(nèi)容大部分重點集中于圖形生成算法，圖形標(biāo)準(zhǔn)、圖形交互、曲線曲面造型、真實感圖形生成與顯示算法等章節(jié)[5]。這其中的許多知識點都與地學(xué)專業(yè)應(yīng)用無關(guān)。此外，地學(xué)專業(yè)的學(xué)生往往在離散數(shù)學(xué)、算法邏輯等方面基礎(chǔ)較為薄弱。這就導(dǎo)致授課老師要花更多的時間來將這些知識點講授清楚，但學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中卻逐漸失去興趣。

上述主要原因使得我校地學(xué)相關(guān)專業(yè)中的計算機(jī)圖形學(xué)課程教學(xué)無法達(dá)到滿意的效果。特別是由于課程的一些內(nèi)容或章節(jié)與專業(yè)的實際應(yīng)用偏離太多，更造成了學(xué)生們應(yīng)付考試，老師們照本宣科的現(xiàn)象。許多講授該課程的老師都或多或少的意識到了這一點，他們努力在教學(xué)過程中做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但卻苦于缺乏統(tǒng)一的指導(dǎo)思想。

基于此，在校方支持下，筆者與其他授課老師一起開展了面向地學(xué)專業(yè)的計算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)改革活動。在這次改革中，老師們將自己的授課經(jīng)歷進(jìn)行了分享，并著重對地學(xué)相關(guān)專業(yè)計算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)過程中的問題進(jìn)行了總結(jié)，然后通過討論交流提出了一系列改革方案。最后將這些方案措施在教學(xué)活動中進(jìn)行驗證。實踐證明，教改方案可以有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并引導(dǎo)他們將理論知識充分運(yùn)用到實際問題中，有利于培養(yǎng)地學(xué)專業(yè)高素質(zhì)人才[6]。

二、改革措施

首先，此次課程改革的目的很明確，即為地學(xué)或地學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生量身打造適合他們需要的計算機(jī)圖形學(xué)課程。該課程的教學(xué)必須真正貼近專業(yè)的需要，不再流于形式，為學(xué)生將來的工作與研究深造打下良好的基礎(chǔ)。具體的改革措施總結(jié)如下：

1.深入了解我校地學(xué)專業(yè)相關(guān)院系的專業(yè)需求，討論并制訂面向地學(xué)領(lǐng)域的計算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)大綱和教學(xué)計劃。傳統(tǒng)的計算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)內(nèi)容涉及到數(shù)學(xué)、物理、計算機(jī)等多個學(xué)科[7]。每個學(xué)科又涉及到一些相對抽象的理論與復(fù)雜算法實現(xiàn)。這些內(nèi)容均使得地學(xué)專業(yè)的學(xué)生難以在短時間內(nèi)掌握。此外，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前計算機(jī)圖形學(xué)的一些教學(xué)安排與現(xiàn)實也存在一定的脫節(jié)。如許多計算機(jī)圖形學(xué)的實習(xí)環(huán)節(jié)中會要求學(xué)生去實現(xiàn)基本圖形的生成算法，對許多非計算機(jī)專業(yè)本科生而言，這一做法的必要性值得商榷。因為就其專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，大部分的圖形生成算法實現(xiàn)都已經(jīng)固化到了計算機(jī)硬件（顯卡、GPU）中，現(xiàn)實工作中極少場合需要編程實現(xiàn)這些已經(jīng)非常成熟的算法[8]。

就地學(xué)專業(yè)以及大多數(shù)工科應(yīng)用專業(yè)而言，計算機(jī)圖形學(xué)課程更多是為了直接滿足應(yīng)用上的需要，而不是將其作為一個研究基礎(chǔ)。因此經(jīng)過筆者及其他老師們的討論一致認(rèn)為，對于我校地學(xué)類專業(yè)，計算機(jī)圖形學(xué)的課程教學(xué)應(yīng)強(qiáng)調(diào)一個原則，即：突出重點，強(qiáng)調(diào)有用。借鑒華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院將計算機(jī)圖形學(xué)成功與機(jī)械制圖，機(jī)械輔助設(shè)計等方面知識緊密結(jié)合起來的寶貴經(jīng)驗。決定將我校的計算機(jī)圖形學(xué)課程安排充分與地學(xué)中的地質(zhì)制圖、GIS圖形標(biāo)注與編輯、地球探測信息可視化等應(yīng)用緊密結(jié)合起來，注重其實用性。

計算機(jī)視覺基礎(chǔ)知識范文第3篇

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實 數(shù)字媒體 藝術(shù)設(shè)計

虛擬現(xiàn)實，英文名為Virtual Reality，簡稱VR技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。VR技術(shù)領(lǐng)域幾乎是所有發(fā)達(dá)國家都在大力研究的前沿領(lǐng)域，它的發(fā)展速度非常迅速。作為一項尖端科技，虛擬現(xiàn)實集成了計算機(jī)圖形技術(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計算機(jī)生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。這種技術(shù)的特點在于計算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過計算機(jī)圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型，并編制到計算機(jī)中去生成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺的綜合可感知的人工環(huán)境，從而使得在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于這個環(huán)境的感覺，可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化，并能與之發(fā)生“交互”作用，使人和計算機(jī)很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的感覺。

一、虛擬現(xiàn)實課程簡介

隨著國內(nèi)寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及和多媒體技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸應(yīng)用于信息多媒體展示方面。而三維網(wǎng)絡(luò)展示系統(tǒng)將是虛擬現(xiàn)實技術(shù)未來發(fā)展的重要方向之一，因此全國各高校相繼開設(shè)數(shù)字媒體藝術(shù)設(shè)計專業(yè)，其中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的課程成為國內(nèi)外教育技術(shù)學(xué)及媒體傳播領(lǐng)域的研究熱點和發(fā)展趨勢之一，它集成了計算機(jī)圖形學(xué)、多媒體、人工智能、多傳感器、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的最新成果，以其沉浸性、交互性和構(gòu)想性等無可比擬的優(yōu)點。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和重視，比如在教育培訓(xùn)、城市規(guī)劃、文物保護(hù)、游戲娛樂等領(lǐng)域取得了巨大的發(fā)展，市場前景廣闊；同時國家自然科學(xué)基金會、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃和863計劃等都已將虛擬現(xiàn)實技術(shù)列入了研究項目。

虛擬現(xiàn)實課程是以往多個計算機(jī)輔助設(shè)計軟件的一個綜合運(yùn)用，課程主要涉及到多個軟件與課程的結(jié)合，軟件包含有Photoshop、AutoCad、3dsmax、Virtools 等，涉及課程有建筑制圖、建筑場景漫游、景觀綠地設(shè)計等專業(yè)范圍。課程主要運(yùn)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)完成一個三維場景的漫游瀏覽系統(tǒng)， 使其能夠流暢，完整的再現(xiàn)一個實際的環(huán)境或建筑。其中主要運(yùn)用virtools 這個軟件來實現(xiàn)交互瀏覽的制作， 這一步驟是整個系統(tǒng)實現(xiàn)人機(jī)交互的核心， 最后完成系統(tǒng)的制作并。

二、虛擬現(xiàn)實在國內(nèi)高校的研究現(xiàn)狀

國內(nèi)在VR方面有較多研究成果的其他單位有國防科技大學(xué)、天津大學(xué)、北京理工大學(xué)、中國科學(xué)院自動化研究所、西北大學(xué)、山東大學(xué)、大連海事大學(xué)和香港中文大學(xué)等。

北京航空航天大學(xué)計算機(jī)系是國內(nèi)最早進(jìn)行VR研究的機(jī)構(gòu)之一，他們首先進(jìn)行了一些基礎(chǔ)知識方面的研究，并著重研究了虛擬世界中物體物理特性的表示與處理，在VR中的視覺接口方面開發(fā)出了部分硬件，并提出了有關(guān)算法及實現(xiàn)方法。他們還實現(xiàn)了分布式虛擬世界網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，建立了網(wǎng)上VR研究論壇，可以提供實時三維動態(tài)數(shù)據(jù)庫，提供VR演示世界，提供用行員訓(xùn)練的VR系統(tǒng)，提供開發(fā)VR系統(tǒng)的開發(fā)平臺，并將要實現(xiàn)與有關(guān)單位的遠(yuǎn)程連接。

清華大學(xué)計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)系對VR和臨場感的方面進(jìn)行了研究，他們還針對室內(nèi)環(huán)境中水平特征豐富的特點，提出借助圖像變換，使立體視覺圖像中對應(yīng)水平特征呈現(xiàn)形狀一致性，以利于實現(xiàn)特征匹配，并獲取物體三維結(jié)構(gòu)的新穎算法。

西安交通大學(xué)信息工程研究所對VR中的關(guān)鍵技術(shù)——立體顯示技術(shù)——進(jìn)行了研究。他們在分析人類視覺特性的基礎(chǔ)上提出了一種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼的新方案，并獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度，并且已經(jīng)通過實驗結(jié)果證明了這種方案的優(yōu)越性。

2004年南京大學(xué)成立了南京大學(xué)虛擬現(xiàn)實與數(shù)字媒體研究中心，對VR技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行研究，并把重點放在虛擬體育仿真、數(shù)字文化遺產(chǎn)保護(hù)和自然人機(jī)交互等方面。

三、虛擬現(xiàn)實課程開設(shè)的重要性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是利用計算機(jī)生成一個逼真的三維虛擬環(huán)境，并通過傳感設(shè)備與之交互的新技術(shù)。作為一門新興的學(xué)科，它已經(jīng)被眾多高校納入計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的選修課范疇，但是卻沒有在數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)中普遍開設(shè)。其實無論從技術(shù)特點，還是從社會需求來講，虛擬現(xiàn)實技術(shù)都與數(shù)字媒體技術(shù)有著非常密切的關(guān)系，具體體現(xiàn)在如下幾個方面。

1） 虛擬現(xiàn)實是一門典型的交叉學(xué)科，它所涵蓋的知識結(jié)構(gòu)與數(shù)字媒體技術(shù)具有非常大相似性，例如計算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、計算機(jī)視覺、視音頻技術(shù)等。除此之外，它還涉及了仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多傳感器技術(shù)等內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實強(qiáng)調(diào)這些技術(shù)的綜合應(yīng)用。

2） 虛擬現(xiàn)實強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新性和應(yīng)用創(chuàng)新性。從技術(shù)上來講，虛擬現(xiàn)實在不同學(xué)科的交叉融合中，能夠不斷產(chǎn)生新思想和新方法，例如近幾年出現(xiàn)的各種人機(jī)交互新方法，各種立體顯示新技術(shù)等；從應(yīng)用上來講，虛擬現(xiàn)實具有強(qiáng)烈的“身臨其境”的沉浸感和發(fā)人想象的刺激性。因此，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生們能夠?qū)⒆约旱娜魏蝿?chuàng)意和想象進(jìn)行實踐，在虛擬場景中進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計和測試，從而激發(fā)出新的創(chuàng)意。

計算機(jī)視覺基礎(chǔ)知識范文第4篇

關(guān)鍵詞：Python編程；教學(xué)設(shè)計；非計算機(jī)專業(yè)；編程語言

Python是一門免費(fèi)、開源的跨平臺高級動態(tài)編程語言，可以處理系統(tǒng)運(yùn)維、圖形處理、數(shù)據(jù)庫編程、多媒體編程、軟件分析、Web編程、科學(xué)計算與可視化、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等，擁有眾多狂熱的支持者，使得各個領(lǐng)域的人員能快速實現(xiàn)和驗證自己的思路與創(chuàng)意。Python早就廣泛應(yīng)用到企業(yè)之中，早在2004年，Google便已決心在快速開發(fā)方面使用Python。近日，IEEESpectrum了第四屆頂級編程語言交互排行榜。因為有各種不同語言的排行，所以IEEESpectrum依據(jù)不同的變量對流行度進(jìn)行了排行。Python擊敗Java，C，C++等語言，躍居編程語言交互排行榜第一名。非計算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)編程的目的并非為了培養(yǎng)專業(yè)的編程開發(fā)人員，而是一方面為了鍛煉學(xué)生邏輯思維、扎實的問題分析能力；另一方面為了方便學(xué)生在各個領(lǐng)域進(jìn)行研究實踐。Python語言的優(yōu)勢在于資源豐富，擁有堅實的數(shù)值算法、圖標(biāo)和數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)設(shè)施，建立了非常良好的生態(tài)環(huán)境，吸引了大批科學(xué)家以及各領(lǐng)域的專家使用。這也是非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)Python編程的必要性。

1編程語言的學(xué)習(xí)對非計算機(jī)專業(yè)的重要性

1.1程序設(shè)計基礎(chǔ)在非計算機(jī)專業(yè)開設(shè)情況

我國大學(xué)針對非計算機(jī)專業(yè)開設(shè)的程序設(shè)計基礎(chǔ)課程，使用C語言作為基礎(chǔ)語言的較多。C語言作為程序設(shè)計基礎(chǔ)語言，能夠讓學(xué)生明白程序運(yùn)行原理，計算機(jī)各個部件如何交互，程序在內(nèi)存中是怎樣的狀態(tài)以及操作系統(tǒng)與程序有怎樣的關(guān)系。但是對于非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生來說，C語言語法復(fù)雜，調(diào)試程序困難，學(xué)生缺少對計算機(jī)體系的整體認(rèn)識，也無需了解計算機(jī)底層知識，后續(xù)工作很難使用C語言來解決問題，所以并不適合教授給沒有任何計算機(jī)認(rèn)知背景的非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生。Java語言也是部分高校面向全校開設(shè)的程序設(shè)計基礎(chǔ)編程公選課，是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，具有簡單性、分布式、健壯性、可移植性、平立、動態(tài)性等特點。Java語言廣泛應(yīng)用在Android應(yīng)用、金融業(yè)應(yīng)用的服務(wù)器程序、網(wǎng)站、嵌入式領(lǐng)域、大數(shù)據(jù)技術(shù)和科學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域。但是對于非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生而言，Java語言學(xué)習(xí)成本比較高，工作后的應(yīng)用場景較少，語言本身重點關(guān)注代碼復(fù)用性和可移植性，這些特點說明Java并不適用于非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生[1]。

1.2非計算機(jī)專業(yè)選擇Python的原因

Python語言由荷蘭人GuidovanRossum于1989年發(fā)明，第一個公開發(fā)行版發(fā)行于1991年，已經(jīng)有28年的歷史。Python在設(shè)計上堅持了清晰劃一的風(fēng)格，這使得其成為一門易讀、易維護(hù)，并且被大量用戶所歡迎的、用途廣泛的語言。Python的設(shè)計哲學(xué)是“優(yōu)雅”“明確”“簡單”，具有豐富和強(qiáng)大的庫[2]。Python語言是最接近自然語言的編程語言，代碼簡潔高效，對于沒有編程經(jīng)驗的學(xué)生來說較易上手，學(xué)生無需糾結(jié)語法和程序編寫方式，而是更快的抽象問題并提出解決方案，這樣更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。非計算機(jī)專業(yè)涉及范圍較廣，Python所能完成的工作也非常廣泛，除了Web編程、圖形處理、計算機(jī)視覺、軟件分析、物聯(lián)網(wǎng)管理、科學(xué)計算與可視化等領(lǐng)域，一些意想不到的領(lǐng)域Python也能涉及。例如Python也能夠用于電影視覺特效的制作，其中就包括了《星球大戰(zhàn)》某些電影特效的制作，從集體渲染到批量處理再到影片合成，Python將所有步驟都緊密黏合在了一起。2017年，“人工智能”首次被列入政府工作報告，Python也借助人工智能（ArtificialIntelligence，AI）和數(shù)據(jù)科學(xué)，攀爬到了編程語言生態(tài)鏈的頂級位置。隨著AI應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)百萬之眾的教師、公司職員、工程師、翻譯、編輯、醫(yī)生、銷售、管理者和公務(wù)員將裹挾著各自領(lǐng)域中的行業(yè)知識和數(shù)據(jù)資源，涌入Python和AI大潮之中，深刻地改變整個IT，或者說數(shù)據(jù)科技（DataTechnology，DT）產(chǎn)業(yè)的整體格局和面貌。

2非計算機(jī)專業(yè)Python編程教學(xué)設(shè)計

對于非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生，學(xué)習(xí)編程語言是很有挑戰(zhàn)性的，學(xué)生專業(yè)不同，思維方式也不相同。為了引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到較好的教學(xué)效果，教師要轉(zhuǎn)變課堂上的角色，讓學(xué)生成為課堂的主角[3]。針對該課程和學(xué)生特點，提出“分方向的理論與實踐指導(dǎo)”，學(xué)生可以有重點、有目標(biāo)地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.1教學(xué)目標(biāo)

計算機(jī)編程延伸到非計算機(jī)專業(yè)，對學(xué)生的掌握計算機(jī)理論知識和實踐技能要求較高。“程序設(shè)計基礎(chǔ)”作為入門課程，除了教授學(xué)生一門編程語言的概念、語法及使用，還要教會學(xué)生編程思想、分析問題和解決問題的能力。

2.2教學(xué)內(nèi)容

非計算機(jī)專業(yè)Python編程教學(xué)涵蓋的基本內(nèi)容包括：基礎(chǔ)知識、Python序列、流程控制語句、函數(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計等。后續(xù)應(yīng)當(dāng)著重針對學(xué)生的學(xué)習(xí)方向或者興趣點，有針對性地講解Python的標(biāo)準(zhǔn)庫和擴(kuò)展庫，并以案例或者項目的形式展現(xiàn)Python在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用。通常，不同學(xué)校的公選課的學(xué)時不同，32學(xué)時或者48學(xué)時。無論多少，學(xué)生都無法只利用上課時間達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果，所以課下的自主學(xué)習(xí)尤為重要。在學(xué)習(xí)每個知識點后，教師安排部分課下自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容，以幫助學(xué)生更充分地掌握所學(xué)內(nèi)容，并安排大量與實際工作學(xué)習(xí)相關(guān)案例。

2.3教學(xué)方法

除了講授法、案例法等傳統(tǒng)教學(xué)方法，教師應(yīng)當(dāng)充分分析學(xué)生特點，并時刻觀察學(xué)生的反應(yīng)。教師在引入新概念、新理論時要以學(xué)生學(xué)習(xí)或者生活中熟悉的內(nèi)容為切入點，自然并具有邏輯性，能夠解決問題，引發(fā)學(xué)習(xí)積極思考問題。實踐是編程語言學(xué)習(xí)必不可少的過程，通過實踐夯實理論知識，并親自動手操作解決實際問題。教師應(yīng)當(dāng)分專業(yè)引導(dǎo)學(xué)生參與課題或項目中的部分模塊，給學(xué)生創(chuàng)造更多機(jī)會去實踐，學(xué)生完成課題或項目后，充分體驗到編程的樂趣，從而更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.4拓展學(xué)生視野

由于學(xué)生專業(yè)不同，教師應(yīng)當(dāng)充分備課，了解Python在各個領(lǐng)域中的突出應(yīng)用，并學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用背景與相關(guān)知識。如果能將所學(xué)知識帶入實際情境中，學(xué)生用于解決工作和學(xué)習(xí)中遇到的各類非通用計算問題，理解并實踐計算思維[3]。在拓展學(xué)生視野的過程中同時增進(jìn)了教與學(xué)的相互促進(jìn)，教師與學(xué)生都積極參與到教與學(xué)的互動中，提升了教學(xué)效果。隨著互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)深度融合以及人工智能的火熱，前沿性、基礎(chǔ)性、交叉性的學(xué)科研究越來越多，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和開拓精神。

3結(jié)語

身為教育工作者，從教與學(xué)的理論上思考編程語言公選課的教學(xué)問題。筆者認(rèn)為，“分方向的理論與實踐指導(dǎo)”能夠培養(yǎng)學(xué)生基于自身學(xué)習(xí)、研究方向，學(xué)好用活書本知識，更重要的是與實踐應(yīng)用相聯(lián)系，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、探究精神和創(chuàng)新思維能力。本文提出了面向非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生開設(shè)Python編程教學(xué)入門的必要性，并針對該編程語言特點闡述了“分方向的理論與實踐指導(dǎo)”的教學(xué)設(shè)計，這是編程公選課教學(xué)適應(yīng)高素質(zhì)人才培養(yǎng)要求的一種嘗試。只有在教學(xué)過程中，聯(lián)系本校學(xué)生實際情況，不斷創(chuàng)新、改革，才能使教學(xué)設(shè)計達(dá)到更好的效果，為社會培養(yǎng)真正有用的人才。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王立翔.基于計算思維的python語言課程教學(xué)改革芻議[J].教育現(xiàn)代化，2017（15）：12-13.

[2]嵩天，黃天羽，禮欣.Python語言：程序設(shè)計課程教學(xué)改革的理想選擇[J].中國大學(xué)教學(xué)，2016（2）：42-47.

計算機(jī)視覺基礎(chǔ)知識范文第5篇

摘 要：本文通過全面論述計算機(jī)圖形學(xué)的知識結(jié)構(gòu)體系與它在計算機(jī)科學(xué)教育中的作用與地位，提出把計算機(jī)圖形學(xué)列入計算機(jī)專業(yè)的核心課程，以彌補(bǔ)“高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范(試行)”與“高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心知識體系與課程”中對計算理論“能行性”教育的缺失與應(yīng)用軟件編程系統(tǒng)訓(xùn)練的不足。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)圖形學(xué)；計算機(jī)教育；核心課程；軟件系統(tǒng)；應(yīng)用開發(fā)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 引言

2006年，國家教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會編制出版了“高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范(試行)“(以下簡稱”新專業(yè)規(guī)范“)[1]，該“新專業(yè)規(guī)范”指出：由于計算機(jī)專業(yè)是全國在校人數(shù)最多、高校開設(shè)專業(yè)最多的專業(yè)，這導(dǎo)致計算機(jī)類專業(yè)畢業(yè)生目前出現(xiàn)就業(yè)困難，其主要原因還是計算機(jī)人才的培養(yǎng)滿足社會需要的針對性不夠明確，導(dǎo)致了人才結(jié)構(gòu)上的不合理。解決方法是分類培養(yǎng)、使計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生能有相對優(yōu)勢的知識結(jié)構(gòu)，高校教育應(yīng)該為計算機(jī)專業(yè)現(xiàn)在的畢業(yè)生增加專業(yè)特色、增強(qiáng)就業(yè)競爭優(yōu)勢，等等。并由此提出了“高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心知識體系與課程”(以下簡稱“核心課程”)[2]。無疑，這對全面規(guī)范并提高國內(nèi)計算機(jī)教育的整體水平具有非常大的指導(dǎo)作用。通過認(rèn)真學(xué)習(xí)研究這些內(nèi)容之后發(fā)現(xiàn)，究竟應(yīng)選擇哪些課程作為計算機(jī)的公共核心課程供全國各行業(yè)人員作為學(xué)習(xí)計算機(jī)的基礎(chǔ)知識，以及一些課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該如何安排，才能做到既拓展計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的知識領(lǐng)域、又能增加學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)渠道等，這些都是大家不斷思考的問題。而計算機(jī)“核心課程”的選擇似乎對上述已有問題的解決幫助不夠，而增加計算機(jī)圖形學(xué)的教育對解決這些問題是一個值得借鑒的好方法，理由如下(不妥之處，請批評指正)。

2 計算機(jī)圖形學(xué)課程列入核心課程，彌補(bǔ)本科教學(xué)計算能行性教育的缺失

作為具有全國指導(dǎo)意義的“新專業(yè)規(guī)范”，應(yīng)該為計算機(jī)教育在多個行業(yè)方向的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，而抽出它們所共有的基礎(chǔ)課作為計算機(jī)本科教育的核心課程，但現(xiàn)有的“新專業(yè)規(guī)范”的公共“核心課程”[2]只有

程序設(shè)計

離散數(shù)學(xué)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

計算機(jī)組成

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

操作系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

等7門課程內(nèi)容，而把“計算機(jī)圖形學(xué)”課程排斥在核心課程之外，這顯然不利于計算機(jī)應(yīng)用的全面發(fā)展，不利于計算機(jī)動畫、游戲、圖形標(biāo)準(zhǔn)、計算機(jī)仿真、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造等計算機(jī)應(yīng)用軟件行業(yè)的全面發(fā)展，會縮小計算機(jī)本科生畢業(yè)之后的就業(yè)面，也與制定“新專業(yè)規(guī)范”的初衷相悖。

什么能被自動計算一直是計算機(jī)界探討的主題之一[8]，那些確切能用計算方法解決的問題如何設(shè)計才能被計算機(jī)自動計算簡稱計算的能行性(可計算性的實現(xiàn)前提)，而程序設(shè)計與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這兩門課程是計算機(jī)編程的基礎(chǔ)，它們作為計算機(jī)的公共核心課程是必須的。但這兩門課程(該“程序設(shè)計”課程實為計算機(jī)程序設(shè)計語言＋語句的簡單應(yīng)用，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”講授程序加工的數(shù)據(jù)如何配合算法進(jìn)行有效管理安排、以實現(xiàn)算法的功能)并沒有從理論上解決計算機(jī)程序根據(jù)什么原則才能進(jìn)行有效設(shè)計、以及程序如何構(gòu)成系統(tǒng)后才能最后自動解決用戶提交的計算問題，這是國內(nèi)“程序設(shè)計”課程多年來懸而未決的老大難題。其原因在于：講授程序設(shè)計語言時，學(xué)生還沒有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的知識，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身既不講模型方法、又不講解軟件系統(tǒng)等概念，同時這兩門課程也缺少具有復(fù)雜計算模型的大規(guī)模實用軟件編程的整體訓(xùn)練內(nèi)容與方法，若把這些缺失的內(nèi)容都加入到教學(xué)中，則一無足夠的課時、二是改變了授課的性質(zhì)。所以，從算法語言的角度介紹程序的設(shè)計方法是不完備的。

對于這個問題，計算理論早已從計算的機(jī)理與實現(xiàn)上予以解決。但計算理論的內(nèi)容一般只在研究生階段講授，且計算理論是研究生的一個專業(yè)方向、即使該理論在研究生階段講授、學(xué)生理解也有一定難度，而把這套理論方法直接用于實踐以解決實際應(yīng)用問題難度更大[9]。即現(xiàn)有成熟的程序設(shè)計理論與方法沒有通過適當(dāng)?shù)妮d體引進(jìn)本科課堂教學(xué)中是現(xiàn)行教育政策最大的不足，而計算機(jī)圖形學(xué)是直接從應(yīng)用軟件開發(fā)的角度闡述計算的“能行性”問題(見下述)，當(dāng)其列入計算機(jī)的核心課程后，既能彌補(bǔ)上述計算理論教育中缺失的一環(huán)，也能有效彌補(bǔ)上述7門核心課程中計算機(jī)應(yīng)用軟件編程系統(tǒng)訓(xùn)練不足的尷尬。事實上，GPU(圖形處理芯片)與CPU在PC機(jī)上的發(fā)展并駕齊驅(qū)，證明計算機(jī)圖形學(xué)是計算機(jī)科學(xué)中不可缺少的重要研究領(lǐng)域，可這些沒有在“核心課程”[2]中得到有效的體現(xiàn)令人不解。

3 計算機(jī)圖形學(xué)的知識結(jié)構(gòu)體系

3.1 計算機(jī)圖形學(xué)的研究對象、研究方法與基本教學(xué)內(nèi)容

計算機(jī)圖形學(xué)的最終目的就是用計算機(jī)程序的方法在計算機(jī)顯示器屏幕上生成圖像效果，特別是生成類似照相機(jī)拍攝的三維圖像。而照相機(jī)拍攝三維圖像是一個具體的物理過程，它的基本原理是光線在空間物體之間相互傳播，當(dāng)光線被物體表面反射并被照相機(jī)接收后形成的顯示效果。由于人們能從二維照片上光點的亮度與大小判斷出物體表面該點距照相機(jī)的相對遠(yuǎn)近，故人們常稱這種圖像為三維圖像。用計算機(jī)程序的方法生成具有高度真實感的圖形就是對上述物理過程的一種近似仿真模擬得到的效果。為了達(dá)到這一目的，人們根據(jù)仿真方法的要求，建立了仿真過程需要的各種模型(包括照相機(jī)模型，燈光模型，顏色模型，照明模型，物體的幾何模型，物體表面的材質(zhì)與紋理模型)，通過①模型數(shù)據(jù)的輸入(交互輸入、編程輸入、文件輸入等)、②數(shù)據(jù)的存儲與管理(系統(tǒng)參數(shù)文件、圖形模型數(shù)據(jù)文件、規(guī)格化圖形數(shù)據(jù)文件、物理顯示設(shè)備的圖形顯示文件)、③數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理(物體的幾何變換、全剖切運(yùn)算、集合運(yùn)算、三維重建算法、物體的各種變形運(yùn)算等)、④數(shù)據(jù)的輸出(各種線段圖形的生成與實面積多邊形的填充算法、著色算法、消隱算法、紋理映射算法、陰影算法，光線跟蹤算法與輻射度算法)等4個處理過程，用系統(tǒng)編程設(shè)計的方法實現(xiàn)其圖形顯示[7]。

這里照相機(jī)模型描述了三維空間中的點、線、面等圖形投影轉(zhuǎn)換成二維空間中點、線、面等圖形，并調(diào)用二維圖形的生成算法生成二維圖像，同時裁剪超出顯示范圍的三維圖形、便于圖形的正確顯示。燈光模型與顏色模型描述了光線產(chǎn)生的根源、點光源的空間幾何分布、光線在空間中的傳播方向與衰減規(guī)律，光線的色彩屬性、亮度計算方法與合成色的變化規(guī)律等內(nèi)容。照明模型描述了物體表面反光或透光能力的計算方法。物體的幾何模型描述了一個物體的點線面等幾何尺寸與大小。材質(zhì)特性描述了各物體表面對各種性質(zhì)光線的反光與透光能力的大小。紋理模型直接描述了物體表面各點的顯示細(xì)節(jié)與像素值。著色算法確定了用何種插值算法填充多邊形網(wǎng)格表面、使其顯示效果是多邊形網(wǎng)格效果或是一張光滑的曲面效果。消隱算法確定顯示物體表面的各個可見表面與邊線，不顯示其被遮擋的不可見的表面與邊線。紋理映射算法就是把一張照片映射至物體的表面上(又稱貼圖)，而這個照片既可以是實際照相機(jī)拍攝的三維照片，也可以是用數(shù)學(xué)模型描述并動態(tài)產(chǎn)生的結(jié)果。在場景中，由于某些遮擋物的存在，光線不能直接照射到某些物體的表面，使得這些表面反光(透光)的亮度暗于被光線直接照射物體表面的亮度；觀察的角度不同，所見這種陰影效果的形狀與大小不一樣；陰影算法即在場景圖中統(tǒng)一繪制這種陰影顯示效果與非陰影顯示效果。光線跟蹤算法、輻射度算法就是仿真光線的傳播過程以達(dá)到最后生成所需的圖像效果。

事實上，在計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域中僅研究這些模型還不夠，還要用程序設(shè)計語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的知識把它們都轉(zhuǎn)換成一個個可執(zhí)行的算法，并用系統(tǒng)編程的方法把這些算法構(gòu)成一個軟件系統(tǒng)整體，才能方便各種圖形的生成。而在這個軟件系統(tǒng)中生成圖形的第一步是構(gòu)造多種物體的幾何模型與形狀(物體的幾何變換、全剖切運(yùn)算、集合運(yùn)算是用簡單物體構(gòu)造復(fù)雜物體的有效工具之一，三維重建算法是用點、線、面等元素恢復(fù)物體外殼的幾何形狀)，在統(tǒng)一的世界坐標(biāo)系中確定它們的位置與朝向，再逐一確定物體表面的材質(zhì)特性與紋理效果等，使這種多物體造型(稱場景造型)滿足實際應(yīng)用的需要。第二步是設(shè)置燈光與燈光的特性，設(shè)置照相機(jī)模型等。第三步是在上述二步的基礎(chǔ)上，統(tǒng)一用光線跟蹤算法或輻射度算法生成上述場景造型所對應(yīng)的三維圖像效果(又稱渲染)。

應(yīng)注意：

① 試圖精確的構(gòu)造現(xiàn)實世界中所有物體、特別是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)或微小結(jié)構(gòu)或細(xì)微動態(tài)變化物體的幾何模型既不現(xiàn)實、其代價也太大，人們總是想用其它的方法來代替，這就是所謂分形描述、粒子描述建模等多種其它建模方法的來源；

② 完全按照物理學(xué)上光線的傳播方法來生成圖像太費(fèi)時間，光線跟蹤算法、輻射度算法事實上是對物理光線傳播方法的一種近似。這個近似程度一般由圖像顯示的真實感與計算的復(fù)雜度來確定。

③ 在上述場景造型的構(gòu)造過程中，若物體運(yùn)動或變形，燈光改變照射的范圍、朝向、亮度、色彩，照相機(jī)改變拍攝的方向或跟蹤拍攝，此時若連續(xù)拍攝(即渲染)三維空間場景效果，就形成了多幀圖像，連續(xù)播放這些多幀圖像就是計算機(jī)動畫。

④ 所謂圖形標(biāo)準(zhǔn)就是把上述的照相機(jī)模型、點光源的燈光模型、顏色模型、簡單的照明模型、著色算法，以及點線面、多邊形網(wǎng)格模型等模型與算法用硬件實現(xiàn)，并由圖形標(biāo)準(zhǔn)提供軟件接口方法調(diào)用這些硬件功能；當(dāng)用戶向該圖形標(biāo)準(zhǔn)提供上述模型的描述數(shù)據(jù)與材質(zhì)、紋理描述數(shù)據(jù)之后，計算機(jī)就能用硬件加速的方法實現(xiàn)在顯示器中高速生成點線面、多邊形網(wǎng)格，以及光照效果的表面、紋理效果等圖形。目前的圖形標(biāo)準(zhǔn)本身并不負(fù)責(zé)物體幾何模型的構(gòu)造，也不負(fù)責(zé)管理各種模型數(shù)據(jù)等?，F(xiàn)圖形標(biāo)準(zhǔn)主要以紋理映射算法為主，暫時還沒有用光線跟蹤或輻射度算法以實現(xiàn)三維圖形的實時顯示?？梢妶D形標(biāo)準(zhǔn)僅是計算機(jī)圖形學(xué)部分研究成果的具體實現(xiàn)。

⑤ 若能在上述場景造型中，讓各種物體實時運(yùn)動(照相機(jī)與燈光是具有其它功能的物體，它們也有幾何形狀，也能與人、動物等角色(多關(guān)節(jié)物體)一樣進(jìn)行各種運(yùn)動)，并能接收用戶的交互操作、且這種運(yùn)動過程具有故事情節(jié)性，同時這種多物體運(yùn)動的效果能在計算機(jī)顯示器屏幕中實時生成顯示，這種計算機(jī)動畫就是3D游戲(人類社會活動的仿真)。3D游戲另一個難點在于復(fù)雜游戲引擎的構(gòu)造――即如何構(gòu)造并管理游戲場景的模型數(shù)據(jù)(包括聲音與人工交互操作等)，使整個游戲畫面達(dá)到實時顯示的目的。事實上，3D游戲可以看成是計算機(jī)多媒體技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在商業(yè)上的降級簡單應(yīng)用。

⑥ 物體的幾何造型、變形與運(yùn)動是計算機(jī)動畫的一個難點，比體這個概念更復(fù)雜的是流體與場的模型構(gòu)造、顯示，它們能描述更廣泛一類的物理現(xiàn)象，如臺風(fēng)的變化過程、風(fēng)洞的實驗效果、物體表面的應(yīng)力變化現(xiàn)象、環(huán)境中熱傳遞效果的變化、地質(zhì)勘探結(jié)果的可視化顯示等，一般人們把這些問題歸納在“科學(xué)計算的可視化”課程中講授，因為這些流體與場的模型構(gòu)造等需要比較深的數(shù)學(xué)知識。但是，一旦這些流體與場的幾何數(shù)據(jù)模型確定之后，人們就能用圖形標(biāo)準(zhǔn)顯示它們。

⑦ 計算機(jī)輔助設(shè)計CAD與計算機(jī)動畫的區(qū)別：在CAD中，也需要構(gòu)造物體的幾何模型并顯示這些物體的構(gòu)造效果，更重要的是還需要用數(shù)控機(jī)床把這些設(shè)計出的物體零件加工制造出來，故它對物體的幾何模型要求特別高、特別是其誤差控制，因為多個零部件組成的精密加工機(jī)床等最后影響加工的精度都與各個物體模型的誤差精度相互關(guān)聯(lián)。顯然，在CAD領(lǐng)域中，也有零部件之間的聯(lián)動等多種運(yùn)動需要精密控制(機(jī)械運(yùn)動與仿真)。與物體幾何模型要求相比，CAD領(lǐng)域中物體的顯示要求可以放低些。而在計算機(jī)動畫中，相對而言，對物體幾何模型的要求低，例如物體的外表面可以不封閉，只要這個不封閉的外殼表面破綻不被照相機(jī)拍攝到就可以了；但計算機(jī)動畫對最后渲染的圖像顯示質(zhì)量的真實感效果要求很高。

⑧ 二維圖形與三維圖形的區(qū)別：這兩者的區(qū)別除了其數(shù)學(xué)模型一個是二維的、一個是三維的之外，更大的區(qū)別還在于二維圖形學(xué)只能從數(shù)學(xué)上研究圖形的基本規(guī)律(點、直線、曲線、平面與形狀，位置，運(yùn)動與變形，色彩等)、以及圖形的模型構(gòu)造與顯示方法；利用二維圖形的簡單性，可剖析計算機(jī)二維圖形系統(tǒng)的組成，即軟件系統(tǒng)是一個能自動運(yùn)行的程序，它能從輸入、存儲、運(yùn)算處理、

輸出等方面全面處理用戶在某個領(lǐng)域中提出的諸多數(shù)學(xué)模型并完成其模型描述數(shù)據(jù)的加工任務(wù)，使用戶很容易明確這種軟件的組成、功能與使用范圍。三維圖形學(xué)卻可以用數(shù)學(xué)模型的方法研究自然界中的多種物理現(xiàn)象，由此探討大自然中多種物理現(xiàn)象的變化規(guī)律，并能用圖形顯示的方法來表現(xiàn)這種變化過程，這種方法正是人們探索自然并進(jìn)行科學(xué)研究所倡導(dǎo)的基本方法之一。因此，從三維圖形學(xué)的基本教學(xué)研究內(nèi)容可知，用圖形方式(可見的點線面、色彩、紋理)顯示各種物理現(xiàn)象的變化過程只是一個表面現(xiàn)象，關(guān)鍵的是要掌握這種變化過程的物理機(jī)理并能用數(shù)學(xué)模型的方法全面正確的描述這種變化(即用圖形的方法表達(dá)計算機(jī)信息數(shù)據(jù)的含義非常適合人們觀察自然、了解自然現(xiàn)象與變化規(guī)律，而計算機(jī)的信息描述數(shù)據(jù)是由具體的各種物理變化過程確定的)，即掌握計算機(jī)仿真與科學(xué)研究方法才是學(xué)習(xí)計算機(jī)圖形學(xué)的真諦，也即用計算物理學(xué)的基本思想能統(tǒng)一傳統(tǒng)意義上計算機(jī)圖形學(xué)與計算機(jī)輔助設(shè)計學(xué)科中的基本研究內(nèi)容。計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生有了這種方法后，再深入其它各應(yīng)用學(xué)科領(lǐng)域，努力掌握其物理原理、科學(xué)實驗與數(shù)學(xué)模型方法等知識，并與行業(yè)專家相互配合，計算機(jī)與計算工具就在各專業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)研究與系統(tǒng)設(shè)計上大有用武之地了。

綜上所述，可以給出計算機(jī)圖形學(xué)如下定義：

計算機(jī)圖形學(xué)屬于計算機(jī)應(yīng)用軟件的研究范疇，它主要通過物理原理與數(shù)學(xué)方法，建立描述自然景觀(虛幻世界)的幾何數(shù)據(jù)模型與顯示圖形的物理數(shù)學(xué)模型，以達(dá)到用程序的方法把這些模型的描述數(shù)據(jù)通過算法轉(zhuǎn)換成在計算機(jī)顯示器中顯示自然景觀圖像的目的。本質(zhì)上，用計算機(jī)生成三維真實感圖形就是用數(shù)學(xué)模型的方法仿真光線在物體之間相互傳播而產(chǎn)生的顯示效果或把光線傳遞的效果即照片映射至物體表面上所產(chǎn)生的顯示效果。

國內(nèi)計算機(jī)圖形學(xué)教育工作者已認(rèn)識到計算機(jī)圖形學(xué)在計算機(jī)學(xué)科教育與科學(xué)研究中的重要性，并于2001年公開出版計算機(jī)圖形學(xué)教材支持上述觀點[10]。但由于這些觀點沒有引起國內(nèi)計算機(jī)界制定政策的主流階層人士的關(guān)注，相反，從2000年開始，計算機(jī)圖形學(xué)的內(nèi)容卻從全國范圍內(nèi)的計算機(jī)專業(yè)等級考試中消失，這不能不說是國內(nèi)計算機(jī)教育的一大損失。

而計算機(jī)圖形學(xué)的授課關(guān)系見4.1節(jié)。

3.2 “新專業(yè)規(guī)范”中，計算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)內(nèi)容有待改進(jìn)

“新專業(yè)規(guī)范”中計算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要放在計算機(jī)圖形標(biāo)準(zhǔn)的使用上，核心內(nèi)容只有圖形標(biāo)準(zhǔn)、照相機(jī)模型，圖形顯示設(shè)備與輸入設(shè)備，前期課程要求計算機(jī)程序設(shè)計語言與離散數(shù)學(xué)，并只安排8個課時來講授這些內(nèi)容，其它的內(nèi)容作為選修內(nèi)容(這包括各種圖形的生成算法、物體幾何模型的描述方法，計算機(jī)動畫，可視化，虛擬現(xiàn)實，計算機(jī)視覺，人們對色彩的主觀感受、如何用色彩方式表達(dá)設(shè)計作品的主題思想，等等)。這種教學(xué)安排能使學(xué)生掌握圖形標(biāo)準(zhǔn)的使用、以及照相機(jī)模型的應(yīng)用，很容易導(dǎo)致學(xué)生誤認(rèn)計算機(jī)圖形學(xué)就是在顯示器上繪制各種圖形這種認(rèn)識偏差。

這種教學(xué)安排不當(dāng)之處如下：

首先，計算機(jī)圖形學(xué)的前期課程應(yīng)該是程序設(shè)計語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。實際上，不學(xué)離散數(shù)學(xué)并不影響學(xué)生編寫圖形學(xué)的各種應(yīng)用程序；但不學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則編程困難；而且授課學(xué)時數(shù)太少。

其次，圖形標(biāo)準(zhǔn)自成體系，但它不能構(gòu)成一個完全自動運(yùn)行并具有圖形數(shù)據(jù)輸入、存儲、運(yùn)算處理、輸出等處理全流程功能的軟件系統(tǒng)，它往往需要用戶在應(yīng)用軟件中向圖形標(biāo)準(zhǔn)輸入模型數(shù)據(jù)并調(diào)用其各函數(shù)才能出現(xiàn)所需要的圖形顯示效果。初學(xué)者原指望學(xué)了計算機(jī)圖形學(xué)，就知道象3DS MAX與OpenGL等軟件中是如何編寫程序并實現(xiàn)各種動畫圖形的顯示，但授課結(jié)果卻令人失望。

第三，由于初學(xué)者一般缺少對計算機(jī)圖形學(xué)的全面了解，缺少對計算機(jī)圖形學(xué)的研究對象與研究方法的認(rèn)識，也沒有圖形系統(tǒng)的概念，該“新專業(yè)規(guī)范”授課大綱中雖有物體幾何模型的描述方法但缺少在圖形系統(tǒng)中具體建造物體幾何模型等實例；另大綱中授課內(nèi)容的邏輯關(guān)系非常不順暢(例如把計算機(jī)視覺作為計算機(jī)圖形學(xué)的一部分對待并講授值得商榷，雖然人們期待從計算機(jī)視覺圖像中獲得圖像的模型描述數(shù)據(jù)并一直朝這個方向努力，但計算機(jī)圖形學(xué)與計算機(jī)視覺的研究方向與研究方法畢竟有很大的區(qū)別)，也沒有總結(jié)出計算機(jī)圖形學(xué)的核心概念，且對計算機(jī)圖形學(xué)的認(rèn)識仍停留在圖形學(xué)由各種算法的集合所組成的認(rèn)識層面上，很難正確體現(xiàn)計算機(jī)圖形學(xué)在科學(xué)研究中的重要作用。若授課內(nèi)容掌握不當(dāng)易使教學(xué)與學(xué)習(xí)迷失方向，或再次導(dǎo)致計算機(jī)圖形學(xué)課程被計算機(jī)專業(yè)邊緣化，這也是多年來國內(nèi)同行反映計算機(jī)圖形學(xué)難教難學(xué)的原因之一，這顯然與當(dāng)今計算機(jī)圖形學(xué)在計算機(jī)科學(xué)中的發(fā)展潮流相悖。

第四，圖形標(biāo)準(zhǔn)只是計算機(jī)圖形學(xué)部分研究成果的具體實現(xiàn)，當(dāng)初國外為什么會選擇圖形標(biāo)準(zhǔn)而不是選擇計算機(jī)動畫為案例作為講授計算機(jī)圖形學(xué)課程的主要內(nèi)容，作者認(rèn)為可能有以下原因：

① 歷史的原因：因為圖形標(biāo)準(zhǔn)是計算機(jī)圖形學(xué)最早、最成熟的研究領(lǐng)域，后才有CAD、游戲與動畫等；且圖形標(biāo)準(zhǔn)在各個行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，而CAD、游戲與動畫是一個具體的專業(yè)方向，教學(xué)難度大。

② 商業(yè)發(fā)展的需要：圖形標(biāo)準(zhǔn)用硬件實現(xiàn)后，已經(jīng)成為個人計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，這就促使人們更加專注圖形標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。

③ 國外的教學(xué)體系不一樣：美國的計算機(jī)工業(yè)、圖形學(xué)產(chǎn)業(yè)與計算機(jī)教育均位于世界領(lǐng)先水平，但全美國并沒有強(qiáng)制性的計算機(jī)教育指導(dǎo)大綱，可是美國各校的計算機(jī)教育各有特色，他們對計算機(jī)的各個方面都有涉及、且各種層次的計算機(jī)課程都有，這種寬松的教育體制有利于科技成果與教育的創(chuàng)新培養(yǎng)。以圖形學(xué)課程為例，若你需要繼續(xù)深造，它還有許多圖形學(xué)的選修課、提高課程(如計算機(jī)輔助幾何設(shè)計、數(shù)字幾何處理、曲面造型與設(shè)計、CAD、計算機(jī)動畫、游戲、計算機(jī)程序設(shè)計方法等等)以及最新的學(xué)術(shù)論文等待著你、直至讓你從這種授課體系中走向?qū)W科的最前沿與商業(yè)開發(fā)――即雖然他們的某一門基礎(chǔ)課不一定很完美，但他們可以從完整的授課體系中，讓你掌握計算機(jī)圖形學(xué)等計算機(jī)應(yīng)用學(xué)科的全部內(nèi)容；但這也同時留下了因為課程劃分過細(xì)，使人不容易一下掌握學(xué)科內(nèi)容的全貌而留下遺憾。可是國內(nèi)的計算機(jī)教育與國外不一樣，首先，國內(nèi)的高校沒有條件開設(shè)那么多的計算機(jī)選修課；其次，若是全國性的計算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)大綱不全面、不權(quán)威的話，就會在計算機(jī)學(xué)科的發(fā)展道路上留下無可挽回的遺憾。

④ 出于知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，美國沒有一本書的教學(xué)內(nèi)容是一樣的(包括CC2005中關(guān)于計算機(jī)圖形學(xué)的知識結(jié)構(gòu)體系的論述)，這固然便于知識創(chuàng)新，但卻不利于優(yōu)秀知識的繼承與傳授，結(jié)果使得每本新書的內(nèi)容與體系都不一樣且龐雜，這對初學(xué)者是一個極大的負(fù)擔(dān)，需要教師認(rèn)真抽取眾多書籍的有效內(nèi)容，成系統(tǒng)后傳授給學(xué)生，才能有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，2000年以前國內(nèi)外計算機(jī)圖形學(xué)的教材內(nèi)容與體系的不夠成熟，也是造成國內(nèi)計算機(jī)圖形學(xué)授課不能得到有效重視的原因之一。

⑤ 由于以上原因，美國人并沒有把計算機(jī)圖形學(xué)作為計算機(jī)學(xué)科的核心課程，這使得美國人的計算機(jī)圖形學(xué)課程的教育落后于其計算機(jī)圖形學(xué)等商業(yè)軟件開發(fā)等應(yīng)用，這是一個不爭的事實(在美國，教材與授課基本上是老師的個人作為，商業(yè)軟件的開發(fā)是團(tuán)隊作為并有經(jīng)濟(jì)利益作為支撐，它能不斷發(fā)展并自我完善)。也有很多國際人士認(rèn)識到計算機(jī)圖形學(xué)的教育出現(xiàn)了問題[4]，顯然，仍把計算機(jī)圖形學(xué)定義為在顯示器上顯示各種圖形是過于簡單，這是沒有正確地把計算機(jī)圖形學(xué)學(xué)科的發(fā)展規(guī)律引入教育部門、忽視計算機(jī)圖形學(xué)在各行業(yè)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用與需求的一種表現(xiàn)。因此，全面認(rèn)真研究美國人在計算機(jī)教育與計算機(jī)工業(yè)的發(fā)展規(guī)律、商業(yè)軟件開發(fā)等多種優(yōu)缺點，再針對國內(nèi)計算機(jī)教育中存在的不足，提出解決問題的方法應(yīng)該是國內(nèi)計算機(jī)教育界值得深思的問題；顯然，僅用跟蹤所謂國外先進(jìn)的教學(xué)方法與理念也有不全面的地方。

4 計算機(jī)圖形學(xué)課程在計算機(jī)科學(xué)教育中的作用與地位

4.1 計算機(jī)圖形學(xué)是計算機(jī)應(yīng)用軟件編程思想系統(tǒng)訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)課程

數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)存儲與檢索、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)通信是現(xiàn)代計算機(jī)的三個最基本的應(yīng)用。在這三者中，對于數(shù)據(jù)存儲，一般有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件分別介紹其基本原理與大規(guī)模數(shù)據(jù)的系統(tǒng)管理等軟件應(yīng)用；對于數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)通信，一般有通信技術(shù)、計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)等課程、WinSocket技術(shù)等介紹其基本原理與實現(xiàn)方法；對于數(shù)據(jù)計算，一般有算法語言、編譯原理、自動機(jī)理論等課程介紹其原理，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)追求的目標(biāo)是：用形式語言與自動機(jī)理論，通過形式化和模型的建立，構(gòu)建系統(tǒng)，進(jìn)行模型計算。但這些內(nèi)容抽象、內(nèi)容難以理解、難以直接應(yīng)用解決實際應(yīng)用問題[9]，計算機(jī)專業(yè)的本科生學(xué)習(xí)這一方法尚有一定難度，非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生更不會接觸編譯原理與自動機(jī)理論等，這就造成一般學(xué)生在學(xué)習(xí)計算機(jī)進(jìn)行編程計算的問題上存在知識缺陷，而計算機(jī)圖形學(xué)課程的授課正好可以有效的解決這個問題。

國內(nèi)新一版的計算機(jī)圖形學(xué)的授課方法[7]：首先，以二維圖形為例，從理論上全面解決了圖形系統(tǒng)軟件的構(gòu)建方法以及圖形數(shù)據(jù)處理流程的全過程，使初學(xué)者牢固的樹立起軟件系統(tǒng)的概念；其次，為了用計算機(jī)仿真的方法在顯示器中生成三維真實感圖形效果，建立了描述各種物理現(xiàn)象的多種數(shù)學(xué)模型(見上述)，這些數(shù)學(xué)模型的描述數(shù)據(jù)都能通過圖形模型數(shù)據(jù)文件的方式保存在計算機(jī)圖形系統(tǒng)中供系統(tǒng)內(nèi)部程序調(diào)用，以仿真方法生成三維圖像。也就是說，①系統(tǒng)與模型的數(shù)學(xué)與形式化的描述方法；②按系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程，用算法語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等知識把模型數(shù)據(jù)的處理方法全轉(zhuǎn)換成一個個程序，以實現(xiàn)其數(shù)據(jù)處理的全過程等任務(wù)；③編程實現(xiàn)時，需根據(jù)計算機(jī)的配置與用戶的經(jīng)濟(jì)要求，合理考慮所選算法的復(fù)雜度(或選擇優(yōu)化算法實現(xiàn)圖形功能)；這三者是計算機(jī)編程計算的基本步驟與要求，是實現(xiàn)可計算性的三個條件――即計算機(jī)圖形學(xué)既成功探索了一般典型的計算機(jī)應(yīng)用軟件系統(tǒng)開發(fā)的基本規(guī)律，又用可視化的方式表達(dá)了其程序數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的最后結(jié)果，這為該課程成為初學(xué)者學(xué)習(xí)計算機(jī)程序設(shè)計方法的首選課程之一奠定了基礎(chǔ)。

若沒有計算機(jī)圖形學(xué)等編程課程的系統(tǒng)訓(xùn)練，計算機(jī)初學(xué)者一般只能通過實際大型軟件項目的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練(或繼續(xù)深造)，通過自我總結(jié)與提高，才能全面地掌握這種編程與數(shù)據(jù)計算等知識，而這種機(jī)會不是人人都具有的，其付出的代價也將是巨大的。例如現(xiàn)在一般計算機(jī)本科專業(yè)的學(xué)生雖然能熟練的掌握3ds max軟件的操作使用，但不清3ds max軟件是如何編制而成，就是現(xiàn)階段本科教育存在缺陷的具體表現(xiàn)。

通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明白：算法＋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)決定程序設(shè)計；但計算機(jī)圖形學(xué)的授課能使學(xué)生進(jìn)一步明白：算法不是從天上掉下來的，它們是由用戶解決實際問題建立的物理數(shù)學(xué)模型、并抽象出模型描述數(shù)據(jù)之后，提出處理其數(shù)據(jù)模型的基本方法與步驟；而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是記錄該模型的描述數(shù)據(jù)、以及根據(jù)算法的需要構(gòu)造而成、以配合保存各種中間加工數(shù)據(jù)或最后加工結(jié)果；編程者只有把這些解決問題對象的多種模型編寫成軟件系統(tǒng)之后，才能完滿的完成程序設(shè)計的任務(wù)――即計算模型及對模型的變換與運(yùn)算處理方法決定了程序設(shè)計的算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

4.2 計算機(jī)圖形學(xué)的教育體現(xiàn)了計算機(jī)學(xué)科的科學(xué)性

計算學(xué)科是指通過在計算機(jī)上建立模型并模擬物理過程來進(jìn)行科學(xué)調(diào)查和研究。該學(xué)科是對信息描述和變換算法的系統(tǒng)研究，主要包括它們的理論、分析、效率、實現(xiàn)和應(yīng)用[6]。在目前所見的計算機(jī)教材中，只有計算機(jī)圖形學(xué)是按照這種理論體系組織教學(xué)內(nèi)容的。這些教學(xué)內(nèi)容是人們耳熟能詳?shù)奈锢碓砼c相對簡單的數(shù)學(xué)知識在計算機(jī)中的綜合運(yùn)用，是計算機(jī)學(xué)科科學(xué)性的具體表現(xiàn)之一――只有把計算工具直接應(yīng)用于科學(xué)研究中，這種計算工具與方法具有科學(xué)性才有說服力，而計算機(jī)仿真是科學(xué)研究中常用的一種有效方法，復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算又是仿真建模的基礎(chǔ)，從這個意義上講，仿真與復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算等都是科學(xué)研究中重要的研究方法之一。這樣，該課程就很好的解決了“新專業(yè)規(guī)范”中人們對“數(shù)字科學(xué)計算”的認(rèn)識不統(tǒng)一而導(dǎo)致該課程的教學(xué)內(nèi)容與要求不詳?shù)葐栴}，很好地使計算機(jī)的應(yīng)用回歸其本來面目；

4.3 用圖形方式表示計算機(jī)信息數(shù)據(jù)的含義，比用數(shù)字符號方式表示其含義更高級、更自然，也是計算機(jī)科學(xué)研究的對象之一

用文字符號方式描述客觀世界是對客觀世界的一種抽象，是對客觀世界的一種不完整的描述；而人們感受客觀世界最自然、相對全面的是用眼睛觀察客觀世界，它可以較準(zhǔn)確的確定客觀世界中物理現(xiàn)象的存在與變化規(guī)律，這個方法運(yùn)用于計算機(jī)中，就是用圖形方式表示計算機(jī)信息數(shù)據(jù)的含義，這種表示方法比符號方式表示信息數(shù)據(jù)的含義復(fù)雜，表示的信息量大，對計算機(jī)的硬件要求高。在計算機(jī)的多媒體信息表達(dá)方式中，圖形方式是處理過程最復(fù)雜的、也更符合人們的觀察習(xí)慣。故用圖形方式表達(dá)信息數(shù)據(jù)是一種表達(dá)信息數(shù)據(jù)含義的高級表達(dá)方式。

現(xiàn)代計算機(jī)的應(yīng)用，不僅是數(shù)值計算與數(shù)據(jù)管理、還表現(xiàn)在工程設(shè)計中，人們用圖形方式來表達(dá)設(shè)計人員的設(shè)計思想、設(shè)計方法，以及設(shè)計作品的體系結(jié)構(gòu)與功能等，它能充分表達(dá)設(shè)計人員的形象思維方式，這種表達(dá)方式不僅要求能用計算機(jī)表達(dá)出來，而且要求計算機(jī)能接受人們用這種方式向計算機(jī)輸入數(shù)學(xué)模型，這些都是計算機(jī)科學(xué)面臨的新課題。例如古代三國時期，諸葛亮造木牛流馬搬運(yùn)糧草，史書雖然有文字記載其構(gòu)造方法，但后人卻無法復(fù)原這種運(yùn)輸工具。在沒有實物的情況下，只有用圖形方式表示該運(yùn)輸工具的基本構(gòu)造方法才能使后人復(fù)原這種古代的運(yùn)輸工具。對于這類復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)雜物體與運(yùn)動形式即使用幾何數(shù)據(jù)對它詳細(xì)描述，若不借助圖形方式來表示其幾何形狀與結(jié)構(gòu)等信息，人們對它的理解也會發(fā)生困難，這就是現(xiàn)實中用符號方式描述與圖形方式描述(抽象描述與形象描述)信息含義之間的差別。經(jīng)驗告訴我們：在計算機(jī)中，信息數(shù)據(jù)的描述方法不同，往往導(dǎo)致編程的方法與效果也不同，若我們不進(jìn)行這種方式的培訓(xùn)，就會落后于計算機(jī)時代的發(fā)展。

4.4 掌握計算機(jī)配置的常用工具，是計算機(jī)應(yīng)用的必要條件

傳統(tǒng)計算機(jī)學(xué)科的授課內(nèi)容，并不直接講解如何進(jìn)行科學(xué)計算等問題，而是為解決復(fù)雜的科學(xué)計算等問題提供軟件服務(wù)工具、方法與手段等。例如，從大量應(yīng)用中(包括軟件編程)，找準(zhǔn)、預(yù)測用戶的需求；然后，從中抽象其具有共性的方法與難題，并把它們上升為理論，最后把這種理論開發(fā)成工具與系統(tǒng)方法，供用戶使用；操作系統(tǒng)軟件、匯編語言與編譯系統(tǒng)、高級語言與編譯系統(tǒng)、軟件工程的概念與方法、面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)語言等都是這樣逐漸發(fā)展起來的；同樣的思路，為了計算機(jī)的應(yīng)用，人們開發(fā)了辦公自動化軟件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、三維圖形標(biāo)準(zhǔn)等各種工具，等等，用戶用這些工具能更高效率的開發(fā)應(yīng)用程序。但是，這種授課方式卻把用計算機(jī)解決科學(xué)計算等應(yīng)用問題留給具體的應(yīng)用部門與用戶對應(yīng)用軟件的具體開發(fā)，而課堂教學(xué)一般缺少這方面的系統(tǒng)實例，這也是導(dǎo)致目前計算機(jī)本科生應(yīng)用軟件系統(tǒng)開發(fā)能力弱的原因之一。

但當(dāng)計算機(jī)學(xué)科發(fā)展到用可視化軟件開發(fā)應(yīng)用程序，而計算機(jī)的基礎(chǔ)教育卻忽視這種發(fā)展潮流與技術(shù)進(jìn)步(現(xiàn)有的計算機(jī)公共核心課程沒有計算機(jī)圖形學(xué)的內(nèi)容)，這只能使我們的應(yīng)用軟件的開發(fā)水平仍停留在上世紀(jì)70年代的字符表現(xiàn)水平上。因此，計算機(jī)本科教育中，使學(xué)生掌握計算機(jī)配置的常用工具是計算機(jī)應(yīng)用的必要條件，這當(dāng)然包括讓學(xué)生掌握計算機(jī)三維圖形標(biāo)準(zhǔn)這個有用工具。

4.5 計算機(jī)圖形學(xué)是嫁接多學(xué)科的橋梁，是科學(xué)研究思維能力訓(xùn)練的延續(xù)與有效方法之一

大學(xué)的教育，除了要求學(xué)生掌握一門專業(yè)的系統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識與應(yīng)用外，關(guān)鍵是要掌握“根據(jù)任務(wù)與需要，學(xué)會從中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、提出解決問題的方法，建立解決問題的數(shù)學(xué)模型，直至用物理實驗或軟件編程的方法解決發(fā)現(xiàn)的問題”這種工作能力以及繼續(xù)學(xué)習(xí)深造的能力。只有這樣，計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生才具備自我獲取知識和探索解決問題的能力，并使自己在新的工作崗位上做到既是計算機(jī)方面的專家，也是行業(yè)領(lǐng)域的專家助手，計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生才能更好的服務(wù)于社會，造福于自己。

什么樣的課程能做到使他們具備自我獲取知識和探索解決問題的思維能力？傳統(tǒng)上大學(xué)物理與數(shù)學(xué)課程的教育是培養(yǎng)這一方法的有效途徑。因為物理學(xué)是蘊(yùn)藏科學(xué)方法論的寶庫，物理不僅包含了物質(zhì)世界的運(yùn)動規(guī)律，同時蘊(yùn)涵了豐富的哲理和研究、思維方法，對于培養(yǎng)創(chuàng)新思維有著獨(dú)特的優(yōu)勢。這種獨(dú)特的優(yōu)勢地位決定了大學(xué)物理在培養(yǎng)全面發(fā)展型人才中的特殊作用。顯然，知識的內(nèi)容是有限的，而思維的創(chuàng)造力是無限的。物理學(xué)若干世紀(jì)以來的輝煌成就，使之創(chuàng)造了一整套行之有效的思想方法和研究方法，據(jù)專家統(tǒng)計，在300種通用的科學(xué)方法中，物理學(xué)包含170種，占56．7%。在大學(xué)物理課程中，學(xué)生可以接觸到實驗的方法、觀察的方法、科學(xué)抽象的方法、理想模型的方法、科學(xué)歸納的方法、類比的方法、演繹的方法、統(tǒng)計的方法、證明和反駁的方法、數(shù)學(xué)模型的方法；還可以學(xué)習(xí)到科學(xué)假設(shè)的方法、對稱性分析的方法以及定性和半定量的方法等等。同時，物理課程中還包含了無數(shù)著名科學(xué)大師許多深刻的物理思想和精妙的哲學(xué)思辯，尤其隨處可見前輩科學(xué)破除權(quán)威，敢于懷疑，大膽創(chuàng)新的許多生動鮮活的事例。這些閃耀人類智慧光芒的科學(xué)方法和科學(xué)精神，對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)他們的探索精神和創(chuàng)新意識，都會產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響，起到其他課程無法替代的作用[3]。

但傳統(tǒng)上計算機(jī)課程內(nèi)容的安排中斷了高等數(shù)學(xué)與大學(xué)物理的學(xué)習(xí)與后續(xù)計算機(jī)課程學(xué)習(xí)的相互關(guān)系，一些搞計算機(jī)工作的人員會片面地認(rèn)為不學(xué)物理與高等數(shù)學(xué)也一樣能學(xué)好計算機(jī)課程、一樣能從事計算機(jī)工作。而計算機(jī)圖形學(xué)課程的教學(xué)是嫁接大學(xué)一年級的高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理與三年級計算機(jī)專業(yè)教育的有效橋梁，是物理、數(shù)學(xué)知識在計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。而計算機(jī)圖形學(xué)編程思想的訓(xùn)練，特別是探索解決物理問題的數(shù)學(xué)模型的各種研制方法與思維能力，對各種行業(yè)面臨實際問題的解決與計算機(jī)應(yīng)用軟件的編程具有典型的示范作用――即不同的應(yīng)用領(lǐng)域、待解決的物理問題與性質(zhì)不同，其建模解決問題的方法也不同。這種思維方式能告訴各專業(yè)學(xué)習(xí)計算機(jī)的學(xué)生：通過建立軟件系統(tǒng)、并用模型與仿真的方法指導(dǎo)工程實現(xiàn)(例如實現(xiàn)計算機(jī)圖形顯示)是工程應(yīng)用中的典型方法之一(自動控制、通信、雷達(dá)系統(tǒng)工程中都是先用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與仿真方法確定系統(tǒng)工作參數(shù)后，再考慮其具體系統(tǒng)的物理實現(xiàn))，這種思維方式是目前計算機(jī)公共核心課程與“軟件工程”課程所缺少的。具備這種知識與能力，無疑為計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生拓展新的發(fā)展方向、為計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生向其他應(yīng)用行業(yè)的轉(zhuǎn)行做好了思想準(zhǔn)備。

4.6 計算機(jī)學(xué)科的發(fā)展是為了應(yīng)用，而計算機(jī)圖形學(xué)是計算機(jī)科學(xué)計算等應(yīng)用的典型代表

計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)主要以計算機(jī)產(chǎn)業(yè)的形式出現(xiàn)在人們的日常生活中，是人們生活、學(xué)習(xí)與工作的有效計算、存儲查詢、娛樂等輔助工具之一。計算機(jī)科學(xué)除了要探討計算理論自身的發(fā)展之外，還要探討產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，探討用戶的應(yīng)用與需求；再強(qiáng)大的計算機(jī)、功能更全面的開發(fā)工具，也需要更復(fù)雜的計算機(jī)應(yīng)用課題做支撐，這是計算機(jī)學(xué)科發(fā)展的兩條主線。計算機(jī)學(xué)科的核心教育僅局限于計算理論自身的發(fā)展是不完善的，而計算機(jī)圖形學(xué)在計算機(jī)動畫、3D游戲、圖形標(biāo)準(zhǔn)、計算機(jī)仿真(如天氣預(yù)報、大規(guī)模地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)處理、模擬原子彈爆炸與理論設(shè)計、模擬汽車碰撞、電磁輻射設(shè)計、計算流體力學(xué)等應(yīng)用都需要用圖形方式表達(dá)其結(jié)果)、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造等領(lǐng)域的大量應(yīng)用，代表了當(dāng)今計算機(jī)科學(xué)應(yīng)用的發(fā)展水平，是推動計算科學(xué)向前發(fā)展的源動力之一，不能再被計算機(jī)教育界所忽視。

基于以上理由，相信計算機(jī)圖形學(xué)成為計算機(jī)公共核心課程是可行的！

未經(jīng)授權(quán)，謝絕在公開的商業(yè)出版物中復(fù)制、引用本文之觀點與內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

[1] 教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會．“高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范(試行)”[M]．北京：高等教育出版社，2006.

[2] 教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會．“高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心知識體系與課程”[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[3] 陳菊梅．論大學(xué)物理教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[J]．高等教育研究學(xué)報，2006，(9).

[4] 石教英．需重視工程科學(xué)的可視化學(xué)習(xí)[J]．國際學(xué)術(shù)動態(tài)，2005,(3).

[5] 蔣彥等．關(guān)于數(shù)學(xué)建模思想融入課程教學(xué)的研究[J]．高等教育研究學(xué)報，2005，(3).

[6] 蔣宗禮．認(rèn)識計算學(xué)科分類培養(yǎng)優(yōu)秀人才[J]．計算機(jī)教育，2006，(5).

[7] 魏海濤．計算機(jī)圖形學(xué)(第2版)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[8] 趙致琢．計算科學(xué)導(dǎo)論(第三版)[M]．北京：科學(xué)出版社，2004.