相辅相成和互相促进

论文题《相辅相成，相互促进——嬉戏开发和计算机图形学》课题：计算机图形学及应用学院：信息科学与技术学院专业：计算机科学与技术班级：（3）班同学：叶梓学号：11348146指导老师：王若梅二O一一年十二月三日相辅相成，相互促进嬉戏开发和计算机图形学计算机图形学（ComputerGraphics，简称CG）是一门将二维或三维图形，通过数学算法转化为计算机显示器的栅格形式的科学。也就是说，计算机图形学主要讨论在计算机中表示图形，采用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。而嬉戏开发是一门快速进展的新兴学科。其中，与计算机图形学相关的电子嬉戏（ElectronicGame）,是一种在电脑、手机或其它专用电子设施上运行的，具有目标和规章的消遣形式。它的开发过程，与计算机图形学有着不行分割的亲密联系。接下来，我们将从几个不同的角度对嬉戏开发和计算机图形学之间的关系做一个简洁的分析。一、相关的历史渊源计算机图形学在嬉戏方面的一个应用方向是视频嬉戏。在1952年，剑桥高校的A.S.Douglas在EDSAC（延迟存储电子自动计算机）上胜利制作了一个图形嬉戏NoughtsandCrosseso这算得上是视频嬉戏的雏形，但是受到当时科学技术的限制，只能通过阴极射线来显示相关的图形，也就是说，这个嬉戏仅能显示相关的图形，算不上是真正的嬉戏。1958年，WilliamHiginbotham在Brookhaven我国试验室的一台示波器上实现了一个双人网球嬉戏一一TennisforTwo,这无疑是里程碑式的宏大尝试。1962年，SteveRussell创造了第一个面对电脑的视频嬉戏Spacewar。1973年，SteveColley在美国宇航局Ames讨论中心的一台ImlacPDS-1上制造了第一款3D嬉戏。1975年，LarryRosenthal将矢量绘图应用到了嬉戏设计领域。嬉戏设计者从今可以精确地绘制图形，还为三维线框模型奠定了基础。1978年，雅达利在体育嬉戏Football采纳了一种新的画面显示方式，也就是卷轴技术。这种技术使得玩家角色在移动的同时，嬉戏背景也可以随之移动而转变，因此，这种技术很快成为了主流技术。经过几十年的进展，现在的电子嬉戏已经取得了极大的进展。不仅嬉戏的种类越来越多、嬉戏内容越来越丰富，而且嬉戏效果也由原来的二维变成了三维，还有各种各样的嬉戏新概念正在涌现。而这一切，无疑是和计算机图形学亲密相关的。无论是最初的通过阴极射线表示图形，到今日的三维模型的构建，嬉戏开发的各个方面都要解决用计算机显示、移动、计算图形的问题，而这恰恰是计算机图形学讨论的范畴。而反过来，视频嬉戏的不断进展也在促进着计算机图形学的进展，这两者之间呈现了一种相互促进的作用。二、嬉戏开发离不开图形学虽然有一些早期的嬉戏是纯文本嬉戏，但现在的嬉戏基本上是离不开图形的，更别说是计算机图形学了。,首先，一个优秀的嬉戏开发者必需设计好每一个嬉戏对象。无论是玩家的代表人物，还是背景画面上的一棵小树，都要依靠于计算机图形学。点、线、面、体恰恰是构成这些对象的基本要素。从点转化为一个完整的体，并将其通过计算机表达出来，这正是我们要讨论的问题。另一方面，嬉戏中的很多对象都可以由以此得来的几何图形构建并表达，一颗石头可以在立方体的基础上构建，一个篮球则是球体的转换。通过计算机图形学和几何学的结合，我们可以通过边界表示法、CSG等方法来构成简单的图形。同时，为了表现出曲面的光滑度，我们还可以把曲面细分为多个三角形、正方形等基本图形，如多边形网状表示法、细分表面法等，与计算圆周率的原理相像，划分的越细，画面就越为平滑。此外，还有把对象看成一组点集来操作的方法，这些都是计算机图形学应用的范畴。,其次，嬉戏中必不行少的是对象的动作和行为。假如一个嬉戏仅仅是一幅静止的画面，那这个嬉戏便完全没有吸引力。而实际上，很多动画以及视频都是由一幅一幅静止的画面构成的，由于人的眼睛会被高速变化的画面所"哄骗"，所以我们才会认为这些画面在"动"。计算机图形学使图形对象动起来的其中一个原理也是这样。但是如何能使固定的画面高速变化呢？实际上我们的图形对象在动，最根本的是点的移动。计算机图形学讨论了如何处理我们的图形对象，我们不仅能使图形移动，还能对图形进行翻转、压缩、拉伸等多种操作。这其中涉及了计算机图形学中的相关算法和原理，将是一门博大精深的学问。同时，我们还可以留意到动作捕获技术。动作捕获，包括光学捕获和非光学捕获，通过纪录运动物体的位置、角度、速度、加速度和冲量等行为信息得到精确的数据，再把这些数据应用在模型上，从而实现了图形对象的运动化。无论是通过哪种方法、得到怎样的数据，要把这些捕获到的信息运用到嬉戏开发上，我们必需通过计算机图形学的相关处理。可见，让一个嬉戏真正的"动"起来，是不能仅靠几张图像就解决的。它的背后涉及到了一个精深的学科——计算机图形学。,最终，我们要把一个嬉戏呈现给玩家。我们已经有了我们的图形对象，这是我们嬉戏的基本构成元素。我们还让这些元素由简洁的静止画面变为动态画面。那么，我们这些设计又要如何呈现出来呢？计算机图形学的一个基本讨论方向便是针对图形的显示。计算机虽然能高速运转，但是它的才智只能由人类给予。我们要让不能看懂图形的计算机把图形精确的表示出来，便要给出相关的算法和数据。更进一步的话，我们还盼望计算机能通过嬉戏玩家的需求变化来自己调整的参数，这意味着幕后的开发者付出更大的努力和有更完备的算法。譬如我们盼望在某个3D嬉戏中，阴影和光线能依据实际时间调整变化，这其中需要用上很多计算机图形学的技术和讨论成果，阴影面积的调整、亮度的变化、阴影外形的变化都在考虑的范畴之内。总而言之，嬉戏开发的方方面面都离不开计算机图形学。假如没有计算机图形学，相关的视频嬉戏是很难取得突破性进展的。计算机图形学无疑是目前视频嬉戏开发的主要支撑。三、嬉戏开发与计算机图形学的相互促进计算机图形学是一个讨论范围很广的综合性学科。嬉戏开发作为其一个胜利的应用领域，已经取得了极大的突破。计算机图形学的日渐进展，使嬉戏开发更为多元化。由于图形学的科学保证，三维嬉戏画面、虚拟仿真嬉戏等不断消失。我们现在任凭就可以接触到一款3D嬉戏，有的嬉戏不仅可以让你在视听上进入虚拟世界，还可以同嬉戏中的角色对话，甚至有的嬉戏能让玩家在嗅觉上得到莫大的享受。譬如，有的嬉戏不仅供应了三维嬉戏画面，还能让玩家调整自己的视线角度、对嬉戏场景进行俯视，从而对嬉戏场景进行360。全方位的了解。也就是说，通过计算机图形学,我们构建了一个全方面的虚拟空间，它不仅是一张一般的地图，更是一个立体的虚拟世界。而另一方面，嬉戏背景画面还能随着角色的位置变化而变化，这种立体的计算机图形具备了移动、转化的功能。而换一个角度看，嬉戏开发产业的飞速进展也极大地促进了计算机图形学的进步。从经济学来说，有需求才能更好的存在。现代人的生活水平不断提高，对消遣方面的要求也就更大。嬉戏产业的蓬勃带动了相关研发活动的活跃，那么与之亲密相关的计算机图形学就有了连续前进的不竭动力。另一方面，由于玩家对嬉戏的要求越来越高，嬉戏开发需要有更好的技术作为支撑，这就要求我们的图形学必需有所突破和进展。比如我们的3D嬉戏开发，实际上反映了图形学上的一次突破。而将来，我们盼望能取得更大的进展。总而言之，计算机图形学和嬉戏开发其实是一个相辅相成的关系。嬉戏开发依靠于图形学，图形学的进步又离不开嬉戏开发产业的进展。两者的相互作用极大地促进了各自的进步，我们从中可以看到计算机图形学和嬉戏开发结合的良好将来。四、总结计算机图形学是一门新兴的综合学科，却有着博大精深的内容，它与多个学科相辅相成，共同促成了图形学的突破性进展。它的成果，在肯定程度上打算着嬉戏开发的效果。嬉戏开发产业与我们的生活消遣息息相关，但它不仅是一门开发工作，更与计算机图形学有着极为亲密的联系、依靠于计算机图形学，甚至促进着计算机图形学的进展。可见，嬉戏开发与计算机图形