计算机平面设计前景精选(九篇)

第1篇：计算机平面设计前景范文

关键词： 虚拟现实技术；园林景观；应用前景

中图分类号：TU986.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）0410018-01

计算机技术的发展，帮助各个行业的新技术与新方法的出现。园林景观设计由于与计算机计算联系十分密切，设计过程中需要大量的计算机辅助设计，因此，伴随着计算机的更新，园林设计方法也获得了扩展。其中，虚拟现实技术就是随着计算机技术发展所兴起的一门综合性技术[1]。虽然目前该技术在园林设计中应用的还不普遍，但相信随着技术的越来越成熟，其应用范围必将越来越广泛[2]。

1 虚拟现实技术

1.1 虚拟现实技术的概念[3]

虚拟现实技术是一项综合集成技术，涉及的领域比较广泛，包括传感技术、人机交互技术、显示技术、人工智能、计算机图形（CG）技术等，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。从狭义的上讲，虚拟现实技术的涵义为：利用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使使用者通过一定的装置，轻松地对虚拟世界进行体验，并且两者能够自然的进行交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以利用辅助工具立即进行感应，并通过复杂的运算，将精确的3D世界影像传回到使用者眼前，使其产生临场感。从广义上讲，虚拟现实技术的概念为：泛指在功能意义或者是物理意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上能够实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的，如赛伯空间等。

1.2 虚拟现实技术的构成及分类

虚拟现实技术由硬件技术和软件技术构成。其中计算机以及相关的设备等都属于硬件技术。当前在计算的输入输出硬件设备中，听觉和视觉设备研究相对较成熟，有关人类味觉、嗅觉以及力道大小的设备正在研制中。

虚拟现实技术依据其主要的技术特点可以分为两种类型：一类是三维模型虚拟方式；另一类是全景图虚拟方式。根据交互和浸入程度的不同可以分为以下四类：桌面式VR系统（窗口中的VR）、沉浸式VR系统、分布式VR系统和叠加式VR系统（又称增强现实系统）。在四类虚拟系统中，桌面式虚拟系统成本最低，不需要大型的处理器及服务器，仅利用个人计算机就可以产生三维虚拟的空间场景。

1.3 虚拟现实技术的设计流程

运用虚拟技术辅助园林景观设计的流程主要分三个步骤[4]，如图1所示。首先是绘制平面图，主要利用CAD等相关软件设计并绘制园林景观的平面布局。然后，基于绘制好的平面图，通过调查收集相关数据，构建虚拟场景模型。在场景模型中，包括多种小模型，如房屋模型、道路模型、水位模型等。在构建模型中，还要尽量多的收集相关图片，制作成纹理填图，以增加虚拟场景的效果。由于虚拟场景需要渲染，因此在场景构建中，不仅要达到效果上的要求，还要控制模型数据量。必要时需要对虚拟模型进行优化。最后，基于平台实现集成。经过多年的发展，目前虚拟现实技术的实现也派生出多种不同的方法，现在较为流行的有JAVA3D、CUTE3D、VRML、VRMAP、VRP等方法，不同方法都有各自的特点。其中，VRP和VRMAP是两款优秀的虚拟现实软件，应用较为普遍，在数字城市、遥感测绘、地质、石油化工等都有广泛的利用。

2 虚拟现实技术在园林景观设计中的应用现状

在国外，虚拟现实技术在景观设计中应用的时间可以追溯到上世纪60年代。摩登·海里戈以美国的布鲁克林街道为背景，建立了一个模拟系统，被认为是提出并实践沉浸式虚拟环境的先驱者[5]。SRI研究中心1991年利用虚拟现实技术对汽车驾驶过程和飞机飞行过程进行模拟，通过模拟仿真分析事故原因，减少驾驶及飞行过程中事故的发生。

相对于国外虚拟技术的发展，我国国内将该技术应用于园林景观设计的时间较短，与国外相比存在一定的不足。近几年来，部分科研院所和单位都陆续开展了基于虚拟现实技术的景观设计研究，也取得了不错的成果。如哈尔滨工业大学开发的合成人类表情和唇动系统，浙江大学研制的建筑环境虚拟系统[6]等等。

3 虚拟现实技术在园林景观设计中的展望

虚拟现实技术在用于园林景观设计时，需要结合自身的特点，研究并借鉴相关领域的理论知识和技术方法。虚拟现实技术在园林景观设计中迅速推广的突破点可以归结为一下几点：

1）设计更高质量、更快速度的计算机硬件及图形处理软件，研制成本更低，性能更加优良的计算机输入和输出设备。通过这些基础硬件和软件的突破，推动园林景观设计中虚拟技术的快速应用，提高模拟系统的设计质量。

2）注重将虚拟现实技术与其他技术的融合。可以尝试融合虚拟现实技术与3S技术。3S技术可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。在景观设计过程中，可以充分利用3S技术的特点，实时了解设计场地的高程等信息，然后将信息传递给虚拟现实系统，使设计者或决策者能再第一时间确定合理的设计方案和解决措施。其应用范围十分广泛，如城市绿化、城市规划以及修复重建等各个方面[7]。

3）充分利用虚拟现实技术的特点，提高公众对景观设计的参与度。将计算机网络技术与虚拟现实技术结合实现网络虚拟，从而使更广大的公众通过网络能够看到、听到设计者的作品，了解设计师的意图，参与到园林规划设计中，辅助管理者进行决策。以供设计者制定更加科学的，人性化的设计方案。

参考文献：

[1]李国松，虚拟现实（VR）技术在风景园林规划与设计中的应用研究[D].长沙：中南林业科技大学，2007.

[2]苏同向，虚拟现实技术在风景园林设计中的应用[D].南京：南京林业大学，2006.

[3]芦建国、苏同向，虚拟现实技术与风景园林设计[J].南京林业大学学报（自然科学版），2007，31（6）：139-141.

[4]范泽中、王艳安、曾峻峰，虚拟现实在园林设计中的应用[J].安徽农学通报，2006，12（11）：92-94.

[5]王晓丽、赵晓春、任红霞等，虚拟现实技术在园林设计中的应用[J].山东林业科技，2007（2）：88-90.

第2篇：计算机平面设计前景范文

关键词：大学转型，计算思维，云平台，教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：

1 背景

随着经济转型和产业结构升级，中国社会面临的“就业难” 与“技工荒” 的供需矛盾。为了解决高等教育培养的人才与社会需求脱节问题。国务院总理在2014 年2月26日主持召开国务院常务会议， 部署加快发展现代职业教育。会议还提出引导 “一批普通本科高校向应用技术型高校转型”。辽东学院成为辽宁省首批转型发展试点院校和唯一一所加入中国应用技术大学联盟院校。为积极响应国务院的战略部署，学校结合《辽宁省人民政府办公厅转发省教育厅等部门关于推动我省本科高校向应用型转变的实施意见的通知》的要求，根据辽东学院的实际制定了《全面深化改革，加快转型发展，积极推进现代应用技术大学建设实施方案》和《辽东学院学科专业转型发展实施方案》，提出了培养技术技能型人才、服涨域发展为宗旨的目标和内容要求。在转型发展和信息技术飞速发展的情况下，大学计算机基础学科的教学改革势在必行。

2 大学计算机基础教学的现状及不足

2. 1计算机基础教学现状

辽东学院是以本科为主的地方性本科院校，对于非计算机专业的本科学生来说，大学计算机基础课开设两学期，大一上学期开设《大学计算机基础》课，大一下学期开设《计算机应用基础》课程。《大学计算机基础》主要讲授计算机基础知识、windows操作、Office办公软件中Word、Excel、PPT、网络、多媒体基础知识，主要目的是让学生掌握计算机基本知识和基本操作，侧重于计算机操作能力的培养。《计算机应用基础》根据不同专业开设，理科专业学习C语言或Visual Basic，文科学生学习数据库技术及应用。《计算机应用基础》侧重于培养学生利用计算机分析和解决问题能力。教学模式是大屏幕加展台、多媒体设备等进行理论知识的讲解和展示，辅以上机实践。

2.2大学计算机基础教学存在的问题

1）教师的理念不能与时俱进

由于受到传统应试教育的影响，高校教师的教学观念仍然停留让学生学会知识，能够简单应用的层面上，教师极少关注应用计算手段进行各学科的学习和研究，与未来社会对计算思维和创新能力的需求无法形成有效对接。

2） 课程设置不尽合理

目前，高校计算机课程设置不重视与其他学科之间的联系，同时也缺乏前沿性，不能与实际的需求相协调，这就限制了高校计算机教学水平的发展。

3）不能满足学生差异化的学习需求。

目前，大部分中小学都开设计算机课程，由于受到应试教育的影响，学生对计算机课程不够重视，学生的计算机水平参差不齐，特别是城乡学生存在很大差异。据多年来新生计算机水平问卷调查显示，认为已达到“高手”水平不足占10%，认为“略懂一些”约占85%，不懂计算机的只有5%以下，而且，“高手”、“略懂一些”的比例在逐年攀升。

目前，教师虽然知道学生存在差异，但是，由于受到各种因素的限制，仍然采用相同统一的教学内容、统一的教学进度、统一的考核方式，不能满足学生差异化学习需求。

3 大学计算机教学改革目标和措施

3.1改革的措施

1）将培养学生计算思维作为改革突破口

计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。陈国良院士、李廉教授等专家学者认为，计算思维的能力培养是由一系列的课程组成，而“大学计算机基础”课程是训练计算思维的最重要也是最好的―门课程。

以计算思维做为计算机教学改革的突破口，教师需要转变教育观念，与时俱进，从重视知识和技能传授方面转变为重视学生计算思维的培养，从教学内容到教学方法与手段上将计算思维融入课程教学中，潜移默化地培养学生构建基本的计算机文化素养的思维能力、学习能力和创新能力。

2） 构建服务于专业的课程体系

在建设应用技术性大学的背景下，建立合理的计算机课程体系有助于提高培养学生计算机应用能力、创新创业能力，适应信息化飞速发展的需要。

转型背景下，在必修课的设置上，根据培养目标、专业需求和学生需求进行设置。例如培养计算机应用能力方面课程，经济专业开设《商务办公软件》，会计专业开设数据库技术及应用，师范专业开设网页设计等。

必修课由于受到学时严格限制，大学生的学生的计算机应用能力培提高难以完全由必修课完成。还需要选修课有力补充，因此，辽东学院开设许多计算机类选修课供学生选择。

3）基于云平台的课程网站让教学改革插上翅膀

辽东学院作为本科院校，有完整的配套教学环境和网络学习环境，基于云平台的大学计算机课程网站正在逐步完善中。大学计算机基础网站建有以下模块：课程首页、课程描述、考试资源、实践教学、等级考试、自主学习、能力拓展、教学资料、互动栏目等。

基于云平台的课程网站上有优秀教师的课程录相、课件、教案、知识点、参考资料等丰富的学习资源，可以满足不同层次、不同学生的个性化学习。学生在学习过程可以根据自己的学习需求制定个性化的学习方案，构建个性化的学习环境。教师可以基于云平台更好地管理教学资源、集中精力开展教学设计的研究。

课程网站的互动栏目为包括答疑、论坛等项，为师生交流提供了方便，学生可以通过课程网站提出问题，教师或其他学生可以通过网络在线与学生交流或讨论学习过程中存在的问题，这种互动交流方式可以大大提高学生的学习兴趣和教学质量。

通过课程网站的自测、网络在线考试，对学生各个单元的学习效果进行测试，加强了对学生平时学习过程考核，改变了期末一张试卷定成绩的考核方式。

4 结束语

综上所述，在辽东学院向着应用型大学转型的关键时刻，在信息技术飞速发展的社会背景下，计算机教师要转变教育教学观念，把培养学生的计算思维做为教学改革的突破口，构建适合各专业学生的发展的完善的课程体系，将大学计算机基础课程教学融入云教学平台时代背景中，完善课程网站建设，实现优质教学资源整合，构建学生的学习自主性和个性化学习环境，提高教学质量，为社会培养出合格的复合型专门人才。

【参考文献】

[1] 移芝，鲁凌云，周围.以计算思维为航标 拓展计算机基础课程改革的新思路[j].中国大学教学2012，（ 6）： 39-41

第3篇：计算机平面设计前景范文

关键词：三维动画；平面动画；艺术特征

引言

随着信息技术的迅猛发展，计算机图形的概念逐渐被嵌入到动画制作领域，而虚构的三维空间更是迅速成为促使动画产业成长的摇篮。因为计算机具备强大的物理特性与计算能力，动画这一艺术形式也能够以更细腻的动作和还原度更高的色彩来陈述动画中的剧情与主题。在近20年的时间中，三维动画与平面动画一直共同存在于历史舞台中，也因此，人们常常会把两者拿出来比较，特别是近些年来三维动画电影受观众热捧，票房直线飘红。但在探讨两者技术上的区分与联系时，仍需从制作的每一环节进行具体的深入分析。

1动画制作前期三维动画与平面动画的艺术特征

和影视剧的制作步骤一样，不管是三维动画抑或是平面动画，都是利用“视听语言”来讲故事、说情感。因此，完全可以用“视觉小说”这一概念来评价初期的动画作品，这一阶段，动画故事的情节及内容将会直接左右还未孵化而成的动画产品的优劣性。三维动画与平面动画在制作前期，并没有本质的艺术区别。

在这过程中，动画设计人员最需要做的便是角色设计以及场景设计等。在动画制作的分镜头设计、角色设计以及场景设计阶段，必须要有丰富经验的动画设计人员的参与。此时，正是以手绘为背景的创意视觉化环节，三维动画与平面动画皆是如此。

2动画制作中期三维动画与平面动画的艺术特征

动作制作中期，三维动画与平面动画的艺术特征完全可以用“手工作坊”与“大型工厂”来说明。平面动画仍然是绘画的一种延承形式，绘画的作用目的就在于以透视原理为原则，在平面上对空间的表达，而以此为背景的平面动画也是这样。平面动画中表达动态的表象时，往往只能利用不同画面的切换，制作出一种生硬的动感。在某种程度上，完全可将平面动画看作是绘画在影视照相技术发展背景下的延续。毫无疑问，平面动画的发展也是以电子媒介的普及为基础。对比之下，三维动画的艺术特征则是通过计算机生成的内部虚拟空间中的“数字雕塑”组成。计算机除去是一个“工具”外，还有着强大的“计算”功能，可以肯定，这种结果是人和电脑一齐作用的衍生品。绘画通过透视与投影法则将现实空间还有思维空间表达在平面，这种技术大多数情况下取决于设计人员的经验和创作者的主观意识。相较而言，三维动画进入“动画门槛”则更低，其艺术特征的本质就在于在虚拟的空间中还原一个真实的空间。如此一来，就不需要对平面设计中的透视原理过度依赖。在虚拟的空间中，设计人员者能够随时随意地变换角度来观察、完善虚拟对象，并且任一角度都属于透视完全正确的画面。三维动画环境中，计算机直接取代创作者完成了动画制作。但在平面动画手绘阶段，设计人员则不得不权衡每一个物体、每一个空间的每一个透视及角度问题。把透视技术由人工转向自动，能够极大地提升动画制作的效率。

除此之外，在计算机中生成立体图像的最大优势就是更加适宜基于物理模型的运动控制技术。毋庸置疑，每一个物体的运动必定要遵守相应的运动定律。例如，乒乓球的弹跳、游泳的水波，都有相应地物理模型。一旦通过计算机的“计算”来实现，施加于立体真实的物体上，这一物体的运动便能更加逼真和自然。反之，如果作用在平面动画对象（二维对象）上，运动就很容易走形，究其原因，在于平面动画不能够变换不同的角度。不仅这样，计算机硬件新技术的快速发展，也给三维动画提供了全新的突破。而平面动画的运动实现需要根据最初的动画剧情明确关键帧，再通过动画师绘制部分静态的重要画面，之后再按照相关的插补规则完成整个画面。尤其是对某一复杂的动画作品而言，如果对关键帧中每一个角色形象、姿态以及表情等实施精致的设置与调整，是工程量非常大的繁琐与困难的工作，这不仅要求动画设计人员有着丰富的从业经验与专业技巧，而且动画作品的呈现效果绝大多数上要取决于动画创作者的主观意识，而意识往往又无法精准把控。

3动画制作后期三维动画与平面动画的艺术特征

三维动画与平面动画的关系绝不是“二选其一”的“对立”关系，现实的动画制作往往会综合应用这两种艺术形式，其中最典型的就是迪士尼动画《星银岛》中的海盗形象。这一形象非常完美地结合了平面动画与三维动画的艺术特征，海盗身体上看似比较柔软的部分所应用的是手绘方案，而“机械手”则是通过三维技术制作完成，最后利用三维转二维的非真实渲染手段把这两者艺术特征合而为一，不仅成功了规避了技术难度的繁琐性，又满足了现实的设计要求。

平面动画的重点是按照图层的原理来完成前景与背景之间的动静联系。在合成过程中，背景、前景、动态层往往会被放置于不同的图层中，这样也更加方便分层动画，并且互不影响。三维动画在合成过程中也是以图层原理来表示，图层间的覆盖关系按照alpha（图像通道）来定义。多数三维动画作品中都包含了两种技术，通常背景使用平面动画方式绘制而成，而动态的前景使用三维技术实现。动画制作后期，三维动画技术与平面动画技术的结合充分说明了“技术为内容服务”。所以，一个动画作品的成功，也并非直接受到先进技术的新颖和稀有属性的帮助，而主要还是运用互补的技术表现艺术原有的饱满。

三维动画与平面动画在视觉的表现截然不同，平面动画的艺术源于手工，动画的线条与色彩通常都会受到手工效率的制约。而在工业生产条件背景下，动画制作商为了追求商业最大化，一定会要求设计人员通过简练的线条与少量的色彩完成某一画面。所以，平面动画的视觉特点就是线条非常简练，色阶较少，反之，三维动画就全然不同。三维动画在色彩上的拘束通常只会来源于计算机软硬件环境所限，而现阶段软件技术的高速发展使这一弊端也逐渐消失。三维动画中的“非真实渲染技术”基本上能够实现平面动画的艺术特征效果，而合成软件又能够把平面动画中的艺术元素和三维动画的艺术元素完美结合。

第4篇：计算机平面设计前景范文

关键词：景德镇；日用陶瓷；产品设计；数字技术信息化时代的到来进一步推动了经济全球化的发展，不仅为景德镇瓷器制作业带来了前所未有的机遇，也带来了严峻的挑战。在激烈的市场竞争面前，只有企业在生产流程以及设计流程上进行变革，进一步提升产品的设计价值，才能赢得更大的胜利。接下来，本文将结合笔者多年相关工作经验，详细论述数字技术在景德镇日用陶瓷产品设计中的价值。

1简要论述数字技术以及日用陶瓷产品设计的概念

（1）数字技术概念。数字技术是伴随着电子计算机发展而来的一门科学，指的是借助一定科技设备将图像、文字、声像等信息转化为计算机能够识别的二进制语言，然后通过计算机进行深入运算、加工、存储以及还原的新技术。在实际的存储环节、运算环节，需要计算机对信息数据进行编码与解码，所以说，数字技术也成为计算机技术、数码技术等。（2）日用陶瓷产品设计。随着人们生活质量的提升以及社会分工的精细化发展，各种不同样式、不同类型的陶瓷产品应运而生。尤其是景德镇作为我国的陶瓷之都，其产品类型更是多样化。在实际生产过程中，人们将能满足人们一般审美与日常生活的、具有现实功能的陶瓷制品称作是日用陶瓷产品。景德镇陶瓷产品可以分为咖啡具、茶具、灯具、花瓶、餐盘、酒具等等。随着社会文明的不断进步，人们对于日用陶瓷产品的概念不仅局限在实用性方面，更强调艺术性与实用性的集合，不管是餐具或者茶具，都深刻体现着艺术化的特色。在我们的日常生活中，日用陶瓷一直扮演着非常重要的作用，每一阶段都体现了对文化的不同追求。现阶段的日用产品设计中，日用陶瓷作为一种艺术与文化的象征物质，成为带有艺术气息的装饰陈设用具，积极融入人们生活之中。

2数字技术在景德镇日用陶瓷产品设计中的价值

（1）数字模拟技术在景德镇日用陶瓷图纸设计中的预见性。在传统的景德镇陶瓷产品设计过程中，一般是先经过全面的市场调研，确定客户的需求。然后通过构思平面简图的方式形成完成方案，在定性完成之后，再结合需求绘制三视图或效果图等模型。在陶瓷产品的设计过程中，需要技术人员、美工人员等大量人力资源的通力合作，通过样品食物的方式展现设计者意图。这种方案存在劳动力浪费严重、精度低、设计周期长、修改困难、成本高等问题。随着计算机技术的不断发展以及三维软件技术的出现，设计师可以充分利用各种软件将他们的设想展现出来。比如说，可以在大屏幕上将三维立体模型绘制出来，将设计产品的大小、结构、形状等展现出来，并动态模拟光照条件下陶瓷产品的纹理、敏感与色彩等动态过程。三维数字技术通过高质量的效果图以及更少的时间将传统的设计图设计出来。充分利用先进的计算机技术，更好的帮助设计师呈现设计图纸，提高设计师工作的有效性。在计算机辅助环境下，进一步呈现日用陶瓷产品的造成设计、三维立体呈现以及釉色还原，也就是将CAD技术与陶瓷艺术设计进行有机融合。通过计算机团建，能够直接进行创造性产品设计，比如说，构成陶瓷形态、设计釉色、编辑材质、描绘肌理、真实图像生成等过程，能够简便地进行方案修改，而且还能使设计产品以更加生动、形象、逼真的效果呈现在人们面前。数字技术将人类丰富的创造能力、计算机的高效、快速充分融合在一起，使计划方案的提出、各种方案的构想、具体的设计结果、评价方案以及表现效果等全部的设计过程在计算机上进行仿真模拟，进而创造出美观、经济、实用的陶瓷日用品。

（2）通过数字技术积极建立网络交流平台。1）通过数字技术加强设计师之间的交流。进行日用陶瓷产品设计的最终目的是满足人们的需求，随着经济的不断发展，人们对生活质量的标准要求越来越高。所以说，在进行日用陶瓷产品设计过程中，需要加强设计师之间的交流与沟通，取长补短、相互启发，将以人为本的设计观念贯彻到实处，掌握人们的使用情感，使产品设计更具人情味，充分融合线性、色彩、结构、机能等多种因素，加强传品传递的道德观念与人文崇尚。通过数据技术，加强整个设计团队之间的联系，进一步发挥团队优势，与此同时，还能实现数字资源的有效共享，提高工作效率。2）通过数字技术加强设计师与客户之间的交流。通过数字技术能够为消费者与企业之间建立良好的数据交流平台，从而，消费者能够直接参与到陶瓷产品的设计以及决策过程中来，从而获得更满意的商品。通过数字技术，企业加强对客户需求的响应能力，从而进一步提升了整个陶瓷产业的产出能力与创新水平，降低了生产的盲目性，大大降低产品生产过程中的中间环节，有效实现零库存的发展目标，进而推动景德镇陶瓷产业健康、和谐、快速发展。

（3）数字化虚拟网络市场的建立。随着互联网的普及以及数字技术的发展，现阶段，虚拟市场得到建立与发展。相对于实际市场来说，虚拟市场的起步时间比较晚，但是，发展速度非常快。虚拟市场户主要有几下几方面优势：1）虚拟市场中，消费者不会受到空间的制约，能够以更加主动的姿态寻找自己想要的商品。2）虚拟市场能够真正做到全天候市场，不受时间限制。3）通过虚拟市场，能实现消费者与生产者之间的互动，两者之间能直接进行陶瓷交换与信息沟通，更好地满足消费者需求。4）虚拟市场的建立，能够进一步节省交易空间与运输费用，节省了中间环节，降低了成本。所以说，通过数字技术形成的虚拟网络市场，能够迅速推动景德镇陶瓷产品的发展空间。

3结语

本文针对数字技术以及日用陶瓷产品设计的概念开始入手分析，从三个方面：数字模拟技术在景德镇日用陶瓷图纸设计中的预见性，通过数字技术积极建立网络交流平台，数字化虚拟网络市场的建立，详细论述了新形势下，数字技术在景德镇日用陶瓷产品设计中的价值。参考文献：

[1] 马克・第亚尼（法）.非物质社会――后工业世界的设计、文化与技术[M].腾守尧，译.成都：四川人民出版社，2011.

[2] 彼得・科斯洛夫斯基（德）.后现代文化――技术发展的社会文化后果[M].毛怡红，译.北京：中央编译出版社，2010.

[3] 高志清，辛文，孙春等.3DS MAX日用品造型效果图制作范例[M].中国水利水电出版社，2001.

[4] 西蒙・达纳荷.三维软件在数字图形设计中的应用[M].王志宏，译.安徽美术出版社，2006.

[5] 计算机辅助工业设计的现状与发展[J].西北纺织工学院学报，2011（05）.

[6] 陈高伟.在线交互设计现状考察及趋势分析[J].开放教育研究，2003（14）.

第5篇：计算机平面设计前景范文

【关键词】云计算 计算机 安全问题 应对方法

云计算的出现，是网络计算发展的标志，不但在很大程度上解决了计算机用户对于计算机软件和硬件方面的要求，还可以极大地促进网络技术的发展。但是相应的，云计算的资源共享所带来的安全问题也日益突出，存在很大的风险。因此，相关技术人员必须针对云计算背景下的计算机安全问题，进行全面分析，并采取相应的应对方法进行解决，切实保证云计算背景下计算机技术的稳定发展。

1 云计算概述

1.1 概念

云计算，是一种基于互联网的计算方式，可以以互联网为依托，结合用户的实际需求，将共享的软件和硬件资源提供给计算机和其他设备。云计算中的“云”，是针对网络和互联网的一种比喻说法。从广义上来说，云计算是指服务的交付与使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式，获得所需的服务。云计算的产生和应用，意味着计算机的计算能力也可以作为一种商品，通过互联网平台进行流通。

1.2 特点

首先，云计算对于计算机配置要求较低。运用在使用计算机时，为了满足更高的要求，往往需要对软件进行不断升级，也使得计算机的硬件设备必须同时升级，对用户的经济条件提出了较高的要求。而云计算可以通过用户的终端设备，将数据信息传输到互联网上，用户可以在互联网平台上对数据信息进行操作和运算，对于计算机自身的配置要求较低。

其次，云计算可以为用户提供安全的数据存储中心。如果将数据信息储存在电脑上，一旦受到病毒或者黑客的攻击，就可能导致数据的损坏或丢失。云计算可以通过将用户信心防止在网络平台上，由专业的技术人员进行管理，进而保证数据信息的安全。

最后，云计算可以实现数据的简单传输。由于云计算将信息存储在网络平台上，用户可以通过与互联网连接的终端设备，轻松实现数据的传输，便于用户随时查询需要的信息。

2 云计算背景下的计算机安全问题

虽然云计算极大地促进了计算机技术和互联网技术的发展，也拥有专业的管理团队，但是由于其资源的开放性和共享性，在安全的掩饰下存在着许多的隐患和风险，主要体现在以下几个方面：

2.1数据安全

云计算背景下的数据安全主要体现在数据的传输和存储方面。由于云计算的发展，大量的计算机用户加入了相应的“云计划”，使得虚拟网络平台上的数据信息数量极为巨大，信息在传输过程中，容易受到黑客或者病毒的攻击，被恶意篡改或者非法下载，造成用户的损失。而在数据的存储过程中，虽然有着专业的团队进行维护，但是云计算存储的共享性和虚拟性，使得数据面临着存取权限、备份、销毁等方面的风险，一旦数据库遭到攻击，就可能造成用户信息的泄露，这是计算机用户和网络用户都会面临的问题。

2.2 用户权限管理

在云计算背景下，用户的权限管理也是一个十分关键的问题。相对而言，必须是合法的用户，持有正确的权限信息，才能对数据进行浏览、下载、更新等操作，根据权限的不同，用户所能进行的操作也有着很大的差异。例如，以论坛中的数据信息为例，发帖人可以对帖子进行更改和删除等操作，而游客则只能对其进行浏览、转发等，这就是各自的权限问题。在实际应用中，黑客可能会攻击计算机系统，以获取更高的用户权限，从而对数据信息的安全造成很大的威胁。

2.3 网络取证问题

由于互联网的开放性、虚拟性、隐蔽性等特点，虽然法律界已经注意到了信息安全问题的重要性，也制定了相应的法律文献，但是容易受到网络取证问题的困扰，网络对于用户信息的保密性使得部分不法分子产生侥幸心理，抱着“反正没人知道”的心理，在网络上为所欲为，影响网络安全，取证的困难也使得对于此类事件的处理难以顺利进行。

3 云计算背景下计算机安全问题的应对措施

针对以上问题，相关技术人员要切实采取相应的处理措施，对安全问题进行分析解决，以保证云计算背景下计算机的安全。

3.1 数据安全

为了切实保证云计算背景下的数据安全，需要对数据信息进行相应的加密和隔离措施，例如，可以采用第三方实名认证的方式、数据备份、安全清楚等方法，对数据安全进行保护，同时要设置相应的安全防护措施，针对病毒以及黑客的入侵进行防范，保证数据的完整新和真实性。

3.2 用户权限管理

要加强对于云计算背景下计算机用户的权限管理，通过多重验证的方式，尽可能避免系统漏洞，不给黑客留下机会。例如，可以通过设置相应的安全防范措施，对于用户的权限进行随时检测，对于敏感操作，如数据的修改、删除、添加等，要进行重复验证，防止不法分子对于数据资料的窃取和破坏，切实保证数据安全。

3.3 网络取证

在网络取证方面，由于用户保密协议的存在，一直难以取得良好的进展。在这种情况下，就需要用户与云计算服务提供方的共同努力，对各自的责任以及应尽义务进行充分了解，通过双方的配合，共同保证云计算的安全。例如，对于云计算服务的提供方而言，必须提供真实有效的数据信息，保证自身的信息安全系统可以满足用户的需求，对于用户而言，要对虚拟平台上的信息进行验证，不能盲目信任，一旦发现问题，要及时与提供方进行联系，从而减少数据信息面临的风险。

总而言之，在当前的时代背景下，云计算的发展和普及已经成为计算机技术和网络技术发展的必然趋势，具有良好的市场前景以及巨大的潜力。因此，相关的技术人员要加强对于云计算背景下计算机安全问题的分析，采取相应的应对措施，排除安全隐患，促进云计算的持续健康发展。

参考文献

[1]杨健，汪海航，王剑，俞定国.云计算安全问题研究综述[J].小型微型计算机系统，2012，33（3）：472-479.

[2]王震涛.基于云计算的计算机安全问题分析与探讨[J].消费电子，2013，（4）：90.

[3]郭懋.云计算背景下计算机安全问题及对策探究[J].河南科技，2013，（2）：4，59.

[4]钱葵东，常歌.云计算技术在信息系统中的应用[J].指挥信息系统与技术，2013，3（6）：51-54.

[5]宋建宇等.云计算构架及应用[J].指挥信息系统与技术，2013，4（5）：46-50.

第6篇：计算机平面设计前景范文

关键词：计算机辅助；风景园林；规划设计

中图分类号：TU986 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132170

现代园林设计中不仅要考虑到园林风景美观程度，还要考虑到设计是否将本地区资源最优化利用，受天气影响力度大小等问题。而计算机辅助功能则可以在这些方面为设计者提供可靠数据方便设计。是对于传统园林设计方案的进一步完善，也提高了现代园林设计艺术适用性与实用性。

1 计算机辅助园林设计规划的意义

1.1 进一步完善了传统设计方案

在电子时代背景下，计算机数据库不仅存有海量数据还能及时调用选取，并时时刻刻进行更新。这是传统设计方案制定时，数据参考环节所缺失的。如当地人口数量、气候环境影响这些因素，都可以帮助设计者提高现代园林实用性，依据当地居民需要，为其添加园林服务设施，使园林不仅带给当地居民视觉享受还有服务性便利。

1.2 进一步完善了传统设计技巧

传统园林设计虽然有很多人性化处理方式，但在设计上缺乏物理角度思考，有些园林景观会因为应力分布不匀等问题导致稳定性较低情况，在受到一些外力冲击下如自然灾害或是施工，都会对其造成损害，再加之当地政府疏于修缮而发生一些事故。但计算机辅助系统会对设计方案作出检查，并从力学性能角度提出建议，提高园林建筑耐久度。而且利用AudoCAD平面制图，更利于设计者进行园林规划，在投建之前就能对整体效果有大致了解，在施工过程中出现问题，也能及时找到处理方案[1]。

2 计算机辅助风景园林规划设计策略

2.1 GIS与风景园林设计

GIS是一门复杂数字系统，它不仅包含数据查询、处理功能，还包含遥感技术，为设计者全面获取园林建设地点的环境资料。这些环境资料为设计者提供较全面参考数据，如当地动植物生态分布情况，设计者可以依据此类资料选择园林植物景观，将一些当地植物引入之外，还能引入一些对环境要求相同但是生与其他地方的植物，提高了园林观赏性，而且丰富了当地生态系统，通过构建稳定生态系统，提高园林自身抗外界能力与自我恢复能力[2]。遥感技术还能为设计者提供当地温度资料包括地表温度、平均温度与温度变化情况，设计者通过这些资料在园林建筑材料选用上，也更能因地制宜，从另一方面提高材料适应能力。

2.2 生态辅助系统与园林设计

随着计算机发展不断兴盛，生态辅助系统已经上升成为一项庞大的环境模拟系统，该模拟环境将生物因素与非生物因素结合在一起，总共构成6类模拟环境：气象模拟、风环境模拟、光环境模拟、水环境模拟与生物环境模拟。不同模拟环境中还包含严密的数据分析，与一些精细化参考指标影响建议。如热环境分析中，运用DB软件，不仅可以模拟出建筑材料在日常光照下所显示表面温度，还能预测出建筑内温度变化情况，设计者可以通过转化建筑材料改变室内温度，以此确定最佳材料[3]。还有一些园林建筑中，可能会设置一些小型博物馆，对于馆内文物存放，光环境、热环境模拟系统可以帮助设计者规划最佳文物呈览地点，并且依照温度、光线变化情况，设计文物陈列柜，更好保存文物。另外对生态环境模拟还有助于园林内植物种植与保护[4]。

该系统还可以模拟城市灯光、噪音环境，由于现代城市发展迅速，城市内施工建设也会对周围园林建筑造成影响。设计者可以依据模拟城市环境资料，将园林地点安排更加合理，减少城市内环境影响。如在园林设计上采用植物墙设计，既可以起到挡风功效还有助于抵抗噪音污染与光污染。而且用绿色材料代替水泥等建筑材料显得更加环保，并且加大了园林景观性质。同时，植物还能释放出大量氧气，吸收CO2起到净化城市空气作用。

3 总结

风景园林规划设计是人类将自然环境与生活空间相融合的过程，体现了“天人合一”思想。现代人将园林设计与电子计算机设计相融合，不但开创了新学科，还将传统与现代相结合。提高了园林设计的适应性以及服务性，在提供游赏乐趣之余，还为现代城市建设贡献出一份力量。

参考文献

[1]包瑞清.计算机辅助风景园林规划设计策略研究[D].北京林业大学，2013.

[2]包瑞清.计算机辅助风景园林规划设计策略探讨[J].北京林业大学学报（社会科学版），2013（1）：38-44.

第7篇：计算机平面设计前景范文

关键词：计算机辅助环境艺术设计起源现状及发展

随着计算机软硬件的进步，计算机辅助设计逐渐成为建筑效果图表现的主流。所谓计算机辅助环境艺术设计是指设计师通过计算机技术表现设计意图，最终以图像的方式告知客户，使客户清晰地理解设计师的设计意图和创意，它是一种更为直接、有效的表现方式，通常又被人们称为计算机建筑效果图。

一、计算机辅助环境艺术设计的起源

计算机的发展及应用，使人们的生活日新月异。计算机辅助设计源于计算机图形技术的产生，计算机辅助设计的研究构想发端于1950年，但使用计算机绘图的最早记录是在1963年，美国麻省理工学院的研究人员伊凡·苏泽兰在美国计算机联合会会议上发表了名为《画板》的博士论文，从而开始了计算机辅助设计的发展历程。他从1950年开始着手开发通过图形技术来处理人与电脑交互对话的操作系统。1963年，这套以电脑主机、显示屏、光电笔和键盘为工具的图形画线系统得到实现。这套图形画线系统开发和引进了许多计算机绘图的基本思想和技术，使用户可以运用电脑画出直线、复杂曲线以及简单的标准部件。

最初CAD被解释为“计算机辅助绘图”，由于当时计算机在设计上的作用是替代传统手工绘图的一种新工具，但随着后来信息技术的飞速发展，计算机技术在各领域的广泛应用，CAD的含义也在不断变化扩展，随着20世纪70年代像素的产生、80年代三维曲面造型系统的开发等，使电脑绘图从只能用“线”这一基本绘制元素发展到可以用点、面、体进行绘制计算机图形，从而使CAD的含义也发展成现在人们比较熟知的计算机辅助设计这个概念了。1970年的威尼斯双年展首次接纳了计算机绘画作品，这也标志着新的视觉艺术形式的诞生得到了社会的承认。

我国的计算机辅助设计起源于20世纪70年代。与国外计算机辅助设计发展的轨迹相似，国内计算机辅助设计的研究与应用基本上是从各高等院校发展起来的。20世纪90年代初，随着我国现代化进程的迅速发展以及计算机的进一步普及，在环境艺术设计和创作领域，计算机技术应用的价值，逐渐得到人们的重视。

二、我国计算机辅助环境艺术设计的现状

计算机作为信息时代重要的技术工具，在环境艺术设计领域得到普遍应用。在20世纪90年代前，国内对环境艺术设计效果的表现是使用手工绘制的方法，到了20世纪90年代初期，计算机辅助设计技术开始在我国建筑业应用。计算机辅助设计技术在建筑设计表现领域以不可逆转的潮流迅速发展。尤其是到了20世纪末，计算机辅助设计逐渐成为建筑效果表现的主流。起初，设计师主要运用AutoCAD软件进行施工图的绘制，在方案阶段还以手绘为主。但随着相关专业软硬件的更新和进步，它自身的强大优势得以显示，同时对传统手绘表现产生了越来越大的冲击。

随着近十几年来我国计算机辅助环境艺术设计的发展，计算机建筑效果表现的类型己经有了很细致的划分，可以分为：计算机建筑效果图、计算机建筑漫游动画和计算机建筑效果虚拟现实。计算机建筑效果图主要是通过3DSMAX，Lightscape，Photoshop等计算机软件制作的静态的效果图。通过计算机三维软件从平面、立面数据中得到透视图，透视点位置及视点角度均可变换，然后再渲染出二维图像，这种方式是目前社会上应用最广泛的。计算机漫游动画是利用3DSMAX软件的三维动画功能，在建筑物的室内或室外的设计阶段就能以可视的、动态的方式全方位展示建筑物所处的地理环境、建筑物外貌和各种附属设施以及建筑物内部空间的效果，使人们能够在未来的建筑物中漫游，因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。

三、计算机辅助环境艺术设计的发展趋势

当前，随着计算机软硬件技术的迅猛发展，计算机辅助设计在环境艺术设计领域受到了广泛的重视和应用，比如各种方案的汇报、投标以及招商广告中随处可见，从而出现了大量的绘图软件的教程以及在教学上更加重视计算机绘图软件的教学课程。人们更多的关注计算机技术，想方设法掌握各种绘图软件，在模型、材质、灯光以及各种渲染技法上花费大量的时间，而忽略了最终的效果图的艺术性。计算机辅助设计是科学与艺术以及计算机与艺术设计相结合的边缘学科。计算机辅助设计在视觉艺术创造规律、形式法则和审美方法与传统的艺术设计是相同的。所谓视觉艺术，是通过人的视觉感受而将客观内容纳入主观心灵并予以对象化呈现的艺术形态。一些美学研究者认为，从审美主体的角度来看，艺术离不开创造者和欣赏者两个方面，而这两个方面都要通过一定的感官和相应的感性物质媒介，前者创造出审美对象，后者达到审美愉悦。所以说，作为视觉艺术的计算机辅助设计作品既要真实的描绘场景，又要使欣赏者达到审美偷悦。不可否认，人们的欣赏水平在不断提高，求新、求异的视觉口味也越来越高。这源于技术的发展、审美的进步，计算机技术的发展对于社会和艺术创造产生了重大的推动作用。

在计算机辅助环境艺术设计发展的初级阶段，设计师的目标是使效果图具有真实感，能够模拟未来场景的真实效果，具有一定的实用性。目前的计算机建筑效果图的风格单一，已经不能满足大众的不断提高的视觉口味。计算机建筑效果图既是表现的技术同时它又是视觉艺术。设计师创造出审美对象，筑物内部空间的效果，使人们能够在未来的建筑物中漫游，因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。使用的软件有Creator系列三维建模工具及Vega场景管理软件。计算机建筑效果虚拟现实技术强调的是一种身临其境的感觉，采用的是人与人之间自然的交互方式。它可以实现逼真的、纯三维的场景，可以全方位、多角度、完全由用户自由控制在场景中漫游。作为建筑师可以从多个角度观察建筑方案，所以说虚拟现实技术不仅可以使用于建筑表现，而且也是一种推敲方案的有利手段。VR技术在我国的环境艺术设计领域中有着广泛的应用前景，将给环境艺术设计带来革命性的改变。

设计师创造出审美对象，要使欣赏者达到审美愉悦而不是审美疲劳。为此，根据目前我国计算机辅助环境艺术的发展情况，未来计算机建筑效果图应呈现艺术化、人情化和多样化趋势。

参考文献：

[1]邓庆尧.环境艺术设计[M].济南：山东美术出版社.

[2]张绮曼.中央工艺美术学院环境艺术设计系—室内设计的风格样式与流派[M].北京：中国建筑工业出版社.

[3]张绮受.中央工艺美术学院一环境艺术设计与理论[M].北京：中国建筑工业出版社.

第8篇：计算机平面设计前景范文

2014年10月，全国高等院校计算机基础教育研究会学术年会暨研究会成立30周年庆祝大会在陕西西安召开。会议了《中国高等院校计算机基础教育课程体系2014》、《中国高等职业教育计算机基础教育课程体系2014》等重要研究报告，对计算机基础教育发展现状、以计算思维为切入点推进计算机基础课程教学改革具有较强指导意义。

2当前高校计算机基础教育背景

2.1计算机技术发展背景

计算机技术的发展日新月异，在20世纪以个人计算机PC的普及与互联网的应用为特征，进入到了21世纪，计算机技术发展为以移动互联网、物联网、云计算与大数据为特征，并呈现出 四类新型计算系统（嵌入式、移动计算、并行计算、基于服务的计算） 和四化（网络化、多媒体化、大数据化、智能化）的状态。

2.2高校计算机基础教育的背景

随着社会的进步、经济的发展以及计算机技术的发展，我国高校计算基础教育教育背景较前些年产生了明显变化，主要体现为以下几点内容：

1、现阶段，我国全民计算机普及重点由数量扩大转变为学习质量的提高，从知识普及向深入推广应用的转变。高校计算机教学由表及里，从量变到质变，使高校新生从如何使用计算机到如何使用在大数据中获取所蕴含知识的计算思维。

2、现今用人单位将应聘者能否掌握计算机技能作为考察因素之一。并且对高校大学毕业生的计算机技能逐渐提出更高的要求，掌握熟练计算机操作技能并有效地开展应用。因此，计算机操作技能也是当前高校学生所应具备的基本素质。

3、计算机技术广泛应用在社会各行各业中，信息化技术在各行业加速普及。在日常中，电子商务、数字化校园建设、高校数字化图书馆等信息技术也对大学生产生着直接影响。

通过以上背景分析，我们可以指导计算机教育对于我国高校人才的培养具有着现实意义：作为高校教育中重要的基础课程，其教育质量对高校学生的专业素养与就业能力产生直接影响。

3普通高校计算机基础教育的现状分析

3.1教育地位提高及教学条件日趋改善

高校领导的重视程度是计算机基础教育水平提高的前提和保障。目前多数高校的领导与教师能够结合实际情况，经过对这门课程的认真研究，有了清晰的认识和思路，并就此制定出切实可行的方案。这也在很大程度上推动了计算机基础教育未来发展的改革与创新。重新制定教学大纲、更新教学设计、更新机房设备，扩建拓展多媒体教学环境，加强网络建设，设置必修课与技能考试等方式，都体现了计算机基础教育学科地位在一定程度上的提升和改善。

3.2教育对象水平参差不齐、兴趣不一

尽管中小学阶段的计算机基础教育开展情况有所进展，但效果仍不理想，高校计算机基础教育对象水平层次不齐的情况在一些地方十分普遍。城镇周边地区的学生在义务教育阶段能基本普及计算机基础教育，但仍有部分地区（特别是西部、少数民族地区）的学生由于条件受限，没机会接受计算机基础教育，这就导致了高校新生计算机理论知识和计算机实践能力的参差不齐，影响计算机基础教学的质量。也有学生仅对网络知识感兴趣，而对繁琐的程序设计不感兴趣。

3.3用人单位对毕业生计算机操作能力不满意

根据调查显示，多数社会用人单位希望毕业生在校期间就能掌握好计算机办公自动化技能，熟练应用文字编辑、数据管理、演示文稿等内容，要求毕业生有较高的素养及信息再学习能力。但实际情况是目前大学毕业生的计算机操作掌握能力明显不足，许多单位招不到所需的人才，另一方面许多大学毕业生出现学用脱节找不到合适的工作。这种现象可能与高校目前的课程设置存在脱离，还不能够解决计算机基础教育与专业结合为专业服务的这一现状问题。

4高校计算机基础教学发展与改革

4.1提升起点教育水平，因材施教

若从根源上改变高校学生计算机基础教育水平参差不齐的现状，必须注重计算机基础小学起点教育水平的普及，中学进一步知识提升和强化。为高校中的计算机学习奠定基础。只有如此，才能有效的实现高校新生计算机学习水平的均等化。

针对高校学生计算机基础教育水平参差不齐的现状，需要丰富和完善计算机基础教育课程体系，加强理论与技能基础知识学习，同时设置面向不同专业、层次、需求的计算机课程，来满足多层次的学习需要，一定程度上能提升专业课程教学与计算机课程的紧密结合。

4.2优化计算机基础教育课程体系

计算机基础课教材的编制要紧密贴合时展，充分结合各层次学生的特点，注重教材内容的时效性和科学性。

1、教材中可以设置阅读材料、练习与实践等类的栏目，通过设置与课程有关的内容或以解决实际问题为切人点，提供相关网站、期刊等资料，引导学生查阅相关的资料，阅读大量的文献，加工整理，以论文、调研报告、图示、动画、网站等形式提交调研结果，加深对相关知识的理解，达到用计算机解决实际问题，来自教材，并超越教材的教学效果。

2、教材可以将教学中难以理解的知识点如硬盘结构、读写数据的过程、计算机工作过程、碎片等用通俗易懂的语言、形象直观的图示讲解，以便于学生理解和掌握。在理论较多的章节还可采用结合实际问题讲述相关知识的方法，加深学生对知识的理解以及对知识的运用能力和解决实际问题的能力。

3、优化计算机教材编制，结合本院校自身办学特色， 有针对性的选取难易适中的教材内容。 一方面做好主要教材编制，另一方面要注重辅助计算机教材、教案的编制， 以此促进立体化计算机教材的构成。

4.3提高计算机应用水平，培养计算思维

现代计算机的应用是指在多领域中的广泛综合性应用。普通高校计算机基础教育必须适应这一发展要求，了解社会具体需要，对教学模式课程体系进行改革，对学生的学习方式、教师的教学方法改进完善。

高校中培养学生具备科学的计算思维方法，这有利于提升课程的广度与深度。以计算思维为切入点，计算机基础教育还应培养学生认识大数据的价值，可以通过大数据的处理，获取不少指导企业运营的知识，提高效率。

第9篇：计算机平面设计前景范文

关键词：计算机仿真；粒子系统；雨景模拟；实时生成

中图分类号：TP312文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）012-0046-03

0引言

随着计算机图形学理论和图形硬件的飞速发展，自然景物的生成与模拟已经成为计算机图形学研究的热门课题之一。尤其是对如雨、雪等动态自然景物的模拟更是极具挑战性，这是由于在现实世界中的自然景物具有极其丰富的表面纹理细节和不规则的表面外形，它们的逻辑结构很难表达，若对在微机条件下的场景实时生成采用传统的计算机图形学方法来造型，再对场景进行实施渲染，巨大的计算量将成为图形生成显示难以逾越的瓶颈。因此，如何才能实时有效地模拟各种自然景物过程并提高虚拟场景的逼真性就成了计算机图形学研究的一个重要内容。

本文从视景仿真的实时性要求出发，首先介绍了粒子系统的传统算法， 然后以模拟自然界降雨过程为例，分析了雨点的属性特点，提出了基于粒子系统模拟自然界降雨过程的实时生成改进算法，建立并实现了一种能够模拟降雨过程的粒子系统。该系统对雨水下降过程中的物理模型等进行了适当简化，在保证粒子系统实时性的前提下，达到了较高的逼真度，并可方便地嵌入到现有的各种动画系统中去，应用前景十分广阔。

1基于传统粒子系统的雨景模拟算法

这里首先对坐标系及相关变量作出相应说明，假设系统中模型空间坐标系采用右手坐标系，摄像机的初始位置为（0，0，0），方向为z轴负方向。所用到的变量包括视距体参数、视窗尺寸、摄像机参数等。视距体参数包括水平视角与垂直视角α、β，面距离dnear，远平面距离dfar。视窗尺寸包括视窗高度hscreen、视窗宽度wscreen。当前摄像机的位置为（xv，yv，zv），摄像机绕x、y、z三坐标轴的转角为（h，p，r），由于在仿真中h、r约等于0，因此可简化为（0，p，0）。1.1新粒子数量的计算

在雨景模拟中，新的粒子由一个可控的随机过程产生，在某一时刻，进入系统的粒子数量为系统中设置的粒子数量预期值与系统中当前存在的粒子数量之差，加上一个由一随机过程定义的粒子数目。见下式：

ParticleNum=MeanNum+rand（）×VarNum（1）

其中，MeanNum为产生粒子数量的平均值，VarNum为产生粒子数量的方差，rand（）为[-1，1]间均匀分布的随机数，用于控制新粒子的实际生成数量。

1.2粒子的状态更新

粒子的属性是逐帧更新的，需要更新的属性有速度和位置。其中，粒子X方向、Z方向的速度受当前风速方向、大小的影响，当风速改变时，粒子X方向、Z方向的速度亦会改变，计算方法与前述类似。然而，在粒子系统中，雨点粒子要在三维空间中运动，那么按照物体的运动规律，物体中粒子的速度v、加速度a、位置s和运动时间t有如下的约束关系：v=v0+∫t0adt（2）

s=s0+∫t0vdt（3）1.3生命周期结束条件

粒子的生命周期常常以帧为单位。将粒子位置处于视距体之外或者粒子落在了地上作为系统中粒子生命结束的条件。

1.4粒子的绘制

粒子的状态设置完毕后，需要根据粒子的状态对其进行绘制。

综上，粒子系统整个生命周期流程可归纳如图1所示。

2基于粒子系统的雨景模拟改进算法

由于粒子系统考虑利用大量粒子单元来表现不规则物体，因而即使对于空间中一个不大的物体区域，构成它的粒子数目也是惊人的。前文所述的传统粒子系统算法对计算机的存储量和计算速度要求过高，使得图形实时交互显示在普通微机环境下实现起来比较困难，速度也较慢，不能满足3D场景实时渲染的要求。因此，针对粒子系统生成虚拟场景速度较慢的缺点，本文从以下几个方面对传统的基于粒子系统的雨景模拟算法进行了优化改进以实现系统响应的实时性。

2.1数据结构简化

粒子系统表达的自然景物越真实，所需粒子的数量就越多， 计算开销就越大。因此，设计一个好的粒子系统的数据结构很重要，否则将会大大地降低粒子系统的运行速度。为了尽可能地降低渲染这些粒子的时间，基于降雨场景的特征，本文在实现雨景模拟粒子系统建模时，使用短线（即一条线段）来表示雨点粒子，雨点粒子随着时间的推移，根据两个顶点所决定的方向向量，按照一定的速度下降。实时计算出它的具置，然后在该位置上将该粒子绘制出来。雨点粒子的结构构造如下：

//雨点粒子结构

struct RainParticle

{

float x， y， z； //位置

float fDspeed； //下降速度

}；

RainParticle rain[PARTICLENUM]；//雨点粒子数组

当然，雨点粒子也可以用小的四边形来表示，但在用小四边形来表示雨点粒子时，在系统运行时还要为它加上纹理，这将极大增加整个粒子系统运行的开销。此外，采用线段表示雨滴时还省去了反走样处理的繁琐。

2.2相对位置识别模型简化

由于对比场景中的景物，粒子本身的尺寸很小，因此，视距体关系与粒子位置的判断可简化为三维空间中“点”的裁剪问题。首先根据视距体参数计算构成视距体的6个面，其法向量指向视距体内侧。通过计算视距体的6个面与粒子中心的距离disi（i=1，2，…，6），可判断6个面与粒子的位置关系。若粒子在所有6个面的内侧，则其在视距体之内，这时就需要再进一步进行粒子是否落地的判断，以确定其生命周期是否结束；若粒子在视距体的6个面中任意一个面之外，则视其在视距体之外，同时该粒子生命周期结束。 要判断粒子是否落在了地上或场景中的其它景物上，需要遍历当前景物空间中模型的所有片元，并与粒子下落的轨迹求交。在3D系统中，由于场景复杂，该项操作的时间开销很大，难以实时完成。因此，算法将该条件简化为当粒子的垂向坐标值y小于其所在位置的地平面垂向坐标值时，粒子生命周期即告结束。

2.3粒子系统物理模型简化

在粒子系统的设计中， “从重力场的模拟、风的模拟”等各种环境的模拟到火焰、波浪、瀑布、喷泉、枝条的摆动，无一不是源于物理模型。利用式（2）和式（3）进行粒子运动状态积分运算的计算量是很有必要的，为此采用等加速度运动的方法来实现离散情况下物体运动状态的简化计算。

假设在雨点粒子的生命周期内，加速度保持不变。雨粒子的y方向速度仅受其初始加速度影响。由于帧间的时间间隔很小，为简化计算，把两帧之间粒子的运动看作匀速运动。粒子i的当前位置为：xi=xi0+∑m=Nm=1vxmTm（4）

yi=yi0+∑m=Nm=1vymTm（5）

zi=zi0+∑m=Nm=1vzmTm（6）其中，Tm是第m-1帧到第m帧的时间间隔，（vxm，vym，vzm）是粒子的年龄为m帧时的速度，N是当前的粒子年龄（以帧为单位）。等加速度运动方法不仅精确率较高，而且运算简单，另外，等加速度运动方法可使用效率更高的递推运算来计算相邻时刻粒子的位置和速度。

2.4位置提升策略

本文所实现的粒子系统的所有粒子均是在程序初始化时刻随机产生的，当粒子落到地面后并不像传统的粒子系统那样，马上释放掉该粒子所占用的内存，然后分配新的内存并重新发射一定数量的粒子进行补充，而只是简单地将其位置提升到最高点，这样做的好处在于：

（1）避免了动态粒子的死亡和产生，省去了为死亡的粒子释放内存的操作，以及为新粒子重新分配内存所需的大量时间。

（2）避免了频繁地分配、释放空间所造成的内存碎片的产生。

（3）使得粒子的数据结构中省去了生命值特性参数（此时仅需判断粒子的垂向坐标是否已落地即可），使粒子数据结构变得更加简洁，处理起来更加迅速。

位置提升策略的引入大大地提高了程序的运行性能。

2.5深度感知的加强实现算法

在虚拟场景中，对于参与者来说，要实现“身临其境”的感觉，三维复杂自然景物的深度感知是极为重要的。尽管在正常情况下，对于雨点的降落过程，按照透视变换折算至显示平面绘制和三维环境模拟可以自动实现一定程度的深度感知效应，但是本文采用了多层薄膜的方法来加强模拟点雨的深度信息，即雨点的尺寸要更小一些，而且远处雨点的移动速度要更慢一些，以给人更加强烈的深度感觉。

3结语

本文着重从仿真系统的实时性和真实感的角度出发，首先对雨景模拟的传统粒子系统算法进行了研究，紧接着又通过引入雨点粒子属性简化、降雨过程物理模型简化、位置提升策略和深度感知加强算法等加速技术，使得本文中的雨点粒子降落的生成速度大大加快，保证了在实时性前提下所生成的动态降雨图像不但形态逼真，而且有效地提高了虚拟场景的沉浸感，其效果画面截图如图2所示。该项技术具有较强的应用背景，可方便地融入到各种三维动画系统中去。

参考文献：

[1]苏虎，周美玉.列车驾驶视景仿真中自然现象的模拟[J].中国铁道科学，2003（1）.

图2基于粒子系统的雨景模拟效果

[2]万华根，金小刚，彭群生.基于物理模型的喷泉水流运动模拟[J].计算机学报，1998（9）.

[3]REEVES W T，BLAU R.Approximate and probabilistic algorithms for shading and rendering structured particle systems[J].Computer Graphics，1985（3）.

[4]王柏娜.计算机仿真录用基于随机轨迹变化的粒子云模拟[J].企业技术开发，2011（6）.

[5]刘小玲，杨红雨，郭虎奇.基于GPU粒子系统的大规模雨雪场景实时模拟[J].计算机工程与设计，2012（6）.