计算机图形学学习心得

《计算机图形学》学习报告

● 东西方建筑中的理性

尽管东方“木构”的暂时性文化和西方“石砌”的永久性文化氛围造成了建筑形式风格的差异，但是它们都兼有理性和感性美。从柱式的英文“order ”一词，到中国古建筑等级制的基数开间，无不透露着匠人的理性思考；从古埃及绘画中为了将人的特征最大限度表现而作的头部侧面身体正面的绘画，到文艺复兴达芬奇创造的透视画法，一步步将人们引向更为理性的世界。

西方古典主义者强调构图中的主从关系，突出轴线、讲求配称；倡导理性，主张建筑的真实，反对表现感情和情绪。随之而来的比例、节奏、韵律、秩序美，是建筑区别于雕塑和绘画两大艺术的特点。

维特鲁威提出的建筑三原则：坚固、适用、美观，时时刻刻提醒着我们建筑是要被建造起来的，它是我们的“避难所”，需要理性的结构、缜密的分析和思考。时代在进步，建筑理论从勒杜克的结构理性主义发展到现在的解构主义，再也不是建筑形式适应结构的时代了，而是两者互为促进。

我们对建筑的理解不再是像路易斯康那样再去问砖想做什么，等待它做拱卷的回答。我们向大自然学习，卡拉特拉瓦创造了许多带有理性美的仿生建筑。当我们想进一步拓宽我们的思维时，我们还能向谁求助？计算机图形学为我们打开了理性思考的一扇窗。

● 计算机图形学对理性建筑的贡献

半个多世纪以来，计算机技术得到了飞速的发展。它的进步不仅仅使世界变得更平，信息交流更便捷，在此平台上开发的各种绘图软件更是将建筑师从传统的手工渲染画图中解放出来，也解放了结构师的工作量。用了30年的时间，计算机的速度从K （310）到T （1210），而从T 到Z （2110），我们只用了10年时间。发展的速度是越来越快，我们设计方法和速度都得到了革新。这是这样一个数字化信息化的时代，才有弗兰克盖里建筑的夸张和扎哈哈迪德设计的新奇。

原来我们随手绘出的自由曲线，现在计算机都能帮我们算出是否有建造的可能，以及建筑性能也能在建造前得到分析。在创意上，计算机也能将我们模糊的概念无限发展，给它一个规则，它可能还你一个超乎想象的造型，在理性规则中生成感性而自由的建筑。

知其然，还应知其所以然，看着电视机的变薄，图像更加逼真，这变化的一切都建立在计算机图形学的架构下，了解了基础原理，才能更高效地做高质量的建筑设计。

● 计算机图形学的理论知识

1.相关概念

计算机图形学是主要研究通过计算机处理用集合数据和数学模型所描述的图形的原理、算法和系统。包括图形的输入、存储、运算、转换、传送和输出。

数字化技术是泛指在某特定领域利用包括硬件、软件在内的计算机与电子技术以及数学或数字模型等描述的问题进行求解、模拟或分析活动的一切应用技术。

建筑数字化技术研究应用包括建筑的数字化设计和反映建筑的数字化特征在内的数字技术。 而建筑数字化技术的核心几何学科就是计算机图形学。

2.反映建筑数字化特征的典型图形技术

建筑的动态特征——图形显示：如奥地利格拉茨美术馆的925盏灯形成的外墙面显示屏建筑的互动特征——图形显示：如杜瑟赫姆市的随情感变化而色彩变化的建筑物

建筑的数字特征——几何运算：如柏林Max Reinhardt大楼模型及“莫比乌斯环”变换

建筑的虚实特征——交互式图形：如法国国立图书馆（实体与网络图书馆）设计手段和设计媒体的数字化特征——交互式图形：如纽约韩国基督教长老会教堂而建筑性能如声环境、热环境、光环境、风环境模拟的可视化分析中都用到了图形学。

3.虚拟现实技术（VR）

虚拟现实技术是计算机生成的给人多种感官刺激的虚拟世界（环境），是一种高级的人机交互系统。

虚拟现实技术的三个基本特征：沉浸感、交互性、想象力

它具有多学科的综合性，正如建筑学是一门综合的艺术，虚拟现实技术包括图像处理、图形学、计算几何、多传感器、网络、多媒体和仿真技术等。

正如课堂上老师放映的《碟中谍4》，逼真的爆炸场景，以及从皮克斯动画开始的动物毛发到最近火热的《少年派》逼真的老虎与人共存画面，虚拟现实技术的进步影响到了我们生活的方方面面，触到了我们原来想都不敢想的世界。

而VR技术在建筑行业中，有以下作用：（1）指导设计：让建筑师通过浏览观察和了解空间关系，特别是对空间大小、方向、形状和建筑元素行为的理解。（2）建筑表现与环境仿真（3）仿真施工：检查和修改施工细节、合理性和有效性

4.虚拟现实的基础与关键技术：建模与描绘

基于几何和图形学的建模和描绘技术

直接几何建模3D扫描建模投影视图建模

基于图像的场景描绘技术（IBR）

图像投影变形技术光场重建技术混合式IBR技术

IBR技术图形的绘制独立于场景的复杂性，仅仅与所要生成画面的分辨率有关。