《计算机仿真技术介绍.docVIP

/home.php?mod=spaceuid=37768do=blogid=15697 一、视景仿真及其相关技术的概念1 前言作为信息技术核心的计算机技术自其诞生之日起经历了50多年的发展，以广泛应用于国民经济和社会生活中。而作为计算机技术重要组成部分的计算机三维视景仿真技术，因其有效性、经济性、安全性、直观性等特点而受到广泛的应用。它是在计算机图形学基础上发展起来的一种仿真应用技术。据必威体育精装版统计资料表明，计算机仿真技术是当前应用最广泛的实用技术之一，虚拟现实(VR, Virtual Reality)是计算机世界最热门的一个词汇。视景仿真技术是计算机仿真技术的重要分支，是计算机技术、图形图像处理与生成技术、多媒体技术、信息合成技术、显示技术等诸多高新技术的综合运用。2 计算机图形学人认识自然首先是靠眼睛观察事物的外表形象，人脑擅长形象思维，而计算机擅长逻辑思维。例子：孩子认识妈妈和学会1＋1＝2。让计算机观察、认识表达物体是比较困难的。计算机图形学是研究怎样用数字计算机生成、处理和显示图形的一门学科，它的发展、成长、普及滞后于计算机发展很多年。但目前随着硬件（光栅扫描式显示器）和图形软件（如cad 、3dmax等）的发展，使得计算机图形学进入了发展的广阔天地。计算机图形学的任务 ： 是用计算机从无到有生成景物的数字模型，并将它显示在计算机屏幕上，或者绘制成纸张和胶片上的图形。它所研究的主要对象是：? 景物的几何建模方法，数字模型的绘制技术，图形输入和控制的人机交互界面，以及计算机动画。3 计算机图形学的应用计算机图形学的应用可以说无处不在，计算机动画和科学计算可视化成为计算机图形学最为成功的两大应用领域。（1）科学计算可视化计算机的飞速发展，使得科学家与工程师们可以处理滚滚而来的信息洪流，每天从地面、海上、空间传来大量数据，远远超过人脑分析解释这些数据的能力，由于缺乏对大量数据的有效分析手段，大约95％的信息被浪费掉，严重阻碍了科学研究的进展，科学家们惊呼“我们能够做到的仅仅是收集部分数据。”，这样，一门全新的技术“可视化”（visualization）应运而生。可视化的本质是“用图形与图象表征数据”。直观地讲，是研究： 如何把科学数据，无论是通过计算还是从测量获得的数值，或是从卫星传回来的图象，或是医学CT(计算机层面X射线照相)和MRI(核磁共振成像)转换成可视的、能帮助科学家理解的信息的计算方法。简而言之，科学计算可视化是把计算机图形学与图象处理技术应用于计算科学的学科。它研究两方面的内容：（a）如何把科学数据－数值与图像，转变成可视的图形（图象）与可理解的信息的工具 。（b）研究把可视化工具应用于科学和工程的各个学科。 天气数据可视化 （2）计算机动画在计算机引入动画制作的初期，动画技术只是用于自动控制动画制作的机械设备，如摄像机和动画控制台。随着计算机图形图象处理技术的迅速发展，计算机在动画制作中的应用范围越来越广，目前应用分两类：计算机辅助动画（即二维动画）和计算机生成动画（即三维动画）。三维动画其三维数据在计算机内部生成，其运动轨迹也是在计算机内部以三维数据确定。动画技术作为一种表达第四维信息的技术，不仅可以用来表达时间的变化，也可以用于表示其它参数的变化。计算机图形学中的三维图形知识应用在可视化技术中，使得人们能够利用计算机在三维图形世界中直接对具有形体的信息进行操作，并和它们直接交流，可视化技术赋予人们对物体进行仿真并且实时交互的能力。把人和机器以一种直观自然的方式加以统一，可以在三维图形世界里以前所未有的手段获取信息并发挥自己思维得创造性。如设计三维机械零件模型。三维图形应用于动画技术，生成三维动画，可以使得设计师随心所欲发挥自己得想象力。如设计高难度的影视片断和广告，电影《泰坦尼克号》、《侏罗纪公园》、《终结者II》等精彩得电影镜头就是计算机动画和实景无缝结合的产物。 侏罗纪公园 4、仿真的发展根据国际标准化组织(ISO)标准中得《数据处理词汇》部分的名次解释，“模拟”（Simulation）与“仿真”（Emulation）两词含义分别为：“模拟”即选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特征，用另一系统来表示它们的过程。“仿真”即用另一数据处理系统,主要是用硬件来全部或部分地模仿某一处理系统，以至于模仿的系统能象被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。目前“模拟”和“仿真”两者所包含的内容都归于“仿真”的范畴，用“Simulation”来代表。仿真又称蒙特卡罗方法，它是一种通过用随机数做实验来求解随机问题的技术。蒙特卡罗（Monte Carlo）方法，又称随机抽样或统计试验方法，属于计算数学的一个分支，它是在本世纪四十年代中期为了