计算机图形学精品课程网站建设论文.docx

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计算机图形学精品课程网站建设论文

计算机图形学精品课程网站建设

摘要

计算机图形学（ComputerGraphics，简称CG）是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。

简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。

图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。

从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的，如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说的真实感图形。

本文介绍了建设计算机图形学精品课程所用到的基本技术，及具体是网站设计及实现方法。

该网站以Dreamweaver为开发工具，以IIS为解释服务器，以Asp（ActiveServerPage）为编程语言，以CSS+Div为网站前台网页样式设计及页面框架搭建，以Access为数据库来建设的。

内容主要有：

师资队伍、课程描述、教学资源、师生交流、实验教学、成果展示、在线考试。

关键词：

精品课程网站建设DreamweaverCssDivJavascript

TheconstructionofComputerGraphicsExcellentCoursesWebsite

ABSTRACT

ComputerGraphics（ComputerGraphics,referredtoasCG）isamathematicalalgorithmsciencewhichusingtwo-dimensionalorthree-dimensionalcomputergraphicsdisplayintoaridform.Simplyput,themainresearchedcontentofcomputergraphicswasthathowtodisplaythecomputergraphicsinthecomputerandtheusingofthecalculation,processinganddisplaytherelevantprinciplesandalgorithmsGraphicsarecomposedbythatthenon-geometricattributes,whichsuchaspoint,line,face,bodyandothergeometricelements,andgray,color,line,linewidth.Intermsofprocessingtechnology,graphicsismainlydividedintotwokindsofgraphics.Oneisbasedonthelines,suchasengineeringdrawings,contourmaps,surfacewireframemap,andtheotherisalightmap,whichisusuallycalledrealisticgraphics.

ThispaperintroducesthebasictechnologyoftheconstructionofCmputerGraphicsCoursesexcellentCourseswebsite,thedesignofthiswebandtheimplementationofthisweb.Intheconstructionofthisweb,IusedtheDreamweaverasthesitedevelopmenttools,usedtheIISServeraswebserver,usedAsp（ActiveServerPage）fortheprogramminglanguage,usedCSS+Divforthefrontwebdesignofthiswebsite,usedAccessasthedatabaseforthiswebsite.Thiswebsiteismainlyincluded:

theintroductionofteachers,thedescriptionofComputerGraphicsCourse,theresourcesofteaching,theexchangebetweenteachersandstudents,theexperimentteaching,theshowingoftheresearchachievements,theon-lineexamination.

KEYWORDS:

ExcellentCourses，Website，DreamweaverCssDivJavascript

目　录

前　言1

第1章计算机图形学的发展及应用2

1.1计算机图形学发展简史2

1.2计算机图形学的应用及研究前沿3

1.3计算机图形学网络教学特点及发展6

第2章精品课程网站需求分析8

2.18

第3章精品课程网站设计10

3.1精品课程网站总体设计10

3.1.1网站建设流程设计10

3.1.2网站建设选用的编程语言12

3.1.3网站建设开发工具12

3.1.4网站建设使用服务器13

3.1.5网站建设使用技术13

3.2精品课程网站详细设计18

3.2.1网站模块划分及设计18

3.2.1网站主页设计19

3.2.2网站子页设计22

第4章精品课程网站具体功能代码实现23

4.1网站子页左侧导航23

4.2Javascript输出日期时间25

4.3Div显示和隐藏实现视频播放26

结　论30

谢辞31

参考文献32

前　言

计算机图形学是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科。

经过30多年的发展,计算机图形学已成为计算机科学中,最为活跃的分支之一,并得到广泛的应用。

搭建计算机图形学精品课程的目的是在计算机图形学基本原则指导下，建立方便的在线浏览计算机图形学方面的知识和在线管理一些图形学方面的科学资料，通过师生互动环节提高学生计算机图形学方面的专业知识。

积极开发科技信息资源，及时、有效地提供图形学方面的分享和利用,给各个科研部门提供一个标准化的、规范化、网络化的科研成果信息交流的平台。

高度利用科研成果，提高我国的科技发展水平。

通过网站，全面宣传，展示计算机系图形学的风采、优点与特色，发布计算机图形学方面的知识和在线视频教程等信息内容，使学生对计算机图形学有更深刻的了解，增强学生、老师之间的联系，在Internet网上，让学生及时得到计算机图行学方面的重要信息，同时也帮助了学校完成部分事务，提高办事效率,给学生，学校最方便的联系桥梁。

在这里学生也可以提出意见及想法，互通教学之间的意见想法，更加有效的办好教学，和学生需要哪样的教学方式能够更好的吸收与接纳，这些都能成为学校的参考，以便更好的提高学校的教学质量。

此计算机图形学精品课程网站，是搭建一个以计算机图形学为主要知识内容的在线网络教学平台。

所以它的基本技术要求是在网络上要实现计算机图形学理论知识以Web页面的形式呈现。

还要有在线互动的动态技术的支持。

第1章计算机图形学的发展及应用

1.1计算机图形学发展简史

1950年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院（MIT）旋风Ⅰ号（Whirlwind1）计算机的附件诞生了。

该显示器用1个类似于示波器的阴极射线管（CRT）来显示一些简单的图形。

1958年美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪，GerBer公司把数控机床发展成为平板式绘图仪。

在整个50年代，只有电子管计算机，用机器语言编程，主要应用于科学计算，为这些计算机配置的图形设备仅具有输出功能。

计算机图形学处于准备和酝酿时期，并称之为：

“被动式”图形学。

到50年代末期，MIT的林肯实验室在“旋风”计算机上开发SAGE空中防御体系，第一次使用了具有指挥和控制功能的CRT显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确定的目标。

与此同时，类似的技术在设计和生产过程中也陆续得到了应用，它预示着交互式计算机图形学的诞生。

1962年，MIT林肯实验室的IvanE1Sutherland发表了1篇题为“Sketchpad：

一个人机交互通信的图形系统”的博士论文，他在论文中首次使用了计算机图形学“ComputerGraphics”这个术语，证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位。

20世纪70年代是计算机图形学发展过程中的一个重要的历史时期。

由于光栅显示器的产生，在60年代就已萌芽的光栅图形学算法，迅速发展起来，区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念及其相应算法纷纷诞生，图形学进入了第一个兴盛的时期，并开始出现实用的CAD图形系统。

又因为通用与设备无关的图形软件的发展，图形软件功能的标准化问题被提了出来。

1974年，美国国家标准化局（ANSI）在ACMSIGGRAPH的一个“与机器无关的图形技术”的工作会议上，提出了制定有关标准的基本规则。

此后ACM专门成立了一个图形标准化委员会，开始制定有关标准。

该委员会于1977、1979年先后制定和修改了“核心图形系统”（CoreGraphicsSystem）。

ISO随后又发布了计算机图形接口CGI（ComputerGraphicsInterface）、计算机图形元文件标准CGM（ComputerGraphicsMetafile）、计算机图形核心系统GKS（GraphicsKernelsystem）、面向程序员的层次交互图形标准PHIGS（ProgrammerpsHierarchicalInteractiveGraphicsStandard）等。

这些标准的制定，为计算机图形学的推广、应用、资源信息共享，起了重要作用。

20世纪70年代，计算机图形学另外两个重要进展是真实感图形学和实体造型技术的产生。

1970年Bouknight提出了第一个光反射模型，1971年Gourand提出“漫反射模型+插值”的思想，被称为Gourand明暗处理。

1975年Phong提出了著名的简单光照模型———Phong模型。

这些可以算是真实感图形学最早的开创性工作。

另外，从1973年开始，相继出现了英国剑桥大学CAD小组的Build系统、美国罗彻斯特大学的PADL21系统等实体造型系统。

1980年Whitted提出了一个光透视模型

———Whitted模型，并第一次给出光线跟踪算法的范例，实现Whitted模型；1984年，美国Cornell大学和日本广岛大学的学者分别将热辐射工程中的辐射度的方法引入到计算机图形学中，用辐射度方法成功地模拟了理想漫反射表面间的多重漫反射效果；光线跟踪算法和辐射度算法的提出，标志着真实感图形的显示算法已逐渐成熟。

从20世纪80年代中期以来，超大规模集成电路的发展，为图形学的飞速发展奠定了物质基础。

计算机的运算能力的提高，图形处理速度的加快，使得图形学的各个研究方向得到充分发展，图形学已广泛应用于动画、科学计算可视化、CAD/CAN、影视娱乐等各个领域。

ACMSIGGRAPH会议是计算机图形学最权威的国际会议，每年在美国召开,参加会议的人在50000人左右。

SIG2GRAPH会议很大程度上促进了图形学的发展，世界上不会有第二个领域会每年召开如此规模巨大的专业会议。

到了1997年，参加会议的人数已经增加到48700。

因为每年只录取大约50篇论文，在ComputerGraphics杂志上发表，因此论文的学术水平较高，基本上代表了图形学发展的主流方向。

1.2计算机图形学的应用及研究前沿

1、计算机辅助设计与制造

　CAD/CAU是计算机图形学在工业界最广泛、最活跃的应用领域。

计算机图形学被用来进行土建工程、机械结构和产品的设计,包括设计飞机、汽车、船舶的外形和发电厂、化工厂等的布局以及电子线路、电子器件等。

随着计算机网络的发展,在网络环境下进行异地异构系统的协同设计,已经成为CAD领域最热门的课题之一。

CAD领域另一个非常重要的研究领域是基于工程图纸的三维形体重建。

2、科学计算可视化

科学技术的迅猛发展,数据量的与日俱增使得人们对数据的分析和处理变得越来越难,人们无法从数据海洋中得到最有用的数据,找到数据的变化规律,提取最本质的特征。

但是如果能将这些数据用图形的形式表示出来,情况就不一样了,事物的发展趋势和本质特征将会很清楚地呈现在人们面前。

目前科学计算可视化广泛应用于医学、流体力学、有限元分析、气象分析当中。

3、图形实时绘制与自然景物仿真

在计算机中重现真实世界的场景叫做真实感绘制。

真实感绘制的主要任务是模拟真实物体的物理属性,简单的说就是物体的形状、光学性质、表面的纹理和粗糙程度,以及物体间的相对位置、遮挡关系等等。

这其中光照和表面属性是最难模拟的。

为了模拟光照,已有各种各样的光照模型。

从简单到复杂排列分别是:

简单光照模型、局部光照模型和整体光照模型。

从绘制方法上看有模拟光的实际传播过程的光线跟踪法,也有模拟能量交换的辐射度方法。

除了建造计算机可实现的逼真物理模型外,真实感绘制还有一个研究重点是研究加速算法,力求能在最短时间内绘制出最真实的场景。

4、计算机动画

早期的计算机动画灵感来源于传统的卡通片,在生成几幅被称做“关键帧”的画面后,由计算机对2幅关键帧进行插值生成若干“中间帧”,连续播放时2个关键帧就被有机地结合起来了。

计算机动画内容丰富多彩,生成动画的方法也多种多样,比如基于特征的图像变形、二维形状混合、轴变形方法、三维自由形体变形（FFD,Free2FormDeformation）等。

近年来人们普遍将注意力转向基于物理模型的计算机动画生成方法。

这是一种崭新的方法,该方法大量运用弹性力学和流体力学的方程进行计算,力求使动画过程体现出最适合真实世界的运动规律。

然而要真正到达真实的运动是很难的,比如人的行走或跑步是全身的各个关节协调的结果,要实现很自然的人走路的动画,计算方程非常复杂和计算量极大,基于物理模型的计算机动画还有许多内容需要进一步研究。

20世纪90年代是计算机动画应用辉煌的10年。

Disney公司每年都要出一部制作精美的卡通动画片,好莱坞的大片屡屡大量运用计算机生成各种各样精彩绝伦的特技效果。

广告设计,电脑游戏也频频运用计算机动画。

计算机动画也因这些商业应用的大力推动而有了极大的发展。

5、用户接口

用户接口是人们使用计算机的第一观感。

一个友好的图形化的用户界面能够大大提高软件的易用性,在DOS时代,计算机的易用性很差,编写一个图形化的界面要费去大量的劳动,过去传统的软件中有60%的程序是用来处理与用户接口有关的问题和功能的。

进入80年代后,随着Xwindow标准的提出,苹果公司图形化操作系统的推出,特别是微软公司Windows操作系统的普及,标志着图形学已经全面融入计算机的方方面面。

目前几个大的软件公司都在研究下一代用户界面,开发面向主流应用的自然、高效多通道的用户界面。

研究多通道语义模型、多通道整合算法及其软件结构和界面范式是当前用户界面和接口方面研究的主流方向,而图形学在其中起主导作用。

6、计算机艺术

现在的美术人员、尤其是商业艺术人员都热衷于用计算机软件从事艺术创作。

可用于美术创作的软件很多,如二维平面的画笔程序（如CorelDraw,Photoshop,PaintShop）、专门的图表绘制软件（如Visio）、三维建模和渲染软件包（如3DMAX,Maya）以及一些专门生成动画的软件（如Alias,Softimage）等,可以说是数不胜数。

当然,传统艺术的一些效果也是上述软件所不能达到的,比如钢笔素描的效果,中国毛笔书法的效果,而且在传统绘画中有许多个人风格化的效果也是上述软件所无法企及的。

然而图形学工作者们是不甘失败的,就在真实感图形学如火如荼发展的同时,模拟艺术效果的非真实感绘制（NPRNon—PhotorealRendering）也在逐渐发展。

钢笔素描是非真实感绘制的一个重要内容,目前仍然是一个非常活跃的研究领域。

1.3计算机图形学网络教学特点及发展

计算机图形学精品课程网站的教学属于网络教学，由于网络具有远程、实时、异步、海量信息的特点，因此，跨时空、大信息量、交互性和个性化，是网络教学的主要优势；丰富的信息资源和方便的获取方式是网络教学的主要标志。

网络教学资源包括按照一定的教学目标、网络教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境，教师与学生在地理空间上的分离，其具有以下特点。

1.信息传递的远程性

Internet是个连接着世界各地的巨大网络，它突破了时间和空间的限制，任何学习者无论身处何时何地，只要通过网络就能获得教学信息。

2.教学的交互性

通过网络，教师和学习者可以及时地交换信息。

这样，一方面，利于学习者学习，另一方面，有利于教师教学，使教和学互相促进，达到良好的教学效果。

3.信息共享性

任何信息一旦上网，就能被全球的用户所接收。

对学习者来说，网络资源的共享性，一方面，使他们能够最大限度的占有教学资源，有利于开阔他们的视野；另一方面，有利于他们正确地理解和整合教学信息，因为他们可将相关的教学信息进行对比、对照，取长补短，以促进学习。

4.学习的个别化

在网络教学资源中，学习者的学习可以不再受课时和教学进度的限制，他们可以根据自己的情况，自主地确定学习内容和学习进度，根据自己的时间安排各学科学习的时间。

学习者能与教师共享各种信息知识资源，教学的时空扩展后，学习者可以在Internet上就某一教学内容向自己欣赏的老师请教，展开讨论，以求个别指导，实现个别化学习。

因此，基于网络的教学是以学习者为中心的．学习者对自己的行为负责，学习是一种高度个人化的行为。

5.教学的时效性

在网络教学资源中，学习者通过网络接收的教学信息既可以是实时的，也可以是非实时的。

一方面，有利于学习者及时地接受学习信息，另一方面，它支持学习者的重复信息，保证学习效果，故带有很强的实效性。

网络教学资源的建设决不是教学手段和教学方式的变化，而是要推动人才培养模式的变革，不是把书本内容电子化和把音像教材数字化，其内容和形式必须发挥网络的特点和优势，进行教学资源的再设计和开发，不能仅仅停留在内容或教学资源的分析上，应该以系统的观点，从过程的角度分析网络课程的活动和实施过程，也就是对网络课程的教学过程进行分析，使之符合学习规律，体现教学活动过程，具有远程性、交互性、共享性、适应性和时效性等基本特征，能够促进学生的有效学习。

第2章精品课程网站需求分析

2.1

精品课程网站的建设可以响应国家的号召，它的最终目的是提高教学质量。

精品课程建设工程的适时推出，不仅具有极强的针对性，还是一个具有战略意义的重大举措。

它是一项以点带面的改革，即以精品课程建设为突破点，着力打造一批具有时代特征的高水平课程；以整体教学内容改革为面，推进高校教学质量的全面提升。

我系为了更好的办学，提高系里面计算机图形学的知名度，为老师和学生提供一个友谊的桥梁，增加同学们对计算机图形学的了解，建构计算机图形学精品课程网站。

计算机图形学知识是纯理论的知识，如果通过传统的老师在课堂上授课的方式来讲授图形学知识，就会很枯燥，可能会达不到预想的授课的效果。

现在通过建设计算机图形学网站，就可以解决枯燥乏味的问题。

并且，在网站上有生动的图形演示、flash动画、师生在线交流、教学课件等。

与传统的教室授课方式相比，网络教学更具有优势。

尤其是在计算机较难较抽象的理论知识的讲解方面。

传统的授课方式比较直白、枯燥，难于理解。

而通过网络教学可以很大程度的上的解决这方面的问题，并且还有自己本身的优点。

网络教学可以通过实例图片、视频等多媒体材料，展示丰富的效果，来增加讲解理论知识的生动性，让学习者更直观的学习知识，更容易理解和掌握知识。

通过网站进行网络教学，还可以通过在线交流，在线问答等方式增加学习知识时的互动性，也可以及时解决遇到的问题，当然了，这些交流不只是限于学生和老师之间。

此外，网站还可以提供教学课件、教学录像下载。

另外一个优点是：

理论上网络教学不受地域限制。

计算机图形学精品课程的基本任务是在计算机图形学基本原则指导下，建立方便的在线浏览计算机图形学方面的知识和在线管理一些图形学方面的科学资料，通过师生互动环节提高学生计算机图形学方面的专业知识。

积极开发科技信息资源，及时、有效地提供图形学方面的分享和利用,给各个科研部门提供一个标准化的、规范化、网络化的科研成果信息交流的平台。

高度利用科研成果，提高我国的科技发展。

根据可行性研究的结果，分析现有情况和问题，针对在校老师和学生的需求，决定采用B/S层次结构，将计算机图形学系统分为两个子系统，即在线计算机图形学知识浏览系统和师生互动系统。

其中，在线计算机图形学知识浏览子系统的功能是给学生提供一些关于计算机图形学发面的技术支持及一些图形学方面的文档和视频供学生下载及学习，他以网站形式体现，主要实现计算机图形学师资队伍概况的介绍、计算机图形方面的课程描述和一些关于图形学方面的科技文章及视频资源，学生进入网站后可以根据自己的需要很方便的从网站导航处访问到。

师生互动是采用论坛的形式实现师生间的交流的。

系统的功能是通过计算机网络将客户端与服务器数据库相连，学生通过在线提出问题，老师在线回答问题或在线提供一些关于图形学方面的资料。

第3章精品课程网站设计

3.1精品课程网站总体设计

3.1.1网站建设流程设计

根据需求分析，计算机图形学精品课程网站可以分为：

师资信息、在线计算机图形学知识浏览和师生互动两个功能模块。

当学生打开网站首页时就可以浏览师资信息、计算机图形学知识的浏览。

当登录到师生互动的论坛时，就可以提出自己的问题，或解答别人提出的问题。

退出时会进入论坛首页。

网站流程图如下图：

图3-1网站主流程图

由于在线交流业务逻辑比较复杂，为了对其进行详细说明，因此将其提取进行详细描述，如下图所示：

图3-2在线互动论坛流程图

3.1.2网站建设选用的编程语言

本站选用的编程语言是Asp。

Asp为Active server pags （动态服务器页面）的简称。

ActiveServerPages主要就是Scipts脚本环境，主要结合的是VBscript脚本。

它是Microsoft公司推出的用于Web应用开发的一种编程技术。

因其简单的语法和嵌入HTML的编辑方法在很短的时间内便取得了巨大的成功，成为Windows平台上Web开发技术的霸主，在当时地位难以动摇。

虽然ASP技术取得了极大的成功，但是随着PHP，JSP的技术的出现，ASP的王者地位受到了严峻的挑战。

Asp的开发、维护快速简便，编程语言通用，多种功能强大的内置对象和组件，而且与