计算机图形学与图形图像处理技术及应用探析

汪晓飞 杨晓玲

摘要：本文简要介绍了数字媒体对动画设计的影响，并讨论了数字媒体技术在中国动画设计中的应用关于在新形势下如何促进我国动画设计进一步发展的建议。笔者认为计算机图形学不仅是一门理论科学，而且是一门实践性很强的学科，本文为笔者的个人见解，希望为相关领域的发展提供一定的帮助。

关键词：计算机;图形图像;数字媒体

中图分类号：TP391  文献标识码：A     文章编号：1007-9416（2020）06-0000-00

0引言

在信息技术发展的基础上，数字媒体的技术逐步应用于各行各业，以此实现了信息技术共同化。动漫设计与制作作为新兴产业的支撑，中国信息产业的发展，是由数字化带来的不同技术支撑，媒体在发展过程中，数字媒体在动画设计中的应用制作与中国动画产业的兴衰有着密切的关系。因此，探讨数字媒体与动画设计的关系对中国动漫产业健康发展有着一定的促进作用。

1 图像处理中的应用与技术

说到图像处理，我们不得不提到的一个方面，就是“小波”。在20世纪80年代早期，受到两方面思想的影响，纯数学和应用数学。他们使用法语单词ondelette，意思是“小浪”，很快被翻译成英语“波”，即为“小波”。小波得到了发展，且它独立于多个方面，如数学、量子领域物理、电气工程、地震地质和医疗技术等。小波是一种强大的统计工具，现在大量的应用程序，通常都会使用小波。物理学的许多领域都看到了这一点，范式转换，包括分子动力学、天体物理学、密度矩阵定位、地球物理学，光学、湍流和量子力学[1]。

图像处理也随着小波的出现与应用，发生了变化，例如：血压、心率和心电图分析，蛋白质分析、气候学、一般信号处理、语音识别、计算机图形学和多重分形分析。小波的一个用途是压缩数据，像其他变换一样，小波转换可用于转换数据，然后对转换后的数据进行编码，从而有效地压缩。

关于FBI指纹压缩，大家都知道指纹验证是最可靠的个人识别方法，它在法医和民用应用中都拥有非常重要的作用。从1924年到今天，美国联邦调查局已经收集了大约3000万套指纹，档案馆主要由墨迹构成纸牌上的印象，传真扫描，鼓励在执法部门中传播，但数字化质量往往很低，因为许多管辖区正在试验与数码存储的印刷品并不兼容，最近，数据格式之间的转换成了一个问题，这个问题导致了对刑事司法的困难加深。对于上述情况，数据存储问题是重点，指纹图像在分辨率为每英寸500像素，256级灰度按像素缩放信息，通常情况下一个指纹700000像素，需要大约0.6MB的存储空间，那么，双手需要大约6兆字节的存储空间，所以把聯邦调查局目前的档案数字化会导致大约200兆字节的数据，存储这些未压缩图像的成本很明显很高，所以数据的压缩对于降低这些数字来说是非常重要的，为了在实践中建立这样一种工作制度，我们必须能够使用尽可能少的位元，必须有快的从手指中提取基本数据的算法进行扫描，然而小波就可满足这两个条件。

计算机与人类视觉，在20世纪80年代初，大卫？马尔开始在麻省理工学院的人工智能人工视觉实验室对于机器人进行了研究，他是人类视觉系统的专家，马尔认为建立视觉的科学基础，然后发展他说推动的工作算法是一个不错的解决方案。马尔的理论是人类视觉系统中的图像处理，有复杂的层次结构，包括层层处理，在每个处理级别上视网膜系统可以提供一种视觉，具体表在以几何的方式逐步缩放，伊斯争论取决于强度变化的检测，他认为强度变化发生在图像中缩放，以便对其进行最佳检测，我们需要使用不同大小的运算符，他的理论上强度的突然变化会产生一个峰值或图像一阶导数的波谷，这两个假设一个视觉过滤器有两个特征：它应该是一个微分算子，应该能够被调谐到任何需要的动作规模。Marr算子是一个小波，也就是今天的“Marr小波”。

2 数字媒体技术的内涵

数字媒体是指以数字形式存在的传播媒介，它是基于数字的以屏幕为信息载体的技术，目前，数字电影、互联网、媒体、数字电视、数字报纸等，都可以称为数字媒体，与传统的大众媒体，数字媒体的传播相比，它可以大大增强互动性和数字化沟通。数字媒体技术可以打破时间、空间和媒体的限制，并且在动画作品中更直接地表达创作者的思想。目前，数字媒体技术结合了计算机图形学、计算机网络技术、通信技术、二维动画、三维动画等多方位内容。数字媒体技术在动画设计与制作中的作用是更改表演形式，在新的媒介艺术时代，它有着多种形式，手机、电影、速写、数字动画电影与电影有着密切的联系。对于数字艺术来说，其兼容性、共享性和开放性的特点发生了巨大的变化，在与大众传媒、信息产业、电信等行业的沟通中，传统的沟通方式，实现了对传统领域的颠覆性变革工业，同时，它也使大众传播变得更加具体，新产业的分类对于信息技术来说，发展过程将对中国传媒业产生影响，逐步实现手机、收音机和互联网的集成，它拥有丰富的表达模式，通过数字媒体技术，动画设计和生产中有更多的新材料、新工具，极大地丰富了媒体的艺术语言，目前，许多动画作者在通过软件的应用来设计他们想要的东西，例如，如果将照片导入软件，可以获得相机拍摄不到的效果经过一定的处理，还可以通过元素叠加获得新的动画图像，以此来拓宽内容的表现空间，与传统艺术形式相比，传统艺术受到时间、材料等载体的制约，但是随着计算机技术的发展，拓展了艺术的表现空间，此外，还可以生成空间和时间的图像来实现宏观或微观图像，提高创作效率。一部完整的动画作品的工作量是非常大的，甚至几分钟的动画也需要一百多个技巧才能达到成品，为了确保在规定的时间内完成未完成的工作，随着时间的推移，设计师必须提高他们的生产效率。但是数字媒体技术的使用，可以帮助设计人员通过软件和保证画作呈现质量，使国产动画制作更加信息化，更加的高效。数字媒体效应增加国内生产动画有效地为观众带来更多的观看选择，为动漫产业的稳步发展打下了一个基础[2]。

3 数字媒体技术在动画设计与制作中的应用

数字媒体技术在二维动画设计与制作中的应用，与传统动画设计制作技术相比，数字化媒体技术本身对于二维的设计和制作有一定的优势，首先，在利用数字媒体技术设计和制作动画时，设计人员通常以关键帧为主要特征，显示屏为一般设备根据完成的关键帧就可以自动生成，像往常一样，动画的中间画面会与动画人物同时生成，清晰的灵敏度和反射速度是它所共同具备的。其次，在自动化设计，数字媒体技术为文字的线条色彩提供便利，这也很容易掌握，设计师只需点击图像的自动处理，系统就会自动生成所需的图片。因此，在教学中，教师可以充分发挥这两方面的优势，引导学生进行色彩设计与卡通人物的动作，数字媒体技术在三维动画设计与制作中的应用动画，在数字背景下，二维动画与三维动画有很大的不同，二维动画主要是通过简单的线条来描述物体，而三维动画则更为复杂，包含视觉效果、灯光效果等，随着数字媒体技术、三维动画的设计与制作已经取得了非常突出的成就，在技术、水平等方面的发展，三维动画设计和制作已经可以解决非常复杂的过程，包括对象设计、模型构建、照明设计、关键帧设置、三维动画设计制作、数字媒体等各个环节的动画制作的技术具有非常重要的作用[3]。

4 数字环境下动画设计与制作的发展建议

媒体时代它不能太依赖科学技术，利用先进科学科技是可以给观众带来更多视觉效果的感觉，但如果过度使用的话就会直接影响性能质量的设计理念，违背了动画的最初意义，观众也会失去兴趣。因此，设计师不能依赖科学，在创作技术上，要坚持动画设计的本质，保持平衡介于商业和艺术之间，从而保证动画的质量和視觉效果，保护国产动画的可持续发展，动画设计与制作应充分利用数字媒体技术，培养社会需要的动画人才。在课堂教学中，学生的能力与操作和技术应用是重点，我们只要坚持理论整合，结合实际教学，就可以提高学生的技术应用水平。在动画设计与制作课程的设置与选择上，不仅应该考虑，关于新的数字媒体技术的应用也应该加大注意，特别是新技术的研究和推广要跟上时间，在实际教学过程中，动画基础知识需要加强，课程设置要注意突出重点，突出学生的技术应用能力论，使动漫人才过程中具有巨大的发展潜力和适应各种工作的能力要求。加强政府在动漫设计发展中的推动作用，发挥政府宣传作用，鼓励动漫设计师要拓宽制作范围和思维方式，使动画作品更加贴近生活。随着信息技术的飞速发展和全球化进程的加快，动漫市场的竞争越来越激烈，政府部门需要协调供需矛盾，改善市场经济体制，有利于动漫产业的健康发展。在目前，供需不平衡，为了改变现状政府必须加强打击盗版的力度，坚决捍卫原创知识产权以及动漫产权，采取法律措施支持动漫产业发展，以此来促进中国动漫产业持续健康发展。

5结语

综上所述，计算机图形学与图形图像处理技术发挥着很重要的作用，不论缩短生产时间还是提高产品质量精准或者优化产品的特效，希望本文能为科学发展尽绵薄之力。

参考文献

[1]安晓亚.空间数据几何相似性度量理论方法与应用研究[J].测绘学报，2013，42（1）：157.

[2]林凤宜.SCL教学法在《Photoshop图形图像处理》教学中的应用[J].考试周刊，2013（6）：124-125.

[3]张伟杰.基于PG模型的偏振特性视景仿真技术研究与实现[D].北京：中国科学院大学，2018.

收稿日期：2020-04-25

作者简介：汪晓飞（1981—），男，四川成都人，博士，副教授，研究方向：图像处理。