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數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文1

關(guān)鍵詞：三維可視化、IMAGIS、三維建模、紋理、場(chǎng)景

一：論述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和航空航天計(jì)算的發(fā)展，測(cè)量工作的領(lǐng)域有可很大的拓展，由傳統(tǒng)測(cè)繪向地理信息系統(tǒng)，地圖一般是指反映2維信息，對(duì)高程方面只是用數(shù)字來表示，現(xiàn)已不滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)信息方面的需要，現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)，不僅僅是能反映其平面位置，還要求需要其更多的信息。三維可視化技術(shù)的到來，為我們提供了更大的平臺(tái)，既能滿足常規(guī)測(cè)繪的需求，又?jǐn)U大了市場(chǎng)，滿足社會(huì)上的各種地理信息需求。

二：《IMAGIS（三維可視化地理信息系統(tǒng)）》在水電工程中的應(yīng)用

可視化技術(shù)是指計(jì)算機(jī)生成的一種實(shí)時(shí)3維空間。它主要提供一種模擬現(xiàn)實(shí)的或虛擬現(xiàn)實(shí)的操作環(huán)境，使用戶具有防佛置身在現(xiàn)實(shí)世界一樣的臨境感。利用三維可視化技術(shù)，首先要選用一個(gè)比較適合于自己行業(yè)的特點(diǎn)的軟件，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一些工作是比較現(xiàn)實(shí)的，以適普公司的《IMAGIS（三維可視化地理信息系統(tǒng)）》為例加以說明水電工地在三維可視化技術(shù)方面應(yīng)用。

（一）：首先是數(shù)字高程模型（DEM）的獲取，建立真實(shí)的地形地貌。

要實(shí)現(xiàn)真實(shí)的地形地貌，一般是通過航空攝影、紅外線攝像、無人飛機(jī)攝影等等，進(jìn)行全數(shù)字測(cè)圖，從而獲得整個(gè)的地區(qū)的數(shù)字高程模型DEM和正射影像圖，這是進(jìn)行三維可視化技術(shù)的關(guān)鍵要素，也是全數(shù)字成圖的成果。如果對(duì)一些小范圍的工地或沒有航空攝影數(shù)據(jù)的工地，也可以通過對(duì)整個(gè)工地地形圖的高程點(diǎn)的提取，通過CASS或地理信息系統(tǒng)開發(fā)軟件MapGIS軟件來建立DEM，并進(jìn)行渲染后，輸出為*.DXF的格式，最終獲得地形電子沙盤。用下圖為三峽工地2002年DEM。

（二）：地面建筑物的建立

1：基于航測(cè)數(shù)據(jù)的地面建筑物的建立

利用全數(shù)字進(jìn)行測(cè)圖，轉(zhuǎn)存了*DXF格式，并在AutoCad中編輯，將坐標(biāo)點(diǎn)和其他多數(shù)的數(shù)據(jù)刪除，所有的線條改為同一個(gè)層，保存了一個(gè)文件，將其導(dǎo)入《IMASIS》系統(tǒng)來進(jìn)行建模。《IMASIS》系統(tǒng)提供了一套建立復(fù)雜三維形體的有效手段，編輯調(diào)入的線條，是其封閉，并對(duì)線條的海拔高度進(jìn)行調(diào)整，為不同的線條賦予不同的高度后就可以使用三維建模功能來建立一些較為復(fù)雜的形體，其建模方法主要有以下幾種：

三維建模：選擇建模的線條，利用其在不同的高程面，有不同的閉合線條，逐個(gè)進(jìn)行選擇，然后確定，就可以利用這些不同的閉合線條來形成三維實(shí)體。

旋轉(zhuǎn)建模：將實(shí)體以旋轉(zhuǎn)方式插值來建立復(fù)雜三維形體

鏡像建模：用于實(shí)體鏡像的建模

人工創(chuàng)建建筑物：先用鼠標(biāo)右鍵選擇地面建筑物的輪廓線，輸入建筑物的高度后建立的三維模型

自動(dòng)創(chuàng)建建筑物：系統(tǒng)根據(jù)地面輪廓線的建筑高度屬性自動(dòng)生成建筑物。

用房頂線和DEM創(chuàng)建建筑物：系統(tǒng)根據(jù)量測(cè)出的房頂面的線條和DEM自動(dòng)計(jì)算建筑物的高度并生成建筑物。

下圖為在該軟件下制作的長(zhǎng)江三峽永久船閘三維模型

2：基于其他2維矢量數(shù)據(jù)的三維建模

對(duì)于一些單位沒有使用全數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)的而言，可以在AutoCad或者3d Max等三維軟件來建模，建模是注意將對(duì)數(shù)字圖進(jìn)行分幅，逐個(gè)調(diào)入，以提高在3D環(huán)境下的建模速度。實(shí)際上，從建模而言，在AutoCad環(huán)境下所作的建模最為準(zhǔn)確，操作也比較便利，可以準(zhǔn)確無縫的導(dǎo)入到《IMASIS》系統(tǒng)中。該系統(tǒng)能夠?qū)Χ鄬?duì)數(shù)據(jù)格式能夠識(shí)別，可以最大化的利用多種手段來進(jìn)行建模，提高工作效率，建模的方法方法很多，就不一一說明了。右圖為三峽某壩段在AutoCad中的三維圖。對(duì)于用其它軟件建立的模型導(dǎo)入到《IMASIS》系統(tǒng)辦法需要注意的是：

（1）數(shù)學(xué)坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系的不統(tǒng)一；（XY顛倒）建議用AutoCAD進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

（2）AutoCAD轉(zhuǎn)出的DXF數(shù)據(jù)的原點(diǎn)坐標(biāo)沒有清除導(dǎo)致的圖形不顯示，用兩種方法進(jìn)行處理。

A：建議在AutoCAD里進(jìn)行復(fù)位輸出消除（0，0）對(duì)數(shù)據(jù)的影響；

B：在IMAGIS里面刪除0層后存盤復(fù)位；

（3）AutoCAD的體填充數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；

首先用3DMAX打開AutoCAD的13DWG數(shù)據(jù)；

然后存成3DS格式的數(shù)據(jù)；

最后在IMAGIS里“工具/imagis與3ds的相互轉(zhuǎn)換”中將3DS轉(zhuǎn)成可識(shí)別的格式；

注意：數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)不會(huì)受到影響，如果出現(xiàn)IMAGIS編輯不習(xí)慣的可以轉(zhuǎn)到3DMAX

（三）：建筑物紋理的粘貼

對(duì)各種導(dǎo)入的《IMASIS》系統(tǒng)中的三維建筑物賦置其紋理，是建立三維可視化效果非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)真實(shí)景觀的重要的手段。首先需要說明，什么是紋理，就是對(duì)建筑物進(jìn)行實(shí)際的照相而獲得的照片，貼紋理就是把這些照片賦置給通過計(jì)算機(jī)而建立建筑物的各個(gè)面。貼紋理的方式有三種，一般紋理、平鋪文理和透明文理。

1：一般紋理：選擇要貼圖的實(shí)體，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷選擇的實(shí)體是否可以進(jìn)行貼圖，如果選擇有效，就會(huì)談出一個(gè)文件選擇對(duì)話框，可以進(jìn)行貼圖了，選擇文件就可以進(jìn)行貼圖了。

2：透明紋理：可用于樹木、廣告牌的紋理粘貼，粘貼后顯示的紋理可以將某種顏色透明而只顯示其他的部分。

3：平鋪紋理可用于草坪、地面等重復(fù)紋理的粘貼，使用一張不大的圖像，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)置的參數(shù)將該圖片平鋪滿整個(gè)區(qū)域。

（四）：三維場(chǎng)景的合成，通過建筑的數(shù)字高程模型DEM和地面建筑物來構(gòu)建場(chǎng)景

這個(gè)系統(tǒng)的最大的優(yōu)點(diǎn)是，可以對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。將一個(gè)個(gè)單獨(dú)用IMAGIS做好的復(fù)雜的三維模型添加到IMAGIS文件中，在加入數(shù)字高程模型（DEM），進(jìn)行整個(gè)模型的合成，在整個(gè)視圖中可以任意縮放、平移、角度旋轉(zhuǎn)，時(shí)時(shí)的顯示結(jié)果。對(duì)不同的數(shù)據(jù)類型可以分層顯示，在整個(gè)場(chǎng)景中，顯示你需要的建筑物。還可以對(duì)三峽場(chǎng)景采用真彩色渲染，可實(shí)時(shí)進(jìn)行明暗變化、色彩變化、3D實(shí)體的光源效果分析等，另外還可以進(jìn)行按指定的路線進(jìn)行飛行，輸出動(dòng)畫等。下圖為合成后的三峽工地一角

（五）：數(shù)據(jù)庫的建立

該系統(tǒng)與其他三維軟件的最大的區(qū)別是，具有數(shù)據(jù)管理功能，在整個(gè)三峽壩區(qū)，具有很多的建筑物，對(duì)這個(gè)建筑物的管理也是很要重要的。通過建立整個(gè)場(chǎng)景中的建筑物數(shù)據(jù)庫，就可以查詢到每個(gè)建筑物的信息，并可以對(duì)建筑物屬性進(jìn)行編輯、查詢、瀏覽、統(tǒng)計(jì)分析等，建立數(shù)據(jù)表后，不僅可以動(dòng)態(tài)修改表的結(jié)構(gòu)，增加、刪除記錄等，而且可以動(dòng)態(tài)的增加數(shù)據(jù)類型功能，便于有效的管理。

（六）：成果的輸出

整個(gè)三峽可視化系統(tǒng)的建立，不光為了自己使用、查詢信息，很重要的一項(xiàng)就是信息，能夠讓更多的使用戶用及傳播。《IMASIS》系統(tǒng)利用專門的模塊《3D Browser》來實(shí)現(xiàn)的。《3D Browser》是一套海量數(shù)據(jù)三維景觀透視漫游軟件，利用正射影像圖和DEM數(shù)據(jù)，重建真實(shí)的地形地貌，并導(dǎo)入已完成的建筑物，生成逼真的三峽景觀，建立漫游線路，或者通過游戲手柄可以隨意的在整個(gè)場(chǎng)景中漫游，并可輸入為avi視頻文件，能夠在媒體上的播放。

三：結(jié)束語

三維可視化技術(shù)的迅速發(fā)展，已成為GIS的一部分，在測(cè)繪領(lǐng)域?qū)⒌玫匠浞值睦谩Ｔ谒姽こ淌┕ぶ须m然應(yīng)用的不是很多，但已是一個(gè)發(fā)展方向。三維可視化技術(shù)得到更多的利用，為工程施工更加真實(shí)、直觀、及時(shí)的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文2

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用到服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，然而，傳統(tǒng)的服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基于二維平面圖紙，具有設(shè)計(jì)效果不直觀、設(shè)計(jì)連續(xù)性差等缺點(diǎn)。另外，計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域的服裝穿戴模擬大多只能實(shí)現(xiàn)形態(tài)上的粗略模擬，缺乏精確性，不能滿足工業(yè)的參數(shù)化要求。鑒于此，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穿戴模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)的圖紙作為輸入，獲取其中的特征參數(shù)。由此構(gòu)造的三維立體服裝能較真實(shí)地反映出圖紙的設(shè)計(jì)效果，提高了模擬的精確性。同時(shí)，該系統(tǒng)能快速地將服裝穿戴到人體模型上，幫助設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)直觀的、連續(xù)的設(shè)計(jì)。

ス丶詞：

服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；穿戴模擬；精確性

ブ型擠擲嗪牛 TP391.41

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

英文標(biāo)題

Dressing simulation system for costume structure design

び⑽淖髡咼

MAO Gang1, HUAI Yan2, ZHOU Gang1

び⑽牡刂(

1. College of Computer Science, Sichuan University, Chengdu Sichuan610065, China;

2. Construction Survey and Design Institute, Yibin Sichuan 644000, China

英文摘要

)

Abstract:

The computeraided designing system has been widely used in the costume structure design; however, the traditional costume structure design is based on 2D planar drawing, and has some shortcomings. For example, the design effect is not intuitive and the design process is not continuous. In addition, most dressing simulations in the field of computer graphics can only achieve a rough result of morphology, lack accuracy and cannot meet the parametric requirement in the costume industry. Hence, in this paper, a dressing simulation system for costume structure design was designed and realized. The system, whose input was a standard drawing, got various kinds of characteristic parameters in the drawing. The threedimensional cloth constructed by these parameters can reflect the original design, which improves the accuracy of the simulation. At the same time, this system can put the costume on the human model quickly, which is able to help the fashion designer to work intuitively and continuously.

英文關(guān)鍵詞

Key words:

costume structure design; dressing simulation; accuracy

0 引言

各種各樣的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(如AutoCAD等)的應(yīng)用極大地提高了服裝設(shè)計(jì)效率。設(shè)計(jì)者能利用計(jì)算機(jī)快速地設(shè)計(jì)出參數(shù)化的平面結(jié)構(gòu)圖紙。然而，這種設(shè)計(jì)模式有個(gè)明顯的缺陷，即服裝的設(shè)計(jì)效果不能通過圖紙直觀地反映給設(shè)計(jì)者，往往需要設(shè)計(jì)者依靠自身的主觀經(jīng)驗(yàn)來聯(lián)想猜測(cè)。目前，計(jì)算機(jī)服裝穿戴模擬的方法有以下幾種：1）先基于手繪界面建立平面服裝草圖；然后在草圖和3D人體模型（簡(jiǎn)稱人體模型）表面對(duì)應(yīng)的部位繪制有向線條；接著在這些線條基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)服裝的映射；最后完成穿戴［1］。2）用戶直接在三維空間中基于人體模型進(jìn)行服裝設(shè)計(jì)［2］。以上方法在操作上比較簡(jiǎn)便，但是它們只能實(shí)現(xiàn)主觀上、概念上的設(shè)計(jì)，缺少必要的精確性，無法滿足服裝工業(yè)設(shè)計(jì)的參數(shù)化要求。

針對(duì)上述問題，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的服裝穿戴模擬系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：1）模擬精確性高。系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)CAD圖紙作為輸入，完全基于圖紙中的各種特征參數(shù)進(jìn)行模擬，提高了模擬的精確性。2）使得服裝設(shè)計(jì)直觀明了。圖紙被立體化后穿戴在人體模型上較直觀地展示出服裝的設(shè)計(jì)效果。3）使得服裝設(shè)計(jì)一氣呵成。設(shè)計(jì)者利用該系統(tǒng)能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行穿戴模擬，使得設(shè)計(jì)過程連貫起來。4）操作簡(jiǎn)單。用戶的負(fù)擔(dān)很輕，整個(gè)過程僅需作一些標(biāo)記和拖拽。

1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)概述

本文的目標(biāo)是以服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖為輸入，通過平面建模提取特征參數(shù)，通過立體建模使服裝立體化，并將其映射到人體模型上，模擬出“穿戴”的效果，系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖紙建模是從服裝結(jié)構(gòu)平面圖文件（如CAD文件）中提取特征參數(shù)和拓?fù)湫畔ⅲ纬蓤D紙模型。網(wǎng)格建模是將圖紙模型網(wǎng)格化，形成網(wǎng)格模型。服裝縫合是對(duì)服裝網(wǎng)格模型進(jìn)行縫合，包括特征邊縫合、省縫合等，使服裝立體化，形成立體模型。筆畫投影將用戶的手繪輸入映射到人體模型上。映射是本系統(tǒng)的最終操作，旨在將服裝映射到人體模型三維空間，包括特征邊映射、網(wǎng)格映射等。

圖片

圖1 系統(tǒng)流程

1.2 圖紙建模

圖紙建模目標(biāo)是通過采樣圖紙邊界輪廓線（簡(jiǎn)稱邊界多邊形）構(gòu)造一個(gè)頂點(diǎn)序列，將抽象的拓?fù)湫畔⒑陀脩魳?biāo)記信息轉(zhuǎn)化為具體的、便于計(jì)算機(jī)處理的形式。

1.2.1 概述

圖2是女式上衣的右半身CAD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。由于本文的需要，在此引入特征邊和省的概念。

特征邊(trait)：服裝結(jié)構(gòu)中有特殊意義的邊，例如圖2中最左邊是后背豎中線，屬于特征邊。

省(dart)［3］：服裝術(shù)語，如果把省縫合起來，便能使相應(yīng)部位隆起，如前肩省、肚省。

圖片

圖2 服裝結(jié)構(gòu)圖原型

用戶需要通過AutoCAD界面在圖紙上標(biāo)記出所有的特征邊和省，并為每條特征邊設(shè)置方向和一個(gè)ID，為每條省設(shè)置一個(gè)ID。為了將用戶標(biāo)記的特征邊、省信息也加以保存，系統(tǒng)把是否為特征邊、是否為省、特征邊方向、特征邊ID和省ID當(dāng)做邊界多邊形采樣頂點(diǎn)的屬性來處理。這樣，圖紙建模實(shí)際就是采樣邊界多邊形上的頂點(diǎn)以及設(shè)置采樣頂點(diǎn)相應(yīng)屬性。

1.2.2 服裝圖紙模型

服裝結(jié)構(gòu)平面圖紙抽象為圖紙模型PВ在Pе諧了要保存用戶標(biāo)記信息外，還需要保存頂點(diǎn)的坐標(biāo)。故系統(tǒng)將服裝圖紙模型定義為如下結(jié)構(gòu)：

P={{x，y，tid，dirTag，did，cIndex}，dir}

其中：x和y為頂點(diǎn)坐標(biāo)；如果該頂點(diǎn)屬于一條特征邊，tidв糜詒4嫣卣鞅ID，否則為默認(rèn)值；如果該頂點(diǎn)屬于一條特征邊，dirTagв糜詒4嫣卣鞅叩姆較潁否則為默認(rèn)值；如果該頂點(diǎn)屬于一條省，didв糜詒4媸〉ID，否則為默認(rèn)值；如果該頂點(diǎn)屬于一條省，cIndexв糜詒4媸〉鬧行牡閽詎Pе械乃饕值；dirЪ鍬急囈綞啾咝蔚牟裳方向，為0表示順時(shí)針方向，為1表示逆時(shí)針方向。

該模型將用戶標(biāo)記信息當(dāng)成頂點(diǎn)的屬性來處理，既能保存圖紙的基本拓?fù)湫畔⒑陀脩魳?biāo)記信息，又簡(jiǎn)化了采樣過程。

1.2.3 構(gòu)造

CAD圖紙中的圖元（如直線、曲線、多段線等）是以實(shí)體記錄的形式保存在CAD圖形數(shù)據(jù)庫中。CAD圖紙的采樣常需借助ObjectARX［4］來讀取圖形數(shù)據(jù)庫，對(duì)每個(gè)取出的圖元處理過程大致如下：

1）如果實(shí)體是多段線，則炸開該多段線。將炸開得到新實(shí)體（如直線、曲線）加入圖形數(shù)據(jù)庫里之后，繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)庫。

2）如果實(shí)體是直線，則取出直線的起點(diǎn)和端點(diǎn)，然后根據(jù)用戶標(biāo)記信息將點(diǎn)保存到Pе小＊

3）如果實(shí)體是曲線，則對(duì)曲線進(jìn)行等間距采樣，然后根據(jù)用戶標(biāo)記信息將曲線起點(diǎn)和端點(diǎn)以及采樣得到的中間點(diǎn)保存到Pе小

┑2期

毛剛等：面向服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的服裝穿戴模擬系統(tǒng)

┆撲慊應(yīng)用 ┑31卷

1.3 網(wǎng)格建模

服裝的圖紙模型準(zhǔn)確地描述了服裝結(jié)構(gòu)的輪廓形態(tài)和縫合信息，但是，該模型不能直接用于服裝操作、模擬及渲染。為了將服裝圖紙模型表示的信息完全融入到三維模型中，并且提供足夠的信息作后續(xù)操作。系統(tǒng)接著便對(duì)服裝進(jìn)行網(wǎng)格建模，以Pё魑三角化算法的輸入，對(duì)圖紙進(jìn)行網(wǎng)格化。

1.3.1 服裝網(wǎng)格模型

三角網(wǎng)格模型一般包括以下3類基本元素：頂點(diǎn)列表、邊索引列表和三角形索引列表。頂點(diǎn)列表是一系列孤立的頂點(diǎn)的集合；邊索引列表是一系列索引邊構(gòu)成的列表，其中每條索引邊由組成該邊的兩個(gè)頂點(diǎn)的索引構(gòu)成；三角形列表由一系列索引三角形構(gòu)成，每個(gè)索引三角形由組成該三角形的三條邊的索引構(gòu)成。即：網(wǎng)格模型可以表示為M={V，E，T}，其中V為頂點(diǎn)列表，E為索引邊列表，T為索引三角形列表。故系統(tǒng)將服裝網(wǎng)格模型定義為如下結(jié)構(gòu)：

C={M，D，Tr}

其中：M是網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，D是省集合，Tr是特征邊集合。И

該模型主要表達(dá)了如下幾類數(shù)據(jù)信息：首先，服裝的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得以完整表達(dá)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在本文后續(xù)的模擬穿戴和操作、服裝呈現(xiàn)中都是必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；其次，服裝的空間信息得以表達(dá)，利用這些信息才能對(duì)服裝的三維形態(tài)加以呈現(xiàn)；最后，該模型表達(dá)了服裝結(jié)構(gòu)中的用戶標(biāo)記信息，這些信息為服裝結(jié)構(gòu)處理及穿戴模擬提供了必要的數(shù)據(jù)支持。

1.3.2 網(wǎng)格化和邊界裁剪

在該階段，用帶約束Delaunay三角化算法［5］對(duì)PЫ行處理，得到圖紙的初步網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。圖3(a)是Delaunay算法對(duì)PЫ行初步處理后的結(jié)果。可以看出算法會(huì)在邊界多邊形內(nèi)部和外部都進(jìn)行剖分，在多邊形內(nèi)部，算法會(huì)細(xì)化生成許多新點(diǎn)，而在外部不會(huì)細(xì)化。因此，初步三角化之后還需要裁剪掉邊界多邊形外多余的三角形，即邊界裁剪。

如何去掉這些多余的三角形？本文采用的方法是判斷每個(gè)三角形的重心是否在圖紙多邊形內(nèi)。如果在邊界多邊形內(nèi)，則保留該三角形；如果不在，則刪除。值得注意的是，不應(yīng)該刪除三角形的任何頂點(diǎn)。邊界裁剪完成后的效果如┩3(b)所示。

1.4 服裝縫合

服裝想要立體化，就需要被縫合，省縫合是其中一種情況，另外，某些特征邊（例如前肩線和后肩線）也需要縫合。簡(jiǎn)單而言，縫合就是將待縫合的兩條邊上的所有頂點(diǎn)依次合并起來。

服裝縫合包括省縫合和特征邊縫合，就處理過程而言，兩者沒有本質(zhì)區(qū)別：第一步，依次取出兩條邊上的頂點(diǎn)，組成頂點(diǎn)對(duì)Аv1,v2〉。如果兩條邊上的頂點(diǎn)數(shù)不一致，頂點(diǎn)無法依次配對(duì)，便會(huì)導(dǎo)致在網(wǎng)格曲面中形成“空洞”或“分叉”。對(duì)點(diǎn)較少的邊進(jìn)行“分裂”操作，生成一定數(shù)量的新點(diǎn)使兩條邊的頂點(diǎn)數(shù)一致，便能解決這個(gè)問題。第二步，依次“合并”這些頂點(diǎn)對(duì)。因此，服裝縫合的關(guān)鍵問題便是如何實(shí)現(xiàn)分裂和如何實(shí)現(xiàn)合并。

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圖3 網(wǎng)格建模各階段效果

1.4.1 分裂

分裂操作的目標(biāo)是在原有邊上新建一個(gè)頂點(diǎn)，把原有邊拆分成兩條新邊。假設(shè)原有邊為e，實(shí)現(xiàn)過程如下：

1）在e上新建一個(gè)頂點(diǎn)v。

2）遍歷網(wǎng)格結(jié)構(gòu)找出包含e的所有三角形ti，對(duì)每一個(gè)三角形執(zhí)行如下操作：И

①取出ti的另外兩條邊，分別與v構(gòu)建新三角形，并把這兩個(gè)新三角形加入網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中；オ

②將ti刪除；

③Ыe刪除。オ

1.4.2 合并

合并操作的目標(biāo)是創(chuàng)建新的頂點(diǎn)代替以前的兩個(gè)舊點(diǎn)，并在新點(diǎn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建新的三角形及邊代替以前的舊三角形及舊邊，如圖4所示。假設(shè)欲合并的兩個(gè)點(diǎn)分別為v1Ш酮v2В實(shí)現(xiàn)過程如下。

1）遍歷網(wǎng)格結(jié)構(gòu)找出包含v1Щ虬含v2Щ蛄降愣及括的三角形tiВ邯

①如果ti同時(shí)包含v1Ш酮v2В那么設(shè)tiУ牡諶個(gè)頂點(diǎn)為Иv0，并判斷v0的鄰接三角形列表；オ

②如果包含v0У娜角形數(shù)目小于1，則預(yù)刪除該頂點(diǎn)；否則，在沒有創(chuàng)建新頂點(diǎn)的情況下，創(chuàng)建新頂點(diǎn)vnВ繼續(xù)下面的操作。

2）取出tiе脅話含當(dāng)前點(diǎn)（v1Щ顙v2В┑哪翹醣擼與vnЧ菇ㄐ氯角形，并加入網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中。

3）預(yù)刪除tiе杏氳鼻暗悖ív1Щ顙v2В┫嗔誚擁牧教醣摺＊

4）預(yù)刪除tiА＊

5）將當(dāng)前頂點(diǎn)（v1Щ顙v2В┰ど境。

6）遍歷結(jié)束，將所有預(yù)刪除的元素（頂點(diǎn)，邊，三角形）作實(shí)際刪除。

上文提到的預(yù)刪除是指在算法執(zhí)行的時(shí)候，因?yàn)橐恍┰財(cái)y帶的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息在后續(xù)過程可能需要使用，所以不能立即刪除，只能作刪除標(biāo)記，待整個(gè)過程執(zhí)行完畢再進(jìn)行實(shí)際刪除。

1.4.3 縫合效果

圖5是網(wǎng)格縫合示意圖，縫合前后1.3.1節(jié)中的集合Cе械畝サ闋標(biāo)都是基于圖紙的，它們相對(duì)于人體模型坐標(biāo)系是沒有意義的。但是，頂點(diǎn)之間的距離相對(duì)于人體模型坐標(biāo)系是有意義的,并且這也是還原服裝的3D效果的關(guān)鍵所在。圖中每條邊的長(zhǎng)度都已經(jīng)合理地繼承于原始圖紙，當(dāng)把所有的邊還原為真實(shí)的長(zhǎng)度時(shí)，服裝的形態(tài)就會(huì)立體化。

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圖4 頂點(diǎn)合并

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圖5 網(wǎng)格縫合

1.5 筆畫投影

1.5.1 筆畫模型

筆畫在形態(tài)上看起來和曲線相似，但是它們?cè)谟?jì)算機(jī)中的表示方法是完全不同的。曲線是定義在幾何空間的連續(xù)點(diǎn)集，它可以由數(shù)學(xué)方程精確描述，而筆畫在計(jì)算機(jī)中是由一系列采樣點(diǎn)及連接直線段組成的。本文中定義筆畫模型S為：オ

S={Pt，L}

其中：Pt是筆畫線路上的采樣頂點(diǎn)的有序集合，L是筆畫線路上前后兩點(diǎn)組成的線段的有序集合。И

1.5.2 人體網(wǎng)格模型

類似于服裝網(wǎng)格模型，人體網(wǎng)格模型也包括V列表、E列表和T列表，不同的是，人體網(wǎng)格模型中應(yīng)該包含一個(gè)筆畫列表S。系統(tǒng)定義S是為了同服裝網(wǎng)格模型中的Tr進(jìn)行配對(duì)，實(shí)現(xiàn)從特征邊到筆畫的映射。注意，S和Tr應(yīng)該是一一對(duì)應(yīng)的，例如肩膀處特征邊對(duì)應(yīng)肩膀處特征筆畫。為了盡量減輕用戶的負(fù)擔(dān)，整個(gè)系統(tǒng)只在人體肩部指定了兩條特征筆畫。系統(tǒng)將人體網(wǎng)格模型定義為：

B={M，S}

該階段的目標(biāo)就是將用戶手繪輸入的S投影到人體模型上。首先，用戶手繪輸入特征筆畫，然后，系統(tǒng)按照S的模型對(duì)筆畫采樣［6］，最后，將筆畫投影(即筆畫的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換［7］)到人體模型上。И

1.6 映射處理

系統(tǒng)最終步驟便是映射處理，即把服裝立體模型中所有頂點(diǎn)的坐標(biāo)映射到人體空間坐標(biāo)系中，完成穿戴。首先，將服裝肩部的兩條特征邊映射到人體模型肩部那兩個(gè)筆畫上，即特征邊映射；然后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)格映射；最后，完成穿戴。

本文有如下定義：如果三角形有兩個(gè)頂點(diǎn)已映射，那么可以根據(jù)這兩個(gè)頂點(diǎn)及邊長(zhǎng)完成第三個(gè)頂點(diǎn)的映射，稱第三個(gè)頂點(diǎn)處于可映射狀態(tài)；如果只有一個(gè)頂點(diǎn)或者零個(gè)頂點(diǎn)已被映射，那么暫時(shí)無法完成映射，稱不可映射狀態(tài)。

1.6.1 特征邊映射

特征邊映射是整個(gè)服裝映射的基礎(chǔ)，后續(xù)的工作必須在此基礎(chǔ)上進(jìn)行。如何方便快捷地建立從肩部特征邊到肩部筆畫的對(duì)應(yīng)關(guān)系？系統(tǒng)在特征筆畫和特征邊的起點(diǎn)處構(gòu)造了一個(gè)小方塊，用戶只需拖拽小方塊便能方便地進(jìn)行元素配對(duì)（例如特征邊縫合之前特征邊的配對(duì)以及特征邊映射之前的特征邊跟筆畫的配對(duì)），操作極其簡(jiǎn)單。

特征邊映射的過程如下：首先，用戶拖拽小方塊將特征邊和特征筆畫配對(duì)；然后，采取如下方法完成特征邊映射。

1）將特征邊的第一個(gè)頂點(diǎn)T.P0О湊帳(1)映射到特征筆畫的第一個(gè)頂點(diǎn)F.P0А＊

T.P0=F.P0+d×N0(1)

2）依次取出Tе械南叨斡攵サ愣元АT.pi－1pi,T.Pi〉,i=1,…,n，Ъ撲閬叨為T.pi－1piУ某ざ泉ltiВ循環(huán)執(zhí)行如下過程。

3）從特征筆畫的起點(diǎn)開始遍歷特征筆畫中的頂點(diǎn)，并迭代地記錄當(dāng)前頂點(diǎn)F.Pj與上一個(gè)頂點(diǎn)F.Pj-1，б來衛(wèi)奐蛹撲惚駛中線段長(zhǎng)度和lsВǔ跏薊為0）。如果lsУ某ざ卻笥詰鼻跋叨緯ざ泉ltiВ則可以映射特征邊中當(dāng)前點(diǎn)，按照式（2）計(jì)算其坐標(biāo)：

T.Pi=F.Pj+(ls－lti)×(F.Pj－1－F.Pj)+d×(Nj－1+Nj)В2）

當(dāng)前點(diǎn)映射完成后使ls=ls－ltiВ重復(fù)執(zhí)行2)，直到Tе興有頂點(diǎn)完成映射。

在式（1）和式（2）中，dП硎鞠低吃ど璧姆裝與人體模型的間距，Nj表示特征筆畫中頂點(diǎn)F.Pj所映射到的人體模型的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的單位法向量。

1.6.2 網(wǎng)格映射

網(wǎng)格映射的目標(biāo)是在特征邊映射的基礎(chǔ)上，逐步迭代地將服裝立體模型中的所有頂點(diǎn)的坐標(biāo)在人體模型空間坐標(biāo)系中確定下來，模擬出穿戴的效果。

在特征邊映射之后、網(wǎng)格映射之前的服裝網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，有一些頂點(diǎn)處于已映射狀態(tài)（如肩部特征邊上的頂點(diǎn)），還有一些處于可映射狀態(tài)（如肩部特征邊附近的點(diǎn)），更多的是處于不可映射狀態(tài)。

顯然，只能對(duì)處于可映射狀態(tài)的點(diǎn)進(jìn)行處理。對(duì)可映射點(diǎn)的處理其實(shí)是一個(gè)知二求一的過程：三角形T有2個(gè)頂點(diǎn)（設(shè)為P1和P2）已映射，已知3條邊長(zhǎng)分別為l1、l2和l3并且已知P1、P2在人體模型上的法向量n1、n2，求解另一個(gè)頂點(diǎn)P3，如圖6所示。И

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圖6 知二求一示意圖

首先，取n=n1+n2作為T所在平面的法向量。該方法最為簡(jiǎn)單，計(jì)算代價(jià)小，并且在絕大多數(shù)的情況下能得到很好的結(jié)果，其缺點(diǎn)是在模型表面曲率較大的地方，該法向量是不精確的；然后，利用式（3）求得P3：オ

P3=O+r×Unit［(P2－P1)×n］В3）

在這個(gè)公式中，O是以P1、P2為圓心，l1、l2為半徑的兩個(gè)球的相交圓的圓心，r為相交圓的半徑，Unit表示單位化。И

容易發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)格映射是持續(xù)知二求一的過程：首先利用已映射點(diǎn)，求可映射點(diǎn)；執(zhí)行完后，以前的可映射點(diǎn)變成已映射點(diǎn)，以前的不可映射點(diǎn)變成可映射點(diǎn)；接著執(zhí)行知二求一，直到網(wǎng)格中所有點(diǎn)都求出來，完成穿戴。

1.6.3 映射策略

每次迭代過程中都有許多可映射點(diǎn)，優(yōu)先選取哪些點(diǎn)進(jìn)行處理對(duì)最終的模擬效果有著顯著影響。因此，需要制定一個(gè)合理的頂點(diǎn)映射策略。本文采用如下策略：由于特征邊是最先進(jìn)行映射的，所以特征邊上的頂點(diǎn)的映射優(yōu)先權(quán)權(quán)值最高。很自然的，距離特征邊越近的點(diǎn)，權(quán)值越高，距離越遠(yuǎn)的點(diǎn)，權(quán)值越低。在對(duì)網(wǎng)格中的頂點(diǎn)進(jìn)行映射之前，先采用式（4）計(jì)算出每個(gè)頂點(diǎn)的權(quán)值。

Qv=∑ni=1qi×1.25(R－di)В4）

其中：R是一個(gè)常數(shù)；di表示當(dāng)前特征頂點(diǎn)集中第i個(gè)頂點(diǎn)到v的最短路徑長(zhǎng)度，qi是該特征頂點(diǎn)的權(quán)值。從式（4）可以看出，權(quán)值的計(jì)算按特征頂點(diǎn)vi到當(dāng)前頂點(diǎn)的距離按指數(shù)衰減計(jì)算而來。其中R表示衰減半徑，當(dāng)距離大于R時(shí)，vi對(duì)v的權(quán)值影響甚微。オ

在計(jì)算完所有非特征頂點(diǎn)的權(quán)值后，按權(quán)值大小把頂點(diǎn)放入隊(duì)列Q中，對(duì)隊(duì)列Q執(zhí)行如下操作：取出隊(duì)列的第一個(gè)頂點(diǎn)，采用前面介紹的網(wǎng)格映射方法進(jìn)行映射，如果映射失敗（即不滿足映射條件），將該頂點(diǎn)放到隊(duì)列尾部；重復(fù)上述過程直到Q為空。這樣就能將所有頂點(diǎn)按優(yōu)先順序完成映射。И

2 系統(tǒng)效果展示

系統(tǒng)處理一次模擬需要經(jīng)過以下步驟：首先，加載人體模型和服裝結(jié)構(gòu)如圖7所示，用戶通過CAD在圖紙上標(biāo)記一些特征邊和省；然后，進(jìn)行服裝網(wǎng)格化；接著，進(jìn)行服裝縫合，包括特征邊縫合（用戶拖拽對(duì)特征邊配對(duì)）和省處理；接著，用戶拖拽實(shí)現(xiàn)特征邊和特征筆畫的配對(duì)如圖8所示；緊接著，進(jìn)行網(wǎng)格映射，如圖9所示；最后，完成穿戴模擬，如圖10所示。

圖3 結(jié)語

針對(duì)服裝穿戴模擬在傳統(tǒng)服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中連續(xù)性、直觀性和精確性差等問題，本文以服裝結(jié)構(gòu)平面圖為對(duì)象，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的服裝穿戴模擬系統(tǒng)，以達(dá)到幫助服裝設(shè)計(jì)師實(shí)時(shí)觀察服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果的目的。系統(tǒng)對(duì)服裝進(jìn)行了平面建模和立體建模兩層建模。兩層模型準(zhǔn)確完整地表達(dá)服裝的形態(tài)和自定義信息。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，用戶通過簡(jiǎn)單的標(biāo)記和拖拽便能完成一次穿戴。最后給出了該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)效果。下一步將改善數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減小數(shù)據(jù)冗余，增加物理模型實(shí)現(xiàn)織物仿真，利用能保存模型細(xì)節(jié)的拉普拉斯法［8-10］來實(shí)現(xiàn)服裝模型的編輯。

げ慰嘉南:

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數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文3

關(guān)鍵詞 教學(xué)策略 指數(shù)函數(shù) 對(duì)數(shù)函數(shù) CAI 分層次教學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Talking about Mathematics Teaching Strategies from the Teaching of the Exponential Function and Logarithmic Function

Abstract Research on teaching strategies can improve teaching efficiency and realize the optimization of teaching. Mathematics teaching in many subject characteristics teaching strategies. In this paper， the exponential function logarithmic function of teaching， talking about mathematics teaching strategies.

Key words teaching strategy； exponential function； logarithmic function； CAI； hierarchical teaching

所謂教學(xué)策略即為達(dá)到預(yù)期目標(biāo)打算如何進(jìn)行教學(xué)，也就是選擇要達(dá)到預(yù)期目標(biāo)所需要的資源、程序和方法。眾所周知，教學(xué)探索的研究?jī)?nèi)容包含三大方面。教什么？如何教？為什么這樣教？教學(xué)策略應(yīng)該屬于第二個(gè)范疇。即如何教？但如何教的背后必須有為什么這么教的系列教學(xué)理論作為其支撐。也就是要建立在教學(xué)原則的基礎(chǔ)上，以教學(xué)原則為指導(dǎo)的具體的活動(dòng)措施。這樣設(shè)計(jì)的教學(xué)策略才是科學(xué)的。數(shù)學(xué)教學(xué)策略從數(shù)學(xué)角度去劃分大概可以分成這么幾方面，設(shè)置數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情景的策略，呈現(xiàn)數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的策略，選擇數(shù)學(xué)教學(xué)方法與教學(xué)輔助手段的策略，教學(xué)效果的檢查和評(píng)價(jià)的策略等。它是教學(xué)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。數(shù)學(xué)知識(shí)本身有兩種，一種是陳述性的知識(shí)，一種思想性的知識(shí)。這二者都需要用策略來解構(gòu)。策略是知識(shí)本體和教學(xué)對(duì)象之間的一座橋梁，通過它可使知識(shí)完整清晰地呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，使抽象的知識(shí)變具體，深?yuàn)W的定理變淺顯，因此對(duì)于教學(xué)者和學(xué)習(xí)者都具有重要的意義。教師需要對(duì)教學(xué)模式、教學(xué)策略等進(jìn)行系統(tǒng)的研究，以指導(dǎo)其教學(xué)實(shí)踐，教師只有知道如何運(yùn)用得當(dāng)?shù)姆绞接行У卮龠M(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，開發(fā)學(xué)生的潛能，師生間的知識(shí)溝通才會(huì)變得順暢起來。

教學(xué)策略作為策略性的知識(shí)在教學(xué)實(shí)踐中通過教師不斷地累積經(jīng)驗(yàn)，形成案例，再通過教學(xué)反思逐步形成。教師在使用教學(xué)策略前要先鉆研教學(xué)大綱、熟悉教材內(nèi)容、體系結(jié)構(gòu)、目的要求、重難點(diǎn)等，然后以此為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)策略設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出的策略要符合學(xué)生實(shí)際，其中既包括傳統(tǒng)的教學(xué)方法，也包含針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)所進(jìn)行的特定設(shè)計(jì)，這樣教學(xué)策略才能發(fā)揮它的功效，作為教學(xué)手段才能達(dá)到它的教學(xué)目的。指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)作為初等函數(shù)的重要組成部分，它的教學(xué)本身亦可窺見數(shù)學(xué)教學(xué)中的一些常用的教學(xué)策略，下面就該部分內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)中所涉的一些教學(xué)策略進(jìn)行探討。

1 應(yīng)用比較策略加深概念理解

指數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)都具有指數(shù)冪的外形，因此在指數(shù)函數(shù)的教學(xué)中學(xué)生很易混淆，教師在講解指數(shù)函數(shù)概念時(shí)應(yīng)把它和冪函數(shù)放在一起進(jìn)行比較，指出它們形式上的區(qū)別，讓學(xué)生認(rèn)清冪函數(shù)特征是底數(shù)是自變量，指數(shù)是常數(shù)，指數(shù)函數(shù)特征是底數(shù)是常數(shù)，指數(shù)是自變量。

這種教學(xué)策略便是比較教學(xué)策略，不僅在數(shù)學(xué)課堂上經(jīng)常被應(yīng)用，在其他學(xué)科教學(xué)中也經(jīng)常被使用。通過比較教學(xué)策略可以揭示事物的某些共性，還可以揭示事物的某些不同點(diǎn)以及揭示事物之間的聯(lián)系，防止知識(shí)間的割裂與混淆。有意識(shí)地應(yīng)用這一策略可以加深學(xué)生對(duì)概念的理解、公式的記憶。如講函數(shù)的奇偶性時(shí)，可將奇函數(shù)偶函數(shù)進(jìn)行比較。歸納函數(shù)性質(zhì)時(shí)可將不同底的圖像進(jìn)行比較。同時(shí)數(shù)學(xué)的許多知識(shí)塊之間也可以進(jìn)行比較，比如學(xué)過平面解析幾何后可與空間解析幾何進(jìn)行比較，學(xué)過一元微分后可與多元微分進(jìn)行比較等等。

2 應(yīng)用CAI教學(xué)策略對(duì)指數(shù)函數(shù)與對(duì)數(shù)函數(shù)導(dǎo)入部分進(jìn)行情景創(chuàng)設(shè)

隨著多媒體進(jìn)入課堂，教師要充分利用計(jì)算機(jī)輔助工具進(jìn)行情景教學(xué)。好的生動(dòng)的情景創(chuàng)設(shè)可以起到事半功倍的效果，而且能最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，學(xué)生一旦有了興趣之后，大腦就會(huì)形成優(yōu)勢(shì)興奮中心，引起學(xué)習(xí)的高度注意，為參與學(xué)習(xí)提供最佳的心理準(zhǔn)備。

講指數(shù)函數(shù)概念時(shí)可通過兩個(gè)實(shí)例導(dǎo)入，一個(gè)是細(xì)胞分裂。一個(gè)是《莊子·天下篇》講到的“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”。上述實(shí)例教師均可借助flash或3D等軟件工具將細(xì)胞分裂及截取木棍做成動(dòng)畫，在多媒體上進(jìn)行展示，使教學(xué)更具直觀性和生動(dòng)性。學(xué)生也很容易得出細(xì)胞的分裂次數(shù)X與細(xì)胞個(gè)數(shù)Y的函數(shù)關(guān)系，截取木棍次數(shù)X與木棍長(zhǎng)度Y的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)學(xué)生推導(dǎo)出這兩個(gè)有代表性函數(shù)后就為后面的畫圖觀察抽象函數(shù)性質(zhì)埋下伏筆。

這一系列的課堂活動(dòng)符合學(xué)生從特殊到一般從具體到抽象的認(rèn)知特點(diǎn)。實(shí)際上教師在數(shù)學(xué)教學(xué)上的一項(xiàng)重要工作是把抽象的數(shù)學(xué)符號(hào)和形象的圖形進(jìn)行互譯，而計(jì)算機(jī)多媒體的介入又使這種互譯更上一個(gè)層次。

3 營造課堂活動(dòng)歸納函數(shù)性質(zhì)

函數(shù)的性質(zhì)是函數(shù)教學(xué)中的重點(diǎn)，這方面的教學(xué)應(yīng)該在一系列的課堂活動(dòng)中完成。首先要建立在學(xué)生觀察圖像的基礎(chǔ)之上，觀察前教師要先讓學(xué)生動(dòng)手畫出有代表性的指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)圖像，如以2為底和以1/2為底。可先要求學(xué)生按初中的作圖順序取值列表描點(diǎn)連線。后面熟悉函數(shù)的性質(zhì)后逐步過渡到只畫草圖，讓所畫的草圖準(zhǔn)確體現(xiàn)指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)的性質(zhì)即可。當(dāng)學(xué)生畫完后教師用幾何畫板等工具軟件向?qū)W生展示更多的不同底的函數(shù)圖像，讓他們進(jìn)行比較，比較圖像的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，讓學(xué)生分組進(jìn)行討論。最后教師和學(xué)生一起從圖像抽象歸納出函數(shù)性質(zhì)。這種探索交流形式的課堂活動(dòng)恰恰體現(xiàn)了教學(xué)中以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)原則。把教學(xué)變成了學(xué)生自主活動(dòng)、合作活動(dòng)、探究活動(dòng)，教師啟發(fā)、點(diǎn)撥為基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)的、互補(bǔ)的教學(xué)過程。這種過程也是學(xué)生自我建構(gòu)的過程。所謂自我建構(gòu)的學(xué)習(xí)不是學(xué)生被動(dòng)地接受教師授予的知識(shí)，而是學(xué)習(xí)者以自身所有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的主動(dòng)建構(gòu)活動(dòng)，讓學(xué)生把新的學(xué)習(xí)內(nèi)容納入已有的認(rèn)知框架。顯而易見這種建構(gòu)能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性使學(xué)生最大限度參與教學(xué)中來，比起教師單純的講解效果要好得多。而且不僅問題得到完整的解決，還使學(xué)生從中體驗(yàn)成功和協(xié)作的樂趣。

以上探索活動(dòng)還可推廣到其他形式。比如讓學(xué)生自我設(shè)計(jì)問題、提出問題、類比猜想、試誤實(shí)驗(yàn)、調(diào)查設(shè)計(jì)等都屬于以學(xué)生為中心的教學(xué)活動(dòng)。

4 應(yīng)用分層次策略破解底的規(guī)定

對(duì)于指數(shù)函數(shù)，為什么底數(shù)要規(guī)定＞0且不等于1呢？這是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。這個(gè)知識(shí)點(diǎn)教材未加以說明。教師可通過舉例說明來向?qū)W生解釋，如當(dāng)＜0時(shí)，可取值 = -2， = ， = （-2） = 顯然是沒有意義的。也即當(dāng)自變量取某些分母為偶數(shù)的分?jǐn)?shù)時(shí)無對(duì)應(yīng)的函數(shù)值，這時(shí)候畫出的圖形就不連續(xù)，由于我們研究的初等函數(shù)都是連續(xù)的函數(shù)，所以我們排除研究這種情況。

同樣對(duì)于對(duì)數(shù)函數(shù)，教師在建立對(duì)數(shù)的概念時(shí)，應(yīng)讓學(xué)生明確對(duì)數(shù)式是由指數(shù)式轉(zhuǎn)換而來的，由于＜0時(shí)有些冪運(yùn)算是無意義的，所以規(guī)定只有底數(shù)＞0且不等于1的指數(shù)式才能寫成對(duì)數(shù)式。經(jīng)指數(shù)式轉(zhuǎn)換而來的對(duì)數(shù)式當(dāng)然底也同樣要滿足這個(gè)規(guī)定。這樣環(huán)環(huán)相扣，層層鋪墊，學(xué)生易于理解。當(dāng)然以上數(shù)學(xué)材料的理解絕不是直線型的而是需要多次返回，只有多次重新返回內(nèi)側(cè)水平，才能擴(kuò)充和加深外側(cè)水平。前述例子當(dāng)學(xué)生掌握了反函數(shù)知識(shí)之后也可從反函數(shù)角度來加以分析。

由于學(xué)生認(rèn)知的差異，對(duì)于這個(gè)難點(diǎn)的處理上教師可采用先破或后破兩種方式，先破即一開始就向?qū)W生加以詳細(xì)的解釋說明，它適合程度好的班級(jí)和學(xué)生。后破即點(diǎn)出來不解釋，把它作為一個(gè)識(shí)記內(nèi)容，待后面時(shí)機(jī)成熟，學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容熟悉后再加以講解。這種策略可看作是一種分層次教學(xué)是符合因材施教的原則的。教學(xué)中教師根據(jù)自己的領(lǐng)悟、經(jīng)驗(yàn)和技巧對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)剪裁取舍，給予不同認(rèn)知水平學(xué)生螺旋式幫助，不急于把所有的問題講得清清楚楚明明白白，以一種水到渠成的方式使不同層次的學(xué)生都能得到發(fā)展。

5 應(yīng)用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)建模達(dá)到課外拓展

隨著計(jì)算機(jī)的普及，數(shù)學(xué)向各學(xué)科的迅速滲透，作為一名教師不能僅滿足培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力、空間想象能力、運(yùn)算能力等，還要及時(shí)地讓這些能力向?qū)嵺`能力和創(chuàng)新能力轉(zhuǎn)化，也就是學(xué)以致用。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)建模是很好的能力轉(zhuǎn)化渠道。通過這兩種方式使數(shù)學(xué)的思想、方法、技能、技巧（特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)）得到淋漓盡致的發(fā)揮。如本節(jié)課可讓學(xué)生用指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)的知識(shí)去刻畫具體問題，如折舊問題、碳14的衰減問題等。也可通過給人口增長(zhǎng)、考古真假畫鑒定等問題建模實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)的課外延拓。這些均可促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)和實(shí)踐中形成和發(fā)展數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，使知識(shí)得到進(jìn)一步的升華。

6 將數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)方法滲透入教學(xué)

數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)能力的重要方式。而且數(shù)學(xué)思想是數(shù)學(xué)的靈魂。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要目的是把握數(shù)學(xué)思想，把數(shù)學(xué)思想方法遷移到其他領(lǐng)域。

日本數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)教育家米山國藏曾說過：學(xué)生在初中和高中所學(xué)過的數(shù)學(xué)知識(shí)在進(jìn)入社會(huì)后幾乎沒有什么機(jī)會(huì)應(yīng)用，因而這種作為知識(shí)的數(shù)學(xué)通常在出校門不到一兩年就忘掉了，然而不管他們從事什么業(yè)務(wù)工作，那種銘刻于頭腦中的數(shù)學(xué)精神和數(shù)學(xué)思想方法卻長(zhǎng)期地在他們的生活和工作中發(fā)揮著重要作用。所以衡量學(xué)生學(xué)會(huì)了沒有時(shí)不該只看學(xué)生會(huì)不會(huì)做題，還應(yīng)在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生去領(lǐng)悟數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)方法。要把數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)方法貫穿在整個(gè)教學(xué)中。但是數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué)相對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)言缺乏系統(tǒng)性、明顯性只能滲透其間。所以關(guān)鍵讓學(xué)生利用數(shù)學(xué)思想、方法去探索問題、解決問題。如在指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)的學(xué)習(xí)中涉擊到的許多數(shù)學(xué)思想，比如數(shù)形結(jié)合、分類討論、函數(shù)模型、數(shù)學(xué)符號(hào)化和變?cè)w納法等。教師要讓學(xué)生圍繞著數(shù)學(xué)素材展開持續(xù)觀察、比較、分析、判斷，大膽嘗試、聯(lián)想、想象和猜想，從而領(lǐng)悟并逐漸學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)思想方法去解決問題形成較強(qiáng)的數(shù)學(xué)能力。

從以上可看出在教學(xué)中數(shù)學(xué)的教學(xué)策略是多元化的。教師在教學(xué)中不能按部就班而要靈活應(yīng)用各種策略來優(yōu)化學(xué)習(xí)過程和教學(xué)過程。沒有單一的策略能夠涵蓋各種情況，有效的教學(xué)必須有可供選擇的各種策略來達(dá)到不同的教學(xué)目的。教師在教學(xué)中還要善于總結(jié)新的策略。當(dāng)然不管什么樣的教學(xué)策略皆應(yīng)以素質(zhì)教育理論為指導(dǎo)，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)重點(diǎn)關(guān)注如何發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。使教師由知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的組織者、指導(dǎo)者和促進(jìn)者，實(shí)現(xiàn)教學(xué)中知行統(tǒng)一和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文4

關(guān)鍵詞：圖像技術(shù)；圖像加密；偏微分方程

中圖分類號(hào)：TP391

1 圖像加密處理技術(shù)的基本知識(shí)

1.1 圖像機(jī)密處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

圖像機(jī)密處理技術(shù)也是計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，主要是利用計(jì)算機(jī)對(duì)所輸出圖像信號(hào)進(jìn)行有效技術(shù)處理的過程，該技術(shù)在20世紀(jì)50年代出現(xiàn)至今，取得了飛速的發(fā)展，現(xiàn)今已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)規(guī)模和水平。在最早期該技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，人們主要是領(lǐng)用它來處理圖像的畫面質(zhì)量，目的比較單純，只是為了改善圖片的視覺效果，把低質(zhì)量的圖像輸入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中，利用各種圖像的計(jì)算方法來處理圖像信息。

圖像處理技術(shù)作為一門學(xué)科出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，主要是圖像的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信號(hào)輸出的都是經(jīng)過計(jì)算及處理改善后的圖像，我們平常所用的計(jì)算機(jī)圖像處理方式包括圖像增強(qiáng)、復(fù)原、編碼、壓縮等。

通過上面的描述我們不難看出，圖像的處理結(jié)果利用計(jì)算機(jī)作為輔助的手段，同事數(shù)字圖像處理技術(shù)也需要各種機(jī)器感來完成，這一種計(jì)算機(jī)分割計(jì)算的處理模式，該技術(shù)隨著發(fā)展已經(jīng)在字符識(shí)別，軍事指揮和指紋處理等多方面都得到了廣泛的應(yīng)用，除此之外，在我們?nèi)粘Ｉ钪械奶鞖忸A(yù)報(bào)和航空定位等領(lǐng)域也有所發(fā)展。

1.2 圖像加密處理技術(shù)的框架

圖像加密處理技術(shù)是涉及方方面的一種技術(shù)，包括圖像分析、圖像理解和計(jì)算機(jī)視覺，目前在這些技術(shù)領(lǐng)域還沒有一個(gè)統(tǒng)計(jì)的界定標(biāo)準(zhǔn)。由于近幾年圖像技術(shù)得到了極大的發(fā)展，有很多新的計(jì)算方法核心的計(jì)算理論應(yīng)運(yùn)而生，伴隨著也出現(xiàn)了一大批新的技術(shù)裝備。這些成果都是在原有的技術(shù)成果上發(fā)展起來的，與原來的技術(shù)協(xié)同發(fā)展，相互交叉，目前在圖像技術(shù)處理領(lǐng)域較為流行的就是如圖1所示的技術(shù)框架，這種技術(shù)將數(shù)學(xué)、光學(xué)、通信等基礎(chǔ)科學(xué)的原理有機(jī)的結(jié)合在一起。

圖像加密處理技術(shù)是一個(gè)內(nèi)容豐富的過程，在一般的計(jì)算過程中都是兼顧抽象程度和研究方法等三個(gè)層次的內(nèi)容。包括圖像分析，處理和最后的生成。這樣的運(yùn)行模式計(jì)算機(jī)的參與工作很大，在很多的圖像處理中都沒有一個(gè)混淆的圖像處理計(jì)算過程，換而言之，圖像處理技術(shù)是一種和中間層技術(shù)又有聯(lián)系又有區(qū)別的技術(shù)類型，同時(shí)還沒有一個(gè)明確的界限。從圖1的表述中，在圖像機(jī)密處理過程中，抽象的程度越高，數(shù)據(jù)量也隨著減少，具體而言，所有的圖像都要經(jīng)過一系列的技術(shù)處理才能生成為有用的信息內(nèi)容，在這樣一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算過程中，操作對(duì)象和數(shù)據(jù)量都在隨時(shí)發(fā)生著變化和壓縮，所以說，高質(zhì)量的圖像技術(shù)處理對(duì)底層的操作要求必須有指導(dǎo)的內(nèi)容，同時(shí)在高低層相互轉(zhuǎn)換的變換過程中也需要很好地操作能效。

2 圖像加密處理技術(shù)的實(shí)例—圖像的加密

圖像加密是圖像編碼的一種形式。很多情況下圖像技術(shù)在傳輸?shù)倪^程中都進(jìn)行隱藏，這就是所謂的圖像加密處理技術(shù)。下面我們通過一個(gè)具體的計(jì)算實(shí)例來看深入理解，在離散模型下的圖像處理一般情況下我們的分辨率都用n*n來表示，對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)一次為x=（x1，x2），x1，x2屬于{0，1，2，..，n-1}。加密的過程用算子T實(shí)現(xiàn)

Tu（x）=u（Arn（x））

其中Arn表示Arnold變換，是對(duì)像素的一個(gè)坐標(biāo)變換，

程序運(yùn)行結(jié)果如圖2所示

3 圖像變換的不變性與偏微分方程與計(jì)算機(jī)圖像加密處理結(jié)束的結(jié)合

數(shù)學(xué)模型技術(shù)的應(yīng)用使得計(jì)算機(jī)圖像積木處理技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。在數(shù)學(xué)模型的支撐下很多時(shí)候都不需要對(duì)圖像的每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行局部的有效處理。這樣的處理模式不但簡(jiǎn)單，而且迅速有效。在適合的運(yùn)動(dòng)技術(shù)處理的圖像中對(duì)很多的圖像目標(biāo)進(jìn)行分割處理然后在組合在一起，主要模式大致有三種：腐蝕、膨脹、開和閉

在膨脹計(jì)算和腐蝕計(jì)算當(dāng)中，我們一般情況下都以膨脹算子的偽代碼為主要內(nèi)容，一般情況下我們?cè)O(shè)定圖像的分辨率為mXn，u[i，j]（i=1…m，j=1，…n）表示圖像在[i，j]位置的灰度值。經(jīng)過數(shù)學(xué)模型的有效計(jì)算分析運(yùn)行結(jié)果如圖3所示：

從上述的圖片中不難看出黑色區(qū)域和白色區(qū)域的明顯差別，這就是膨脹和腐蝕計(jì)算運(yùn)行的結(jié)果呈現(xiàn)。

4 總結(jié)

通過上述的描述我們不難發(fā)現(xiàn)，圖像加密處理技術(shù)是一個(gè)技術(shù)性強(qiáng)，運(yùn)算復(fù)雜的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，在對(duì)其研究的過程中，不但要求我們有豐富的實(shí)踐知識(shí)，還需要有細(xì)致深入的全方位理解和掌握，在我們所列舉的實(shí)例中，計(jì)算過程是一個(gè)把任務(wù)分開在組合的計(jì)算過程中，只有通過不斷的摸索和實(shí)驗(yàn)，才可以在每次圖像處理中得到經(jīng)驗(yàn)，從而更好地掌握這么科學(xué)技術(shù)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文5

Digitized virtual liver and hepatic surgery after filling hepatic duct systems

【Abstract】 AIM: To study the digitized virtual liver and hepatic surgery after filling hepatic duct systems. METHODS: Four kinds of intrahepatic ducts were perfused with different filling material ex vivo respectively. And then the samples were used to be frozen， embedded and sliced to obtain serial sectional images. The whole series of hepatic images was employed to reconstruct a 3 dimensional (3D) liver. After the image registration of the tissue sections， the image information of liver parenchyma， hepatic veins， bile duct and cholecyst was obtained by image segmentation， followed by the 3D reconstruction using Visualization ToolKit (VTK) to construct a 3D morphological model of the liver surface and intrahepatic structures. The virtual liver could also be resected at any angle to observe the structure of the resection surface. Furthermore， a Windows PCbased 3D visualized demonstration system and Windows operation system of liver were developed. RESULTS: Total 910 consecutive sectional images of liver were taken. Hepatic arteries， inferior cava veins/hepatic veins， portal veins and biliary ducts were shown with red， blue， green， and yellow colors， respectively. This demostration system of liver provided a graphic user interface to rotate and scale the 3D liver to observe 3D morphological features of the liver and its duct systems by setting the pellucidit and color. A virtual liver simulation system for resection with primary function was established. CONCLUSION: The technique of perfusion of hepatic ducts may be beneficial to identification of intrahepatic structure. And research on digitized virtual liver and virtual hepatic surgery may be beneficial to the development of the hepatic anatomy and surgery.

【Keywords】 liver; image processing， computerassisted; threedimensional reconstruction; virtual surgery

【摘要】 目的：　肝臟管道灌注后進(jìn)行數(shù)字化虛擬肝臟及其手術(shù)的研究. 方法：　用四種顏色的灌注材料對(duì)肝臟的四種管道分別進(jìn)行灌注和固定，然后進(jìn)行包埋、冰凍和銑切，獲取連續(xù)肝臟斷面圖像數(shù)據(jù)集. 再將數(shù)據(jù)集的圖像經(jīng)配準(zhǔn)和分割后在VTK的基礎(chǔ)上，使用面繪制和體繪制相結(jié)合的方法，進(jìn)行三維重建和虛擬切割實(shí)驗(yàn). 結(jié)果：　獲取肝臟連續(xù)肝臟斷面圖像910張，且四種管道顏色不同. 三維重建肝臟模型形態(tài)逼真，能隨意旋轉(zhuǎn)、放大和縮小，通過設(shè)定肝臟及其各管道結(jié)構(gòu)的透明度和顏色能單獨(dú)或組合顯示各結(jié)構(gòu). 并且在模型上能行虛擬肝臟切割實(shí)驗(yàn). 結(jié)論：　不同顏色灌注材料對(duì)肝臟管道灌注后銑切獲取連續(xù)斷面數(shù)據(jù)集有益于肝實(shí)質(zhì)及其內(nèi)部各管道的識(shí)別. 以此進(jìn)行三維重建和虛擬手術(shù)的研究，有益于肝臟解剖學(xué)和肝臟外科的研究.

【關(guān)鍵詞】 肝；圖像處理，計(jì)算機(jī)輔助；三維重建；虛擬手術(shù)

0引言

現(xiàn)代肝臟外科的發(fā)展，與肝臟臨床解剖學(xué)的發(fā)展以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用密不可分的. 為了研究數(shù)字化肝臟，我們?cè)鴮?duì)虛擬中國人女性一號(hào)（VCHF1）［1］數(shù)據(jù)集中的肝臟數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析［2］和三維重建的系統(tǒng)研究［3-4］和建立離體肝臟標(biāo)本灌注模型［5］后螺旋CT掃描所獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建的研究［6］，但以上兩種斷面圖像數(shù)據(jù)不能充分反映肝臟所有的管道信息. 為更進(jìn)一步研究，我們將建立離體肝臟標(biāo)本灌注模型［5-6］行冰凍銑切獲取肝臟連續(xù)斷面圖像數(shù)據(jù)集，并對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行了三維重建和虛擬切割的研究.

1材料和方法

1.1肝臟標(biāo)本的灌注和斷面數(shù)據(jù)集的采集將建立的四種顏色灌注材料對(duì)四種管道分別進(jìn)行灌注的離體肝臟灌注模型［5-6］，CT掃描無異常的一個(gè)標(biāo)本用藍(lán)色凝膠包埋，并在肝臟附近放置棕紅色的8個(gè)標(biāo)志物作為以后所獲取的圖像配準(zhǔn)點(diǎn)（圖1A）. 置-25 ℃冷庫中冷凍3 wk后，在-27℃低溫實(shí)驗(yàn)室采用JX1500A垂直的碾磨機(jī)［1］，磨盤直徑40 mm，轉(zhuǎn)速850 r/min連續(xù)等間距0.2 mm削切. 使用第三代富士數(shù)碼相機(jī)攝像采集斷面圖像.

1.2肝臟三維重建將所獲得的斷面圖像數(shù)據(jù)在PC機(jī)（CPU 奔騰4　2.8 GHz、內(nèi)存1.0 G）上進(jìn)行. 為便于后續(xù)處理，首先將所有圖像JPEG格式轉(zhuǎn)換為BMP 格式.

1.2.1肝臟圖像配準(zhǔn)利用包埋時(shí)預(yù)先埋在肝臟附近的標(biāo)志物（圖1A）作為配準(zhǔn)點(diǎn)，依據(jù)肝臟與這些標(biāo)志物相對(duì)位置不變的特征，采用外部點(diǎn)力和力矩法相結(jié)合進(jìn)行圖像配準(zhǔn)對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn). 具體方法是：① 原圖像中，背景是藍(lán)色的，配準(zhǔn)點(diǎn)則為暗紅色，且分布在圖像的四周，首先依據(jù)配準(zhǔn)點(diǎn)的顏色和位置特征，識(shí)別出配準(zhǔn)點(diǎn).③ 每張圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對(duì)比，對(duì)每張圖像進(jìn)行平移和縮放，使兩幅圖像的所有配準(zhǔn)點(diǎn)都相互吻合. ③ 從原圖像中切取出包含肝臟的區(qū)域（圖1B，C，D）.

A： 肝門層面的原始圖像（No.498）（箭頭指向配準(zhǔn)點(diǎn)）；B： 肝門層面的配準(zhǔn)后圖像（No.498），清晰可見門靜脈、肝動(dòng)脈、肝管等結(jié)構(gòu)；C： 肝右靜脈層面配準(zhǔn)后圖像（No.298），清晰可見肝右靜脈、下腔靜脈、尾狀葉等結(jié)構(gòu)；D： 肝左靜脈層面配準(zhǔn)后圖像（No.247），清晰可見肝左靜脈、下腔靜脈、尾狀葉等結(jié)構(gòu).

圖1肝臟灌注后銑切斷面圖像（略）

1.2.2肝臟圖像分割分割就是將圖像中感興趣的信息分別提取出來. 本研究分割主要針對(duì)肝靜脈和門靜脈，具體方法是： ① 高斯拉普拉斯算子在圖中提取出所有的輪廓線，其中既有肝臟的輪廓，也有管道的輪廓. ② 輪廓線進(jìn)行膨脹和細(xì)化操作使輪廓線上的斷點(diǎn)愈合. ③ 對(duì)各條輪廓線所包含的組織類型進(jìn)行判斷： 如果顏色偏紅，則全涂成紅色，標(biāo)注為門靜脈；如果顏色偏藍(lán)，則全涂成藍(lán)色，標(biāo)注為肝靜脈；否則涂成棕色，標(biāo)注為肝實(shí)質(zhì).

1.2.3肝臟的三維重建采用的方法是在VTK［7］開發(fā)工具包的基礎(chǔ)上，對(duì)圖像序列進(jìn)行表面三維重建，恢復(fù)物體的三維形態(tài)結(jié)構(gòu). 具體方法是： ① 每幅圖像上，對(duì)同一種類型的組織提取輪廓線. ② 在相鄰兩幅圖像的輪廓線間，用三角形進(jìn)行填充，形成一個(gè)帶狀的環(huán). ③ 對(duì)所有圖像序列中的相鄰圖像，進(jìn)行步驟②的操作，即可重建出物體的三維表面形態(tài).

采用表面描述法和體數(shù)據(jù)描述法相結(jié)合的方法對(duì)重建后的三維肝臟模型進(jìn)行顯示. 通過對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)表面賦予不同的顏色值和不同的透明度，顯示各結(jié)構(gòu)（圖2）. 如對(duì)肝臟表面透明度設(shè)定為半透明即0.5，對(duì)其他組織表面透明度設(shè)定為1時(shí)，這樣既能看到肝臟的外輪廓，又能看到肝臟內(nèi)部管道結(jié)構(gòu)（圖2B）.

A： 顯示窗口及肝臟立體模型(前面觀)；B： 三維重建的肝臟及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)（前面觀）（透明度：肝臟0.5；其他1）. C： 肝靜脈和門靜脈的關(guān)系（前面觀）（透明度：肝靜脈、門靜脈1，其他0）；D：　肝靜脈（上面觀）（透明度：肝靜脈1，其他0）.

圖2三維重建肝臟及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)模型（略）

1.2.4肝臟模型的虛擬手術(shù)切割采用表面數(shù)據(jù)與體數(shù)據(jù)相結(jié)合，用表面數(shù)據(jù)顯示肝臟的外觀，用體數(shù)據(jù)進(jìn)行切割截面圖像的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具備基本功能的虛擬肝臟切割手術(shù)仿真系統(tǒng). 其基本的操作流程為： ① 顯示肝臟表面模型；② 設(shè)置調(diào)整虛擬切面位置；③ 進(jìn)行截面圖像計(jì)算；④ 繪制切割后肝臟截面圖像.

2結(jié)果

2.1肝臟斷面圖像數(shù)據(jù)集肝臟灌注模型銑切后共采集圖像910張，JPEG格式　1748×1812×24b， 3024×2016像素，共494 MB. 肝臟斷面管道顯示良好，下腔靜脈和肝靜脈系統(tǒng)呈黑色，門靜脈系統(tǒng)顯示呈橘黃色，伴隨門靜脈走行的肝動(dòng)脈顯示為紅色，深綠色為肝管和膽囊（圖1）.

2.2圖像的配準(zhǔn)和分割配準(zhǔn)的圖像在1500×1000的矩形區(qū)域，效果良好，且能完全顯示肝臟的全貌（圖1B， C， D）. 分割對(duì)肝臟實(shí)質(zhì)、肝靜脈和下腔靜脈、門靜脈、肝管和膽囊、肝動(dòng)脈的表面輪廓分別進(jìn)行了提取，獲得相應(yīng)的信息.

2.3圖像的三維重建分別對(duì)肝臟、肝靜脈和下腔靜脈、門靜脈、肝管和膽囊、肝動(dòng)脈五部分進(jìn)行了三維重建（圖2）和建立了Windows顯示功能窗口（圖2 A）. 通過Windows顯示窗口的相應(yīng)功能鍵設(shè)定各個(gè)部分的透明度（0~1： 0表示完全透明不顯示，1表示完全不透明顯示）和顏色單獨(dú)或組合顯示各結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過鼠標(biāo)的左鍵的移動(dòng)旋轉(zhuǎn)肝臟模型，通過鼠標(biāo)的右鍵向窗口的上部或下部移動(dòng)分別放大或縮小肝臟模型（圖2）.

2.4虛擬肝臟手術(shù)切割在三維重建的肝臟立體模型上，設(shè)計(jì)了一虛擬切割面，通過調(diào)整虛擬切面位置，觀察虛擬切面與肝臟管道的位置關(guān)系，計(jì)算截面的圖像，獲得切割后的截面圖像（圖3）.

A: 虛擬手術(shù)切面位置圖像；B， C: 虛擬手術(shù)切面與肝臟內(nèi)部管道的關(guān)系圖像；D: 虛擬手術(shù)后肝臟圖像.

圖3虛擬手術(shù)演示圖像（略）

3討論

3.1肝臟斷面圖像獲取現(xiàn)狀及對(duì)策肝臟管道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要有四種不同類型的管道系統(tǒng)（肝動(dòng)脈、門靜脈系統(tǒng)、肝靜脈、膽管），而門靜脈系和膽管系統(tǒng)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，因此現(xiàn)在國內(nèi)外在研究整體數(shù)字化虛擬人體數(shù)據(jù)集［1，8-11］采集和現(xiàn)代影像技術(shù)（CT， 螺旋CT， MRI， PET等）中尚未能同時(shí)獲得肝臟所有管道結(jié)構(gòu)的信息. 我們采用管道灌注技術(shù)，使用不同顏色的油畫顏料，分別對(duì)四種管道系統(tǒng)進(jìn)行灌注，使得肝臟的各管道在斷面圖像上呈不同的顏色，而獲得了明顯地顯示和區(qū)別.

轉(zhuǎn)貼于

3.2數(shù)字化虛擬肝臟

3.2.1肝臟斷面圖像的配準(zhǔn)和分割圖像配準(zhǔn)是指消除圖像獲取時(shí)因拍攝位置的移動(dòng)而帶來圖像縮放、旋轉(zhuǎn)、平移等方面的誤差，使兩幅圖像上所有的解剖點(diǎn)達(dá)到匹配［12］. 本課題在數(shù)據(jù)獲取中，包埋標(biāo)本時(shí)前瞻性的在肝臟附近預(yù)置了棕紅色的8個(gè)標(biāo)志物作為配準(zhǔn)點(diǎn). 在配準(zhǔn)時(shí)根據(jù)肝臟組織切片圖像的特點(diǎn)，切片斷面厚度僅有0.2 mm，且腹部主軸方向與切面垂直，因此相鄰兩幅圖像的質(zhì)心應(yīng)該差距很小. 用外部點(diǎn)法進(jìn)行配準(zhǔn)可以基本消除平移變換和旋轉(zhuǎn)變換帶來的偏差，結(jié)合力矩法，使得相鄰圖像的質(zhì)心能夠更加接近，從而進(jìn)一步提高了配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性.

圖像分割是從圖像上提取肝實(shí)質(zhì)和肝臟內(nèi)部管道的邊界信息. 由于這些信息是三維重建和醫(yī)學(xué)可視化的基礎(chǔ)，而且人體解剖的個(gè)體差異較大，所以醫(yī)學(xué)圖像分割算法的研究仍是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn). 切片圖像分割的最大難點(diǎn)是目標(biāo)物體與背景交界處難以區(qū)分，存在著一段漸變的邊界，在目標(biāo)物體的內(nèi)部，顏色分布的不均勻使得確定一個(gè)對(duì)圖像序列通用的閾值變得困難. 針對(duì)本課題圖像數(shù)據(jù)的顏色特征，依據(jù)人視覺上邊緣增強(qiáng)的原理，改進(jìn)了一種基于灰度圖像的迭代求圖像最佳分割閾值的算法，并提出了一種基于微分算子和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的邊緣檢測(cè)算法，獲得了較好的效果.

3.2.2三維重建及手術(shù)仿真肝臟外科學(xué)的發(fā)展是與肝臟的臨床解剖學(xué)研究的發(fā)展分不開的，但現(xiàn)在還有許多難題阻礙了肝臟外科學(xué)的更進(jìn)一步發(fā)展. 一是肝臟臨床解剖學(xué)如何更進(jìn)一步發(fā)展和規(guī)范引導(dǎo)肝臟外科學(xué)的發(fā)展和規(guī)范，如肝尾狀葉腫瘤的手術(shù)，由于其所處的解剖學(xué)位置復(fù)雜，而且變異較多，直至20 世紀(jì)90 年代，才開始在肝臟外科中受到重視和得到發(fā)展，被認(rèn)為是肝外科的最后領(lǐng)域［13-14］. 到現(xiàn)在尾狀葉的右側(cè)界限沒有統(tǒng)一的看法，手術(shù)治療的路徑和切除方法都未能規(guī)范，其中一個(gè)最主要原因就是肝尾狀葉的臨床解剖學(xué)未能完善.

二是肝臟手術(shù)幾乎都是大手術(shù)，尤其是位置和肝臟主要管道關(guān)系密切的腫瘤，更是極個(gè)別大醫(yī)院里“老專家”所能開展的“專利”手術(shù)，難以普及和推廣. 數(shù)字化虛擬肝臟及其手術(shù)的研究成功可能是解決上面兩個(gè)難題的工具之一. 我們將肝臟斷面圖像數(shù)據(jù)，在配準(zhǔn)、分割的基礎(chǔ)上，使用VTK對(duì)肝臟及其各結(jié)構(gòu)（肝靜脈和下腔靜脈、肝動(dòng)脈、門靜脈、膽管和膽囊）分別建立了表面立體形態(tài)模型. 通過設(shè)定它們各自的顏色和透明度以及對(duì)模型放大、縮小和旋轉(zhuǎn)，可以準(zhǔn)確地、全面地觀察和研究肝臟及其各結(jié)構(gòu)的形態(tài)、相鄰關(guān)系等.

現(xiàn)在虛擬手術(shù)的研究主要集中在神經(jīng)外科和骨科方面的研究，尤其是術(shù)中導(dǎo)航，將虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，甚至結(jié)合手術(shù)機(jī)器人在臨床成功應(yīng)用的案例不少［15-17］，但結(jié)合肝臟臨床報(bào)道少，僅限于肝臟手術(shù)的術(shù)前研究或評(píng)價(jià). Marescaux等［18］應(yīng)用VHP的男性數(shù)據(jù)集的肝臟部分?jǐn)?shù)據(jù)，使用有限原的方法重建肝臟和模擬肝臟的手術(shù)切面進(jìn)行了研究，認(rèn)為肝臟的三維重建有助于肝臟解剖結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，有可能實(shí)現(xiàn)肝臟的術(shù)前規(guī)劃、訓(xùn)練和教學(xué). Wigmore等［19］利用螺旋CT動(dòng)脈造影（CTAP）的肝臟圖像三維重建，能清晰地顯示肝靜脈和門靜脈，回顧性地研究了27例肝臟手術(shù)患者，將腫瘤體積、總肝體積和功能肝體積與體質(zhì)量比較，發(fā)現(xiàn)功能肝體積與體質(zhì)量關(guān)系密切，并能很好地預(yù)測(cè)手術(shù)后肝功能衰竭的危險(xiǎn)性發(fā)生的可能性.

本研究虛擬肝臟模型的切割是為模擬臨床肝臟外科手術(shù)所設(shè)計(jì)的，其方法僅僅是一個(gè)初步的探索，真正做到模擬肝臟外科的各種手術(shù)方式，尤其是應(yīng)用于臨床還有許多關(guān)鍵技術(shù)待解決. 一是肝臟圖像結(jié)構(gòu)識(shí)別，也就是圖像分割. 由于肝臟的各種管道結(jié)構(gòu)、肝臟腫瘤與肝實(shí)質(zhì)之間界限往往不明顯，即使造影，也只能使個(gè)別結(jié)構(gòu)突出，其圖像也不能明顯顯示所有四種肝臟管道以及腫瘤和肝臟內(nèi)部結(jié)構(gòu)的比鄰關(guān)系，導(dǎo)致不能編制軟件完全自動(dòng)分割，往往需要人工干預(yù)，甚至人工干預(yù)效果仍然不理想. 二是如何將具體的數(shù)據(jù)和虛擬的“標(biāo)準(zhǔn)肝臟”模型應(yīng)用圖像融合技術(shù)，變形后融合在一起，做到具體患者肝臟腫瘤手術(shù)前規(guī)劃，手術(shù)前針對(duì)性訓(xùn)練，更進(jìn)一步完善手術(shù)方案，增加實(shí)際手術(shù)的成功率，降低手術(shù)的并發(fā)癥. 三是肝臟在人體內(nèi)是一個(gè)活動(dòng)度較大的器官，如何將虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，也就是將患者的實(shí)際CT掃描數(shù)據(jù)建立的“虛擬肝臟”、患者與腹腔鏡手術(shù)或手術(shù)機(jī)器人手術(shù)中的手術(shù)器械精確聯(lián)系起來進(jìn)行手術(shù)導(dǎo)航，引導(dǎo)手術(shù)進(jìn)行，減少手術(shù)損傷，提高手術(shù)成功率，降低手術(shù)并發(fā)癥等.

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數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文6

縱觀3D顯示卡進(jìn)化的路線，我們不難發(fā)現(xiàn)，只有在最基礎(chǔ)的運(yùn)算、渲染架構(gòu)發(fā)生革命性改變時(shí)，產(chǎn)品的性能才會(huì)有極大的提升。之前我們熟知的Vertex+Pixel架構(gòu)，每次升級(jí)的改變其實(shí)就是不斷的提高Shader的頻率、增加Shader的數(shù)量、擴(kuò)大GPU與顯存之間的帶寬而已，其本質(zhì)并未發(fā)生改變。因此也就很難在性能上有較大的突破。

造成這種情況的原因，并不是可以簡(jiǎn)單的歸結(jié)為3D芯片設(shè)計(jì)廠商沒有設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品。決定芯片架構(gòu)的一大重要因素就是API接口，API決定了系統(tǒng)如何調(diào)用硬件資源。早期的3dfx為了能讓自己的Voodoo運(yùn)行的更好，曾經(jīng)自己開發(fā)了一套API，即“Glide”。不過PC不是游戲機(jī)，PC講究的是兼容，專用API在游戲、軟件開發(fā)商那里絕對(duì)不會(huì)比通用API更受青睞-尤其是當(dāng)通用API可以做得和專用API一樣好，甚至是超越專用API的時(shí)候。而Voodoo的架構(gòu)決定了它在通用API，也就是DirectX下無法得到令人滿意的性能和效果，因此被淘汰也并不令人意外。現(xiàn)在新一代的DirectX的推出，決定了芯片設(shè)計(jì)廠商必須更新自己產(chǎn)品的架構(gòu)，不然下場(chǎng)只會(huì)和3dfx一樣。

API革命

那么DirectX 10相對(duì)于之前我們熟知的DirectX 9系列，究竟有什么樣的改變呢？最為明顯的一點(diǎn)改變就是統(tǒng)一渲染架構(gòu)取代了原來的Vertex和Pixel分離的渲染架構(gòu)。以往的3D圖形渲染流程是，首先由Vertex Shader生成構(gòu)成3D物體的表面，這些表面由具有屏幕坐標(biāo)信息的頂點(diǎn)構(gòu)成，完成模型構(gòu)筑后，再由Texture Unite賦予物體材質(zhì)，最后由Pixel Shader進(jìn)行光影演算等后期處理，最終完成屏幕上我們看到的3D圖形圖像。不過這種渲染架構(gòu)并不靈活，在某些特殊情況下，其處理能力存在一定缺陷。比如某些場(chǎng)景下，物體的模型非常復(fù)雜，而材質(zhì)、光源卻很簡(jiǎn)單，那么這時(shí)候這種傳統(tǒng)渲染架構(gòu)的弊端就暴露出來了―Vertex Shader的工作負(fù)荷非常大，而Pixel Shader的工作負(fù)荷非常小，并且由于傳統(tǒng)架構(gòu)下的Vertex和Pixel Shader的比例是1：2或是1：3，此時(shí)系統(tǒng)的整體性能就會(huì)受到Vertex Shader運(yùn)算能力的限制，同時(shí)Pixel Shader不能滿負(fù)荷運(yùn)算也是一種極大的資源浪費(fèi)。

統(tǒng)一渲染架構(gòu)可以說是從根本上解決了這一問題。在統(tǒng)一渲染架構(gòu)中，物理結(jié)構(gòu)相同的處理單元既可以完成頂點(diǎn)運(yùn)算，又可以完成像素運(yùn)算，甚至可以完成幾何、物理運(yùn)算，其靈活性不言而喻。并且由于處理單元的物理結(jié)構(gòu)相同，在渲染圖像時(shí)可以輕松的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分配資源，最大化利用系統(tǒng)性能。

除了定義了新的統(tǒng)一渲染架構(gòu)外，DirectX 10還在幾何運(yùn)算部分增加了新的處理單元，即Geometry Shader（幾何渲染單元）。Geometry Shader可以進(jìn)行非常復(fù)雜的幾何運(yùn)算，增加了Geometry Shader的頂點(diǎn)處理單元不再是僅僅輸出一個(gè)個(gè)頂點(diǎn)的信息，進(jìn)而轉(zhuǎn)為輸出圖元信息。圖元相對(duì)于頂點(diǎn)而言，內(nèi)容更為豐富，從一個(gè)單獨(dú)的頂點(diǎn)，到由頂點(diǎn)構(gòu)成的表面都是圖元信息可以容納包含的東西。由此而來，幾何運(yùn)算功能能夠提供更為精致的模型細(xì)節(jié)。

Geometry Shader除了可以建造更為復(fù)雜的模型外，其更為有意義的作用是把CPU從繁重的建模運(yùn)算中徹底解放出來。從而使得CPU可以更多的去執(zhí)行游戲中的A.I.運(yùn)算等任務(wù)。除此之外，Geometry Shader的引入，可以更好與物理運(yùn)算相結(jié)合。這樣一來，Geometry Shader的引入可以說是從另外一個(gè)方向上提升了未來3D游戲的真實(shí)性，使得3D游戲可以更接近現(xiàn)實(shí)。

我們知道，DirectX 9.0c所提供的Shader Model版本為3.0版，此次DirectX 10給我們帶來了全新的Shader Model 4.0。SM4.0中的指令長(zhǎng)度被提升到大于64K的水平，這是SM 3.0規(guī)格的128倍。由于渲染指令長(zhǎng)度大幅提升，SM 4.0中相應(yīng)的寄存器規(guī)格也有所增強(qiáng)，如Constant寄存器采用16×4096陣列、Tmp寄存器則有4096個(gè)、Input寄存器采用16/32規(guī)格等，上述指標(biāo)都比以前的DirectX有明顯的改進(jìn)。此外，SM 4.0在紋理數(shù)量方面也有提高。DirectX 10允許在渲染物體時(shí)使用128個(gè)紋理，而DirectX 9只提供4/16規(guī)格，更多的紋理意味著物體表面精度更接近真實(shí)。

最后，DirectX 10是隨著Windows Vista一同的，仍舊停留在Windows XP平臺(tái)的用戶即便是購買了DirectX 10的顯示卡，也無法享受到DirectX 10游戲帶來的樂趣，因?yàn)槲④洸粶?zhǔn)備開發(fā)Windows XP版本的DirectX 10，這是因?yàn)閃indows Vista改變了驅(qū)動(dòng)程序模型，Windows XP無法實(shí)現(xiàn)這種改變，因此無法支持DirectX 10的運(yùn)行。而那些已經(jīng)升級(jí)到Windows Vista，卻仍舊使用著DirectX 9顯卡的用戶也不必?fù)?dān)心自己的顯示卡是不是可以在Windows Vista下運(yùn)行得很好。這種擔(dān)心是完全沒有必要的，DirectX 9的顯卡也可以非常流暢的運(yùn)行Aero Glass效果，這是毫無疑問的。

誰來支持DX10

早在Windows Vista正式之前，NVIDIA就了其可以完整支持DirectX 10的全新3D顯示核心，即研發(fā)代號(hào)為G80的GeForce 8800系列產(chǎn)品。在上市之初，這一系列產(chǎn)品包括GeForce 8800GTX和GeForce 8800GTS兩款產(chǎn)品，這兩款產(chǎn)品的價(jià)格相當(dāng)高。而在07年的第一季度，為了能夠加速DX10顯卡的普及率，NVIDIA又推出了一款GeForce 8800GTS 320M，這是一款砍掉一半容量顯存的精簡(jiǎn)版GeForce 8800GTS，其核心架構(gòu)與GeForce 8800GTS標(biāo)準(zhǔn)版完全相同，僅僅是顯存容量從640MB下降到320MB。

G80 3D顯示核心采用90nm工藝制成，集成了6億8千1百萬個(gè)晶體管，完全面向DirectX 10設(shè)計(jì)。G80核心中最大的變化在于拋棄了傳統(tǒng)“像素處理單元+頂點(diǎn)處理單元”的設(shè)計(jì)，而是采用了統(tǒng)一渲染架構(gòu)。G80核心內(nèi)建了128個(gè)流處理器、64個(gè)紋理單元和24個(gè)光柵單元。這樣一來每個(gè)流處理器都可以進(jìn)行Vertex Shader運(yùn)算和Pixel Shader運(yùn)算，并且根據(jù)具體需要來安排兩者的比例，可以最大限度提高核心的效率，從而避免了傳統(tǒng)架構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。另外G80還提供對(duì)于替代CineFX引擎的Lumenex Engine以及全新的shader model 4.0，這就為G80帶來眾多全新的特性，如CSAA、128bit HDR、10bit Display Pipeline以及Quantum Effects等等。

G80采用了統(tǒng)一渲染架構(gòu)，運(yùn)算方式與以往的傳統(tǒng)架構(gòu)有所區(qū)別。G80可以通過線程控制，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行運(yùn)算。同時(shí)，每個(gè)處理單元可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地被定義為頂點(diǎn)處理單元、像素處理單元，或是物理特性運(yùn)算單元，以此方式可以最大化利用GPU的資源，并且通過這種工作方式賦予Shader程序最大的編程彈性。此外，每個(gè)處理單元利用率提高，有助于減少處理單元處于空閑狀態(tài)下產(chǎn)生的功耗，從而變相提升GPU的性能功耗比。

G80系列GPU完全針對(duì)DX10以及Shader Model 4.0設(shè)計(jì)。G80支持DX10以及Shader Model 4.0提供的全部全新特性，包括Geometry Shader、Stream Output、Improved Instancing。并且由于其Unified Architecture，以及完全支持DX10，G80可以有效地降低3D運(yùn)算對(duì)于CPU的依賴性，將更多的運(yùn)算轉(zhuǎn)移到GPU上來。

NVIDIA的G80上集成了名為Quantum Effects的幾何運(yùn)算技術(shù)，該技術(shù)的主要作用是將幾何運(yùn)算由CPU轉(zhuǎn)移至GPU運(yùn)算。由于G80的Stream Processors特別擅長(zhǎng)處理幾何運(yùn)算，并且擁有128個(gè)Stream Processors的G80可以提供性能強(qiáng)勁的浮點(diǎn)運(yùn)算能力，這使得G80在幾何運(yùn)算方面擁有極強(qiáng)的性能，并且能夠生成令人驚訝的逼真特效。通過優(yōu)秀的幾何引擎，游戲可以實(shí)現(xiàn)更多的即時(shí)演算效果，比如煙霧、火光、爆炸，或是以往難以做到真實(shí)的毛發(fā)、水面效果，現(xiàn)在也可以僅靠GPU運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)。

G80同樣支持NVIDIA的SLI技術(shù)，允許用戶使用兩塊顯卡實(shí)現(xiàn)雙卡并行運(yùn)算，進(jìn)一步提升性能。而我們看到實(shí)際上GeForce 8800GTX上有兩個(gè)用于連接橋接器的接口，可以在頂級(jí)主板上輕易實(shí)現(xiàn)Quad SLI功能。除此之外，與G70系列一樣，G80系列同樣支持Pure Video技術(shù)，并且G80的Pure Video進(jìn)一步升級(jí)為Pure Video HD。Pure Video HD由集成在顯示核心內(nèi)的硬件解碼單元、驅(qū)動(dòng)程序，以及基于Pure Video技術(shù)的播放器組成。其作用是加速HD Video的解碼速度，并增強(qiáng)畫面質(zhì)量。Pure Video HD可以支持H.264、VC-1、WMV/WMV-HD以及MPEG-2 HD的解碼加速。

對(duì)于G80，本刊在早些時(shí)候曾經(jīng)進(jìn)行過較為詳盡的測(cè)試介紹。從測(cè)試性能上來看，G80所帶來的性能提升是非常顯著的。不過即便是NVIDIA推出320MB版本的GeForce 8800GTS，GeForce 8800系列產(chǎn)品作為頂級(jí)旗艦產(chǎn)品，其售價(jià)仍舊很難被大多數(shù)用戶接受，更為讓我們關(guān)注的其實(shí)是基于這一核心架構(gòu)的主流產(chǎn)品。在本次專題的制作過程中，NVIDIA正式了采用G80架構(gòu)的主流和入門級(jí)3D芯片，即核心代號(hào)為G84和G86的GeForce 8600、GeForce 8500系列產(chǎn)品。

按照慣例，G84和G86核心通過精簡(jiǎn)處理單元的數(shù)量來控制產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，從而達(dá)到成本縮減的目的。在技術(shù)規(guī)格方面，最為關(guān)鍵的Shader單元，即流處理器，G84縮減到了2組32個(gè)，G86縮減到了1組16個(gè)，與G80相比有著巨大的減幅。除了Shader的數(shù)目較少外，G84、G86在其他特性上與G80完全相同，同樣支持DirectX 10、Shader Model 4.0、Lumenex Engine以及強(qiáng)悍的Quantum Effects幾何運(yùn)算技術(shù)。

而與G80的不同之處在于，G84和G86提供了全新的VP2（Video Processer）視頻處理器，這是G80所不具備的。新的VP2包含一個(gè)BSP（BitStream Processer）處理引擎。支持BSP的G84/86在打開Pure Video HD視頻加速功能后，可以實(shí)現(xiàn)H.264視頻全GPU解碼，使得CPU徹底從視頻解碼運(yùn)算中得以解放。這項(xiàng)能力，連之前的G80都無法做到，G80在解碼高清視頻時(shí)仍需借助CPU的幫助。

可見，NVIDIA這次的主流產(chǎn)品并非只是針對(duì)3D游戲而來，而是更多的考慮到了3D顯示卡的多方面應(yīng)用。隨著“藍(lán)光”的不斷普及，高清電影的播放很快就會(huì)成為用戶的主要應(yīng)用之一，因而僅僅是提供高性能的3D運(yùn)算，不再是衡量3D顯示卡價(jià)值的唯一標(biāo)準(zhǔn)。未來的主流顯示卡必須兼顧多個(gè)應(yīng)用層面才能滿足用戶的需要。

由于NVIDIA新產(chǎn)品的時(shí)間點(diǎn)剛好在本次專題制作過程中，因此我們無法邀請(qǐng)到太多的新產(chǎn)品，這不能不說是一種遺憾。所幸，我們還是拿到了兩款GeForce 8600GTS產(chǎn)品。在隨后的測(cè)試中，我們將一起來看看未來的主流產(chǎn)品將給我們帶來怎樣的3D性能。至于高清視頻播放部分，我們并未對(duì)這兩款產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。原因是目前尚無可以支持該功能的Windows XP驅(qū)動(dòng)程序，而且目前也沒有采用DirectX 10設(shè)計(jì)的游戲，因此我們的所有性能測(cè)試均在Windows XP下完成，基于前面提到的驅(qū)動(dòng)程序問題，我們放棄了高清視頻加速性能測(cè)試。此外，由于NVIDIA提供的用于測(cè)試新產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)程序，在對(duì)SLI的支持方面仍存在一定問題，我們無法完成相關(guān)測(cè)試，對(duì)此我們感到非常遺憾。

未來主流有多強(qiáng)

新的GeForce 8600GTS毫無疑問在不遠(yuǎn)的將來會(huì)成為市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，那么用戶最為關(guān)心的就是它究竟能帶來多少性能提升。簡(jiǎn)化后的G84，Shader數(shù)量可以說是少的可憐，它是否還能像G80那樣，給我們帶來強(qiáng)烈的沖擊呢？為此，我們專門針對(duì)G84進(jìn)行了性能測(cè)試。

測(cè)試所使用的GeForce 8600GTS來自華碩和富彩兩家公司，其中華碩的產(chǎn)品采用了全靜音熱管設(shè)計(jì)，而富彩的產(chǎn)品則與公版相同。測(cè)試時(shí)，我們選擇的對(duì)比產(chǎn)品為時(shí)下主流的GeForce 7900GT，以及GeFoce 7600GT。同時(shí)，我們還測(cè)試了高端的GeForce 8800GTX和GeForce 8800GTS 320M的性能，以供用戶對(duì)比。

在測(cè)試軟件的選擇上，我們除了測(cè)試了標(biāo)準(zhǔn)的3DMark外，還選擇了4款較為流行的3D游戲，包括2款傳統(tǒng)的FPS設(shè)計(jì)游戲（Quake4、F.E.A.R）、1全新的FPS游戲（S.T.A.L.K.E.R）、1款賽車類游戲（極品飛車卡本峽谷）。本次測(cè)試使用了兩種不同的分辨率，分別是1280x1024@32bit和1920x1200@32bit。

測(cè)試平臺(tái)

CPU：AMD Athlon 64 X2 4200+

主板：nForce 590SLi

內(nèi)存：512MB DDR2 667 X 2

硬盤：Seagate 7200.10 750GB

操作系統(tǒng)：Windows XP SP2英文版

軟件設(shè)置

3DMark 05：4x FSAA、4x ASF

3DMark 06：4x FSAA、4x ASF

Quake4：Ultra High

F.E.A.R：最高特效，4x FSAA、4x ASF，測(cè)試分辨率1280x960、1600x1200

S.T.A.L.K.E.R：最高特效，4x FSAA、4x ASF

極品飛車卡本峽谷：最高特效，4x FSAA、4x ASF，測(cè)試分辨率1280x1024、1600x1200

從測(cè)試成績(jī)上來看，最新推出的GeForce 8600GTS與目前市場(chǎng)上的GeForce 7900系列產(chǎn)品基本處于同一性能區(qū)段。GeForce 8600GTS的性能要比GeForce 7600有很大的提升，但與GeForce 7900GT仍有一點(diǎn)差距。同時(shí)我們看到，大規(guī)模削減Stream Processor對(duì)于性能的影響是十分明顯的。而從價(jià)格上來看，GeForce 8600GTS與目前的GeForce 7900系列產(chǎn)品相仿，這就會(huì)讓用戶產(chǎn)生“是否值得”這樣的疑問。

實(shí)際上，這種疑問是毫無必要的。GeForce 8600GTS可以運(yùn)行未來的DX10應(yīng)用和游戲，而GeForce 7系列產(chǎn)品則只能運(yùn)行DX9應(yīng)用和游戲。此外，從本次測(cè)試中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)GeForce 7系列產(chǎn)品的3DMark 06成績(jī)均為N/A，這是因?yàn)镚eForce 7系列產(chǎn)品無法在打開FSAA模式下支持HDR，所以測(cè)試無法完成。另外，前面曾經(jīng)提到了GeForce 8600/8500系列產(chǎn)品采用了VP2視頻處理引擎，在視頻編/解碼加速方面更有優(yōu)勢(shì)。

DX10降臨之際選什么

雖然目前GeForce 8系列產(chǎn)品已經(jīng)全面上市了，但目前基于DX10的應(yīng)用還無法見到，而DX10應(yīng)用的真正普及，至少要到今年年底才能實(shí)現(xiàn)。而到了年底，我們就很可能要迎接新一代的DX10顯卡的了-顯然新一代的DX10顯卡要比現(xiàn)在的產(chǎn)品更為成熟，性能也更好。換句話說，我們可以認(rèn)為至少在2007年，仍舊是DX9顯卡的天下。這些產(chǎn)品更成熟，更便宜，也完全適合現(xiàn)在的各種應(yīng)用使用，包括大家比較關(guān)注的Windows Vista Aero Glass效果。

那么該如何來選擇產(chǎn)品呢？在以往的專題中，我們往往會(huì)按照性能，或是按照芯片來劃分產(chǎn)品線，以便向用戶推薦產(chǎn)品。但對(duì)于現(xiàn)在的市場(chǎng)狀況而言，這種方式并不合適。目前，AMD和NVIDIA的DX9產(chǎn)品都非常成熟，各種小編號(hào)產(chǎn)品層出不窮，僅僅按照性能或芯片的大版本來劃分產(chǎn)品的話，有些產(chǎn)品很難歸類。因此本次專題我們選擇按照價(jià)格區(qū)段來劃分產(chǎn)品，用戶只要對(duì)照自己的顯卡投資預(yù)算額度，就可以找到適合自己的產(chǎn)品。

500元以下

實(shí)際上這一檔次產(chǎn)品還是相當(dāng)復(fù)雜的，涵蓋的芯片種類很多，從Radeon X800XL到GeForce 7300系列產(chǎn)品都有涵蓋。不過這一區(qū)段的產(chǎn)品屬于入門級(jí)產(chǎn)品，選擇起來并不復(fù)雜。首先是從性能上來說，這系列的產(chǎn)品性能差異并不大，而大多數(shù)選擇這一檔次產(chǎn)品的用戶往往對(duì)于系統(tǒng)的3D性能要求也并不高。在這一檔次產(chǎn)品中，性能較好的包括GeForce 6600LE、GeForce 7300LE、Radeon X800XL、Radeon X1300、Radeon X700等等，這些看上去有些“過氣”的產(chǎn)品，構(gòu)成了入門級(jí)產(chǎn)品的主體。

事實(shí)上我們并不推薦用戶選擇這類產(chǎn)品，原因很簡(jiǎn)單。首先，我們既然決定選擇獨(dú)立顯示卡，那么就表示至少我們希望顯示卡的性能能夠達(dá)到一定水平，運(yùn)行一些3D游戲；其次，這一檔次的產(chǎn)品，其實(shí)距離主流入門級(jí)產(chǎn)品只差100元，甚至更少的資金投入，選擇這樣一款產(chǎn)品遠(yuǎn)不如再追加一點(diǎn)資金投入，選擇一款性能更好、更主流的產(chǎn)品；最后，如果真的對(duì)3D性能沒有太多要求，那么完全可以選擇一塊集成顯示核心的主板，省掉顯示卡的資金投入。事實(shí)證明，許多整合主板上的顯示單元也擁有不錯(cuò)的性能，同樣可以運(yùn)行Windows Vista的Aero Glass效果，也能在較低的分辨率和畫面質(zhì)量下流暢運(yùn)行一些3D游戲。

因此我們不建議用戶購買這一檔次價(jià)位的產(chǎn)品，如果一定要買，那么在這些產(chǎn)品中我們推薦用戶使用較新的芯片，比如GeForce 7300或是Radeon X1300系列產(chǎn)品。至少這些產(chǎn)品具有較新的特性，比如在視頻播放方面的優(yōu)化等等，過于老舊的產(chǎn)品就不應(yīng)該考慮了。

500至1000元

這一價(jià)位是大多數(shù)主流產(chǎn)品的售價(jià)。到了這一檔的產(chǎn)品，用戶的選擇就多了起來。處在這個(gè)價(jià)位上的產(chǎn)品可以說是非常豐富。從GeForce 7300GT到GeForce 7950GT，從Radeon X1650GT到Radeon X1950GT都可以看到。這就會(huì)讓用戶感到很大的困惑，事實(shí)上就連我們自己要做出選擇也不容易。造成這種情況的主要原因是，各家廠商對(duì)于自身產(chǎn)品的定位以及定價(jià)存在著很大的差異。

這就造成了中端主流市場(chǎng)產(chǎn)品較多，價(jià)格差異也很大這種現(xiàn)狀。從表面上看，這樣的市場(chǎng)格局可以讓用戶花很少的錢買到性能很好的產(chǎn)品，但實(shí)際上一些小廠推出的產(chǎn)品在做工和設(shè)計(jì)上的確存在著一定缺陷，比如將原本標(biāo)配的GDDR3顯存更換為DDR或GDDR2后低價(jià)銷售等等。這也是造成了這一區(qū)段產(chǎn)品數(shù)量眾多，小版本產(chǎn)品不計(jì)其數(shù)的主要原因。與此同時(shí)，有些產(chǎn)品的做工和用料并不能得到很好的保證，個(gè)別產(chǎn)品出現(xiàn)問題是常有的事情。用戶在選擇產(chǎn)品時(shí)應(yīng)當(dāng)更加注意。

不過不管怎么說，這一區(qū)段的產(chǎn)品是市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，1000元這個(gè)心理價(jià)位一直是很多用戶選擇顯卡的重要依據(jù)。在此我們?yōu)榇蠹彝扑]兩款比較出色的芯片供用戶參考。事實(shí)上，我們推薦的產(chǎn)品是相當(dāng)保守的，偶爾有些廠商推出的中高端產(chǎn)品也會(huì)出現(xiàn)在這一價(jià)格段。至于具體產(chǎn)品品牌以及產(chǎn)品價(jià)格，就要看用戶自己的選擇了。

與Radeon X1950系列產(chǎn)品一樣，Radeon X1650XT也是在AMD推出支持DX10的顯示卡之前進(jìn)行的一次小小的更新。它的性能略好于GeForce 7600GT，尤其是在應(yīng)對(duì)最新的游戲方面，更多的Pixel Shader可以得到更好的性能，可以說是這一價(jià)格段中性價(jià)比最好的產(chǎn)品。

GeForce 7600GT可以說是這一價(jià)格段內(nèi)的一個(gè)小小的神話，可以說它是目前市場(chǎng)上的絕對(duì)主力，是大多數(shù)用戶的選擇。它可以提供完美的SM3.0支持，并且擁有極高的運(yùn)行頻率，可以提供相當(dāng)優(yōu)秀的性能。美中不足是它的顯存寬只有128bit，這在某種程度上限制了它的性能發(fā)揮。即便如此，它仍是這一價(jià)格區(qū)間內(nèi)最具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品之一。

1000至1500元

相對(duì)于前兩檔價(jià)位而言，這一檔次的產(chǎn)品選擇要簡(jiǎn)單的多。在這一價(jià)格區(qū)段的產(chǎn)品，就我個(gè)人來看是最具性價(jià)比的產(chǎn)品。它們往往擁有新架構(gòu)、新特性，芯片運(yùn)行頻率更高，配備的顯存也更快。不過它們面臨的最大問題是超出了主流用戶“顯卡1000元”的心理價(jià)位。同時(shí)，它們的產(chǎn)品定位略尷尬一些，1500元左右的產(chǎn)品價(jià)格不算便宜，但性能卻與更高端的型號(hào)存在一定差距。這在某種程度上，讓這些產(chǎn)品的定位略顯尷尬。

不過，隨著GeForce 8600系列產(chǎn)品的推出，這種狀況得到了一定程度上的緩解。采用全新統(tǒng)一渲染架構(gòu)的GeForce 8600系列產(chǎn)品給這一價(jià)格區(qū)間的產(chǎn)品注入了新的活力。截止到發(fā)稿之前，我們已經(jīng)可以在市面上見到1500元左右的GeForce 8600GTS和1200元左右的GeForce 8600GT，這些擁有全新架構(gòu)和特性的產(chǎn)品將成為這一價(jià)格區(qū)間內(nèi)最具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。另外一方面，AMD的Radeon X1950系列產(chǎn)品近期的幾次價(jià)格調(diào)整，也逐漸進(jìn)入了這一價(jià)格區(qū)段內(nèi)。我們都還記得Radeon X1950XTX推出時(shí)的震撼，不到3000元的價(jià)格卻帶來了無與倫比的性能。作為Radeon X1950XTX的衍生產(chǎn)品，無論是Radeon X1950Pro還是Radeon X1950GT都有著不錯(cuò)的性價(jià)比。

Radeon X1950系列產(chǎn)品并不是簡(jiǎn)單的將Radeon X1900升級(jí)得來的，Radeon X1950可以說是重新設(shè)計(jì)后，性能更強(qiáng)、功耗低的全新芯片。作為Radeon X1950系列中的主流型號(hào)，Radeon X1950Pro擁有相當(dāng)不錯(cuò)的性價(jià)比。最為吸引人的莫過于數(shù)量眾多的Pixel Shader，這讓Radeno X1950Pro在應(yīng)對(duì)時(shí)下流行的游戲時(shí)，顯得更為從容。

毫無疑問，GeForce 8600系列產(chǎn)品是近期最為耀眼的一系列產(chǎn)品。全面支持DirectX 10，全新的統(tǒng)一渲染架構(gòu)，全新的視頻處理引擎（VP2），讓這一系列產(chǎn)品無論在3D性能上還是高清視頻回放方面，均有良好的表現(xiàn)。可以說，在AMD推出支持DirectX 10的產(chǎn)品之前，GeForce 8600GT在這個(gè)價(jià)格段內(nèi)的產(chǎn)品性能方面沒有對(duì)手。

1500至2000元

事實(shí)上，這一價(jià)格段的產(chǎn)品已經(jīng)很少了。兩家廠商目前在這個(gè)價(jià)格段的產(chǎn)品數(shù)量都不多。AMD方面，我們能看到的產(chǎn)品是Radeon X1950XT以及少量顯存容量較大的Radeon X1950Pro；而NVIDIA方面由于近期了GeForce 8600GTS，因此產(chǎn)品顯得略豐富一些，在這一價(jià)格段擁有GeForce 8600GTS、GeForce 7900GT。

那么實(shí)際上在這個(gè)價(jià)格區(qū)段內(nèi)的選擇就會(huì)變得比較簡(jiǎn)單。首先，我們要明確的一個(gè)道理是，作為一款主流產(chǎn)品GeForce 8600GTS停留在這個(gè)價(jià)格區(qū)間的時(shí)間將是非常短暫的，很快它就會(huì)進(jìn)入1500元以內(nèi)的價(jià)格區(qū)間，而且因?yàn)镹VIDIA不對(duì)其下線廠商推出的GeForce 8500GT做頻率上的限制，因此實(shí)際上處于中端入門位置的GeForce 8600GT會(huì)下滑至入門級(jí)產(chǎn)品之內(nèi)，相應(yīng)的GeForce 8600GT和GeForce 8600GTS的位置也會(huì)隨之進(jìn)行調(diào)整。至于AMD方面，截止到發(fā)稿日，雖然已經(jīng)有消息表明R600將很快，不過限于雜志周期，我們無法在本次專題內(nèi)報(bào)道任何關(guān)于R600的消息。

對(duì)于這款產(chǎn)品而言，它的頻率僅比更高端的Radeon X1950XTX低25MHz，GeForce 7900GTX也不是它的對(duì)手。甚至在一些DX9的游戲測(cè)試中，它的性能已經(jīng)逼近GeForce 8800GTS，而GeForce 8800GTS要比Radeon 1950XT貴上不少。這得益于它良好的架構(gòu)設(shè)計(jì)，48個(gè)Pixel Shader在處理大規(guī)模像素運(yùn)算時(shí)可以說是得心應(yīng)手。

其實(shí)從產(chǎn)品定位來看，GeForce 8600GTS是無法與Radeon X1950XT相比較的，畢竟后者是作為高端旗艦級(jí)產(chǎn)品出現(xiàn)的，而無論怎么看GeForce 8600GTS都是一款面向主流的產(chǎn)品-無論是從Shader數(shù)量還是顯存寬上來看，它并不具備高端卡應(yīng)有的配置。但是，它的優(yōu)勢(shì)在于全新的統(tǒng)一渲染架構(gòu)，以及對(duì)于DirectX 10和SM 4.0的支持上。除此之外，它的價(jià)格也更為便宜些，而性能方面的良好表現(xiàn)令我們十分滿意。

2000元以上

就目前的市場(chǎng)情況來看，2000元以上的產(chǎn)品是NVIDIA的天下，GeForce 8800系列產(chǎn)品涵蓋了從高到低的各個(gè)區(qū)段，而在2000元以上這個(gè)級(jí)別的產(chǎn)品中，AMD可以說只有部分Radeon X1950XT和Radeon 1950XTX在應(yīng)對(duì)著來自強(qiáng)悍的G80的壓力。這種局面在AMD的R600之前不會(huì)有任何改變。

到了這個(gè)價(jià)格以上，可以說很多頂級(jí)發(fā)燒友已經(jīng)不在意資金上的投入了。因此就算Radeon 1950XTX的性價(jià)比再好，大多數(shù)用戶還是會(huì)義無反顧地購買GeForce 8800系列產(chǎn)品。這并不難理解―既然已經(jīng)決定在顯示卡上投入這么多的資金，為什么不買最新、最強(qiáng)的產(chǎn)品呢？在R600正式面世之前，選擇2000元以上的顯卡非常簡(jiǎn)單，GeForce 8800系列產(chǎn)品就是你最好的選擇。

像素魔術(shù)――3D游戲與顯示卡的發(fā)展

最近一段時(shí)間發(fā)售的新游戲，讓不少玩家頗感頭疼。比如去年年底的《Need For Speed Carbon》，很多玩家都會(huì)覺得自己的顯卡在開啟高畫質(zhì)高分辨率后性能衰減較為嚴(yán)重。而近期的幾個(gè)游戲，比如《S.T.A.L.K.E.R》、《Command & Conquer 3》，或是采用Unreal Engine的《分裂細(xì)胞雙重間諜》等等，對(duì)性能的要求更為嚴(yán)重。從視覺效果來看，這些游戲的共同特點(diǎn)就是擁有華麗的光影、煙霧等效果，并且物理特性、光學(xué)特性也更接近于現(xiàn)實(shí)。除此之外，這幾個(gè)游戲的另外一個(gè)共同之處就是它們都是跨平臺(tái)發(fā)行的游戲，除了擁有PC版外，還有PS2或PS3，甚至是Xbox 360等游戲機(jī)平臺(tái)的版本。

從游戲機(jī)游戲開發(fā)來看，在次時(shí)代游戲機(jī)上，制作人想要表現(xiàn)的效果已經(jīng)不僅僅是我們所熟知的3D場(chǎng)景，進(jìn)而轉(zhuǎn)為要表現(xiàn)更為真實(shí)的空間感、空氣感。這兩種畫面感可以理解成景深和物體之間的粒子系統(tǒng)填充-因?yàn)槲覀儾⒉皇巧钤谡婵罩校諝庵锌偸菚?huì)有些塵埃，這些塵埃在特定的光影環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生十分特別的視覺效果，也會(huì)讓3D畫面更為逼真。下面的這些游戲畫面就很能說明問題。復(fù)雜的模型、精確的物理特性，這些已經(jīng)成為3D游戲基本應(yīng)該擁有的特性。更真實(shí)的畫面感，來自更復(fù)雜的光源陰影演算和各種體現(xiàn)空氣質(zhì)感的粒子霧化效果。

而這些復(fù)雜的光源陰影運(yùn)算和粒子系統(tǒng)對(duì)于3D顯示卡的像素渲染能力要求極大。更多對(duì)3D游戲中的渲染處理詳細(xì)調(diào)查報(bào)告表明：渲染的復(fù)雜程度不僅在逐漸的增加，就連它們的渲染方式也在發(fā)生改變。渲染指令大致可以分為兩個(gè)類別：

從顯存中拾取數(shù)據(jù)的紋理操作。

完成數(shù)學(xué)變換的算術(shù)處理操作。

早期的渲染處理是粗略的把渲染資源平等的分配給上述兩種類型的渲染指令，但近來分配給算術(shù)處理操作的渲染處理資源比重越來越大，在最近的游戲中，這個(gè)平均的比例是算術(shù)處理操作：紋理操作=5：1，從許多下一代的3D游戲設(shè)計(jì)藍(lán)圖看來，這個(gè)比例還有繼續(xù)往上增加的趨勢(shì)。

在另一些對(duì)現(xiàn)今3D游戲的研究報(bào)告中指出，大部分的像素處理過程都是雙線性過濾操作或者從整數(shù)紋理中進(jìn)行點(diǎn)取樣，并沒有紋理查找的過程，這些渲染操作都能被紋理處理單元在一個(gè)或更少的時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行，而剩下的像素處理操作則是三線性過濾、各向異性過濾和浮點(diǎn)指令紋理查找過程，這些操作將被安排在超過一個(gè)時(shí)鐘周期后執(zhí)行。

在算術(shù)處理與紋理操作之間一個(gè)很重要的差異就是：紋理操作過多依賴顯存容量和帶寬這些外界因素，當(dāng)在顯存容量和帶寬不夠用的情況下，去增加更多的紋理操作單元對(duì)紋理操作性能的提升并無幫助；而算術(shù)處理操作則不同，它的處理能力并不依靠這些外界因素，僅取決于在GPU中集成的算術(shù)處理單元數(shù)量。

程序中的紋理是一個(gè)可以加以利用的重要技術(shù)技巧，首先我們可以通過加上相應(yīng)的約束參數(shù)把像素渲染程序用來生成算術(shù)的紋理，通過這樣來變相的減少用于存儲(chǔ)紋理數(shù)據(jù)的必需的顯存容量和帶寬；除此之外渲染程式還可以用來添加變化和現(xiàn)有紋理的細(xì)節(jié)，以此來減少存儲(chǔ)于顯存中不同紋理模板的數(shù)量。這兩種運(yùn)用的技巧雖然過程不同，但都異曲同工，用來降低紋理操作對(duì)外界因素的依賴，減少對(duì)顯存容量和帶寬的需求。當(dāng)CPU已經(jīng)成為渲染速度提高的瓶頸時(shí)，GPU越來越強(qiáng)的渲染處理能力已經(jīng)開始在共享原本屬于CPU的工作量，例如在粒子系統(tǒng)、紡織物、流體流動(dòng)這些物理仿真動(dòng)作在處理器處理不過來時(shí)，就會(huì)被映射到GPU的工作列表中，使用GPU強(qiáng)大的渲染能力來處理。不過，這些從CPU處理列表中轉(zhuǎn)移過來的資源畢竟遠(yuǎn)離標(biāo)準(zhǔn)的圖形繪制范疇，所以更多的渲染處理能力被用來搭建負(fù)載平衡系統(tǒng)，去提升整體的幀渲染速度。

我們都知道ATi的3D顯示卡產(chǎn)品在芯片架構(gòu)上集成了更多的Shader處理單元，那么是否意味著在應(yīng)對(duì)新游戲時(shí)能夠得到更好的性能呢？為此我們專門進(jìn)行了一些新游戲的性能測(cè)試。測(cè)試所選擇的顯示卡是目前比較主流的產(chǎn)品，包括Radeon X1950GT、Radeon X1650GT、GeForce 7900GS，以及GeForce 7600GS。這4款產(chǎn)品基本處于同一檔次，而且均為目前比較成熟的產(chǎn)品。因此，我們?cè)跍y(cè)試新游戲性能時(shí)，放棄了3DMark和傳統(tǒng)游戲測(cè)試。測(cè)試項(xiàng)目包括《極品飛車卡本峽谷》、《S.T.A.L.K.E.R切爾諾貝利疑云》，以及《命令與征服3泰伯利亞戰(zhàn)爭(zhēng)》。

《極品飛車卡本峽谷》中除了使用了時(shí)下非常流行的HDR動(dòng)態(tài)光影效果外，在打開全部特效后，還有一種被稱之為Motion Blur的動(dòng)態(tài)模糊效果，以體現(xiàn)賽車飛馳的速度感。《S.T.A.L.K.E.R切爾諾貝利疑云》擁有非常精致的建模，其中的一草一木都會(huì)隨著風(fēng)吹輕輕擺動(dòng)，有粒子系統(tǒng)制作的半霧化效果將空氣感表現(xiàn)的淋漓盡致。《命令與征服3泰伯利亞戰(zhàn)爭(zhēng)》中的所有煙霧、爆炸、火光等效果全部為即時(shí)演算完成，并且任何動(dòng)作都會(huì)對(duì)周圍的場(chǎng)景造成影響，此外豐富的細(xì)節(jié)也是這款游戲的特色之一。

以上3款游戲的共同特點(diǎn)就是，像素運(yùn)算壓力極大。同時(shí)，我們的測(cè)試設(shè)置也極為苛刻，所有測(cè)試均打開了游戲的最高設(shè)置，同時(shí)測(cè)試了兩個(gè)不同分辨率，分別是目前標(biāo)準(zhǔn)的1280x1024@32bit，和該游戲可支持的最高分辨率。除了《極品飛車卡本峽谷》最高只能支持1600x1200@32bit模式外，其他兩款游戲的最高分辨率均可達(dá)到1920x1200@32bit。

從性能測(cè)試來看，也許我們得到的數(shù)據(jù)并不好看，整體分?jǐn)?shù)偏低。但這些成績(jī)足以說明問題了。在ATi強(qiáng)調(diào)的3：1架構(gòu)（所謂3：1架構(gòu)就是指Arithmetic:Texture=3:1或是ALU:TMU=3:1。Arithmetic指算術(shù)運(yùn)算,由ALU完成;Texture也可以指紋理運(yùn)算,由TMU完成）體系下，Radeon X1950GT和Radeon X1650GT在面對(duì)這種像素渲染壓力較大的游戲時(shí)所表現(xiàn)出的性能，的確要好于使用2：1架構(gòu)的GeForce 7系列產(chǎn)品。

這種優(yōu)勢(shì)是建立在分離渲染架構(gòu)體系下的，一旦3D顯示卡整體進(jìn)入統(tǒng)一渲染架構(gòu)體系時(shí)代，這種優(yōu)勢(shì)將不復(fù)存在。想要在未來的3D顯示卡領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，就要看在統(tǒng)一架構(gòu)渲染體系下，誰的設(shè)計(jì)更為優(yōu)秀了。不過在DX10正式普及之前，要想流暢的運(yùn)行那些光影絢麗多彩的游戲，Radeon X1000系列產(chǎn)品顯然更適合一些。

本次專題我們共收到29款產(chǎn)品，其中除了最新的GeForce 8600GTS外，其他產(chǎn)品均為上市已久的成熟產(chǎn)品。因此我們簡(jiǎn)化了這些產(chǎn)品的測(cè)試（GeForce 8600GTS在之前我們已經(jīng)詳細(xì)測(cè)試過）。測(cè)試分辨率為1280x1024@32bit、4x FSAA、4x ASF（其中NVIDIA的產(chǎn)品在測(cè)試3DMark 06時(shí)未打開FSAA）。除此之外，每款產(chǎn)品的價(jià)格均來自我們CNet旗下網(wǎng)站中關(guān)村在線.cn提供的實(shí)際市場(chǎng)價(jià)格。

實(shí)際上，本次專題我們測(cè)試的產(chǎn)品并不多，對(duì)于產(chǎn)品的測(cè)試也較之以前的專題測(cè)試簡(jiǎn)單了許多，好在收到的產(chǎn)品都是市場(chǎng)上的成熟產(chǎn)品，測(cè)試雖然簡(jiǎn)單，但也足以說明問題了。對(duì)于產(chǎn)品的評(píng)選方面，我們重點(diǎn)考慮的是產(chǎn)品的性價(jià)比、做工和產(chǎn)品附加值這幾個(gè)方面。經(jīng)過仔細(xì)的考量后，我們將編輯選擇獎(jiǎng)授予如下產(chǎn)品：

ASUS EN8600GTS Silent

Forsa GeForce 8600GTS魔龍版

Leadtek WinFast PX8800GTS/TDH

MSI NX7600GT渦輪風(fēng)暴

Sapphire X1950GT黃金版

七彩虹鐳風(fēng)X1650GT-GD3 CF白金版

這些產(chǎn)品基本上都是非常有特色的產(chǎn)品。ASUS的EN8600GTS Silent不但采用了最新的GeForce 8800GTS顯示核心，而且還提供了零噪音解決方案，并且附帶有ASUS的多種獨(dú)特功能和技術(shù)；Forsa的GeForce 8600GTS魔龍版是第一批上市的GeForce 8600GTS產(chǎn)品之一，它擁有很好的性價(jià)比；Leadtek的WinFast PX8800GTS/TDH無論是在設(shè)計(jì)還是做工上都體現(xiàn)了Leadtek的大廠風(fēng)范，而且價(jià)格較為便宜；MSI的NX7600GT渦輪風(fēng)暴的散熱器設(shè)計(jì)較為出色，雖然尺寸上可能略有出入，但這種設(shè)計(jì)思路值得其他廠商學(xué)習(xí)，并且它的性能也是相當(dāng)不錯(cuò)的；藍(lán)寶的X1950GT黃金版以不足1000元的售價(jià)帶來的是相當(dāng)出眾的性能，并且其做工和用料堪稱頂級(jí)；七彩虹的鐳風(fēng)X1650GT-GD3 CF則是體現(xiàn)性價(jià)比的典范之作，低廉的價(jià)格，中上的性能和出色的穩(wěn)定性，是這款產(chǎn)品的最大特色。

ASUS

一款成熟的芯片，由一家成熟的大廠設(shè)計(jì)并制造，就是我們看到的這款EN7900GS TOP。無論是設(shè)計(jì)、做工，還是用料，都十分令人滿意。而且和ASUS的其他顯示卡產(chǎn)品一樣，這款EN7900GS TOP同樣支持諸如靚彩等ASUS特有的技術(shù)。

ASUS

這款產(chǎn)品除了采用最新的GeForce 8600GTS外，還使用了全熱管靜音散熱裝置。雖然我們有點(diǎn)擔(dān)心它到底能不能穩(wěn)定的工作，但是事實(shí)上它表現(xiàn)的近乎完美，無論是性能還是穩(wěn)定性。同樣，這也是一塊ASUS的靚彩系列產(chǎn)品。

ASUS

采用高端的GeForce 8800GTS顯示核心讓這款產(chǎn)品在性能上卓爾不群，雖然與旗艦級(jí)產(chǎn)品GeForce 8800GTX仍有一定差距，但它仍然能夠帶給你足夠的視覺震撼。此外，由于它的顯存只有320MB，它的售價(jià)要比標(biāo)準(zhǔn)版的GeForce 8800GTS略便宜一些，更易被用戶接受。

ASUS

極限，是對(duì)這款產(chǎn)品的最佳形容。這恐怕是目前民用顯卡里最為夸張的一款產(chǎn)品了。它的最大特色是采用了全液冷散熱，并且用戶拿到手里就已經(jīng)是組裝好的全套產(chǎn)品，只要安置在機(jī)箱內(nèi)就可以使用了。同時(shí)，強(qiáng)悍的GeForce 8800GTX顯示核心能給你最棒的視覺體驗(yàn)。

Forsa

GeForce 7600GS魔龍版

這是一款面向主流市場(chǎng)的產(chǎn)品，擁有不錯(cuò)的性能和穩(wěn)定性。雖然價(jià)格較低，但這款產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和做工還是可圈可點(diǎn)的。它的布線清晰，用料扎實(shí)。散熱器的選擇方面也較為令人放心。

Forsa

GeForce 7900GS魔龍版

不足1000元的價(jià)格，以及相當(dāng)不錯(cuò)的性能，讓它成為一款頗具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。這款產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和做工都很不錯(cuò)，并且為了保證穩(wěn)定性，這款產(chǎn)品的顯存顆粒上也設(shè)置了獨(dú)立的散熱片。

Forsa

GeForce 8600GTS魔龍版

這是一款采用GeForce 8600GTS顯示核心的產(chǎn)品，這款產(chǎn)品在性能上的表現(xiàn)較為令人滿意。在設(shè)計(jì)上，這款產(chǎn)品采用的版型和NVIDIA的公版基本一致，散熱器方面配備的也是中規(guī)中矩的銅質(zhì)散熱器。與同價(jià)位的產(chǎn)品相比，這款產(chǎn)品顯然更具競(jìng)爭(zhēng)力。

GIGABYTE

這款采用GeForce 7600GT顯示核心的產(chǎn)品采用了獨(dú)特的熱管散熱器設(shè)計(jì)。其優(yōu)點(diǎn)是在保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)，提供零噪音環(huán)境。不過由于在設(shè)計(jì)這款產(chǎn)品的熱管時(shí)，將一組散熱器設(shè)置在了顯卡背面，因此這款產(chǎn)品在與某些主板搭配使用時(shí)，會(huì)因?yàn)橹靼灞睒蛏崞恢脝栴}，給安裝造成一定困難。

GIGABYTE

這款顯卡采用的顯示核心是GeForce 7900GS。作為一款面向主流高端市場(chǎng)的產(chǎn)品，這款顯卡的配置還是相當(dāng)不錯(cuò)的。它保持了GIGABYTE一貫的優(yōu)良做工，在測(cè)試時(shí)表現(xiàn)出的穩(wěn)定性令人滿意。

GIGABYTE

這款采用了Radeon X1950Pro的產(chǎn)品在測(cè)試時(shí)表現(xiàn)出的性能和穩(wěn)定令人滿意，而且其3：1架構(gòu)在應(yīng)對(duì)那些像素運(yùn)算復(fù)雜的游戲時(shí)，將會(huì)得到更好的效果。當(dāng)然，這款產(chǎn)品無論是在做工還是用料方面都保持著GIGABYTE的優(yōu)良品質(zhì)，值得信賴。

Leadtek

WinFast PX7600GS/

作為NVIDIA旗下第一大顯卡廠商，Leadtek出品的顯卡一直以來都是品質(zhì)的代名詞。這款產(chǎn)品也不例外，它的用料和做工相當(dāng)出色。雖然只是一款面向中端用戶的產(chǎn)品，但Leadtek并未因此而偷工減料。

Leadtek

WinFast PX7600GS/

對(duì)于那些使用PC作為高清視頻播放源的用戶來說，這款顯卡再合適不過了。它是本次專題中唯一款帶有HDMI接口的產(chǎn)品，用戶不再需要任何轉(zhuǎn)接設(shè)備，即可把HD-TV與PC相連欣賞影片。

Leadtek

WinFast PX7600GT/

中端主流產(chǎn)品的傳奇-GeForce 7600GT，在Leadtek手中得到了很好的發(fā)揮。這款產(chǎn)品所表現(xiàn)出的性能相當(dāng)令人滿意。中規(guī)中矩的外表之下，是極棒的穩(wěn)定性和性能表現(xiàn)，本次專題中的很多對(duì)比測(cè)試均由這款產(chǎn)品完成，其表現(xiàn)令人滿意。

Leadtek

WinFast PX8800GTS/

這款采用GeForce 8800GTS顯示核心，并搭配320MB高速GDDR3顯存的產(chǎn)品，讓我們想起了法拉利賽車散熱器設(shè)計(jì)十分有特色。它的散熱器整體架構(gòu)為熱管+散熱片+風(fēng)扇+整流罩，整流罩后半部為金屬拉絲設(shè)計(jì)，質(zhì)感十足。當(dāng)然，除了漂亮之外它的性價(jià)也比較為令人滿意。

MSI

NX7300GT-TD128E

MSI給這款產(chǎn)品配備了DDR顯存，并且從定價(jià)來看，這款產(chǎn)品絕對(duì)是一款面向入門級(jí)應(yīng)用的產(chǎn)品。從測(cè)試的性能來看，這款產(chǎn)品的表現(xiàn)還是相當(dāng)不錯(cuò)的。此外，與其他入門級(jí)產(chǎn)品相比，用戶從MSI能得到更好的品質(zhì)保證。

MSI

這款產(chǎn)品的散熱器設(shè)計(jì)可以說是大大的超出了我們對(duì)于顯卡散熱器的認(rèn)識(shí)。不過必須肯定的是，這種前后抽送空氣的方式的確是一種符合機(jī)箱內(nèi)部空氣流動(dòng)的設(shè)計(jì)。從性能上來看，它的表現(xiàn)不錯(cuò)，價(jià)格也不算太貴，是很不錯(cuò)的選擇。不過我們擔(dān)心的是，過于臃腫的散熱器會(huì)不會(huì)影響用戶使用SLi呢？

Sapphire

做為ATi旗下第一大下線顯卡設(shè)計(jì)制造廠商，藍(lán)寶出品的ATI顯卡在品質(zhì)上可以與在加拿大銷售的ATi原廠卡相媲美。這款采用Radeon X1650GT顯示核心的產(chǎn)品在測(cè)試中表現(xiàn)出的性能和穩(wěn)定性都十分令人滿意。

Sapphire

通過一系列的測(cè)試（主要是一些針對(duì)最新游戲的對(duì)比測(cè)試），我們不得不說，這款采用Radeon X1950GT顯示核心的產(chǎn)品，是一款極具性價(jià)比的產(chǎn)品。在1000元這一檔產(chǎn)品中，無論是在性能還是穩(wěn)定性上都足以令人滿意，性價(jià)比可以說無人能及。

Unika火旋風(fēng)

也許是這款采用了Radeon X1950GT的產(chǎn)品為了保證自己能夠穩(wěn)定的工作吧，它的散熱器很大，工作起來噪音不小。而且最為令人擔(dān)心的是它散熱器的固定方式，在顯卡背面，我們看到4顆僅用塑料墊圈做絕緣處理的螺絲釘，這種方式未免有些潦草。不過它的性價(jià)比倒是不錯(cuò)，值得預(yù)算緊張的用戶考慮。

Unika速配

作為一款入門級(jí)產(chǎn)品，Unika速配PCX7318GT Pro超強(qiáng)版做的還是相當(dāng)不錯(cuò)的。這款產(chǎn)品所配備的GDDR3顯存可以讓GeForce 7300GT有更好的發(fā)揮。從實(shí)際測(cè)試來看，也的確是如此，它的表現(xiàn)符合它的定位。

銘狂鐳

這款采用Radeon X1650GT的顯示卡產(chǎn)品搭配了256MB GDDR3顯存，更多的顯存可以讓顯卡在應(yīng)對(duì)材質(zhì)操作較多的應(yīng)用時(shí)表現(xiàn)得更為自如一些。這款產(chǎn)品在測(cè)試中表現(xiàn)出的性能和穩(wěn)定性都很不錯(cuò)，是一款性價(jià)比相當(dāng)不錯(cuò)的產(chǎn)品。

銘狂鐳

這款產(chǎn)品與Unika的火旋風(fēng)PCX19528GT極為相似，同樣的散熱器設(shè)計(jì)，同樣的版型。它們?cè)谛阅鼙憩F(xiàn)上也十分接近，價(jià)格方面僅差1元。作為一款面向1000元以下用戶的產(chǎn)品來看，它的性能表現(xiàn)還是不錯(cuò)的，價(jià)格也不算太貴。

銘狂鐳

這款產(chǎn)品的看點(diǎn)在于256bit的顯存位寬。作為曾經(jīng)的王者之一，Radeon X800XTPE曾經(jīng)給我們帶來了不小的震撼。如今，作為Radeon X800的血脈，Radeon X800XL的性能表現(xiàn)依然不容小覷，只是它的定位已經(jīng)從曾經(jīng)的旗艦級(jí)產(chǎn)品變成現(xiàn)在的入門級(jí)產(chǎn)品。對(duì)于那些對(duì)3D性能要求不高的用戶來說，這款狂鐳X800XL不失為一種不錯(cuò)的選擇。

七彩虹鐳風(fēng)

X1650GT-GD3 CF白金版

這款七彩虹的Radeon X1650GT給我們留下了相當(dāng)深刻的印象，它的性能相當(dāng)不錯(cuò)，穩(wěn)定性也算得上很好。但價(jià)格卻要比同類產(chǎn)品便宜不少。這也是一直讓我們感到不解的地方，為什么七彩虹總是能做出性價(jià)比很好的產(chǎn)品呢？不管怎么說，這款產(chǎn)品絕對(duì)值得用戶考慮。

七彩虹鐳風(fēng)

這款采用Radeon X1950GT的產(chǎn)品在性能表現(xiàn)方面無可挑剔，同時(shí)它的價(jià)格也比較容易讓用戶接受。美中不足就是在產(chǎn)品的附加值方面略顯單薄了一些。不過總體來說，對(duì)于那些喜歡追求性價(jià)比的用戶而言，這款產(chǎn)品還是相當(dāng)合適的。

七彩虹天行

7300GT-GD3 UP

當(dāng)GeForce 7300GT已經(jīng)成為入門之選時(shí)，我們也就不能對(duì)采用這款芯片的產(chǎn)品提出過多的要求。這款天行7300GT-GD3 UP烈焰戰(zhàn)神足以滿足普通用戶日常應(yīng)用或是玩一些簡(jiǎn)單的3D游戲的需求，而且價(jià)格便宜。

七彩虹天行

這就是目前市場(chǎng)上主流產(chǎn)品的典范了，不足600元的售價(jià)，加上這款產(chǎn)品不錯(cuò)的性能表現(xiàn)，很容易讓大多數(shù)用戶為之打開錢包。它的性能足以滿足大多數(shù)的3D應(yīng)用需要，但記住它只是一塊面向主流的產(chǎn)品，不要讓它運(yùn)行超出它能力范圍的東西。

七彩虹天行

7600GT-GD3 UP烈焰戰(zhàn)神

說實(shí)話，在面對(duì)七彩虹的產(chǎn)品時(shí)，如果不看顯卡背面的銘牌，就算是我們這些整天接觸產(chǎn)品的人也難以分清它們之間的區(qū)別。這幾款采用NVIDIA芯片的顯卡太像了，不過它們的性能還是有區(qū)別的。選擇GeForce 7600GT是比較穩(wěn)妥的選擇，它足以支撐到DX10應(yīng)用大范圍普及。

七彩虹天行