有些时候，一张图片的效果胜过千言万语。举个例子说，肺癌肿瘤的图片就能与多媒体数据库媲美，它能使医生勾画出可能拯救生命的治疗方案。一张计算机微生物视频图能帮助生物学家解释单个细胞是怎样形成的，一个三维虚拟汽车图形还能作为样板车，让设计人员据此设计出外观更新颖、功能更为齐全的车辆。

由于计算机图形学应用范围的日益扩大，才有可能促成这样的伟绩。60年代中期由计算机科学宗师们——犹他大学的大卫 • 伊万兄弟（David Evans）和伊凡 • 苏特兰德（Ivan Sutherland）——规定的适用范围，已大大超过仅限于数字式图形的局限，开始用于诸如医学、无线电通信、娱乐和建筑等分支学科领域。

图形计算机械协会的特洛 • 怀特德（Turner Whitted）在9月份洛杉矶会议中心举行的年会上说，在计算机辅助设计的初始阶段，限于手段的落后，设计出的图形只能停留在屏幕上。而现在，技术大步前进了，人们可以和计算机设计出的图形交互作用，好像那不是图，而是实实在在的物体。简言之，计算机图形学技术的虚拟化使操作成为可能。

计算机图形学的发展曾受到计算机功率的限制，即使一种简单的应用也需要大量功率。你要想把气象数据表述成可视风暴系统，起码需要一台Cray超级计算机。但是，随着微型处理器功率成倍数地、持续地增长着，这些障碍正在消失。现在你只要到南加利福尼亚和任何大学的实验室去走一遭，你就会发现他们在类似的数据处理方面的潜力是显著的。

在加利福尼亚大学洛杉矶分校，计算机科学教授威斯莱 • 朱（Wesley Chu）和西屋医科大学的师生为建立一个X射线图像的数据库而工作着。该数据库的每个图像都和病人的病历（包括治疗途径和疗效）联系起来，伴有医生观察的有声档案和病情发展的可视文件说明，乍听起来，这好像把写在纸上的病人档案转换成别致的多媒体形式，但它作为数字式档案，价值就大得多了。因为计算机能根据病人档案展开检索，把类似的病例档案查个遍，最终为医生制订医疗方案提供数据。

为了要把几千个肺癌患者的病例查个遍，计算机必须有能力认出“肿瘤”。而“肿瘤”这两个正体字能够准确地投合这种本领，让计算机认出。在计算机眼里，现行病人的肿瘤与储存在计算机内的其他病例可能截然不同。所以，朱和其同事正在“教”计算机如何认识三维X射线磁共振图像中的肿瘤的形状、大小、容积、位置和质地等特征。一种名叫KMeD的系统，就能用这些参数值把与现行病人肿瘤近似的病例档案找出，医生根据档案就可为现行病人制定医疗方案。

加州理工大学（Caltech）是由国家科学基金筹办的图形学和虚拟化中心的5个大学之一。该大学计算机图形学实验室的研究人员正在研究一些技术，旨在磁共振成像机提供的X射线基础上，开发出更多的信息。

磁共振成像技术能看出人体各部致密区。研究人员据此制图，表明哪儿是皮肤尽头和腱在其下开始之处。但身体有些部位，比如手，制起图来就特别感到困难，因为形状不规则。在确定两种组织，比如脂肪和骨骼的分界处也是件难事。但加州理工大学的研究人员用刚性数学（Vigorous mathematics）画出的手和腕的图形就极精确。

“下一步就是把此技术用于动作中的手”，阿兰 • 巴尔教授（Alan Barr）说，“那时我们就能认定，手和腕要采取什么姿势，才会使患腕管综合症的可能性最小。腕管就是因一再受压致伤变得虚弱的。

巴尔及其同事还用计算机图形学做出在显微镜下才能看到的有机物模型，生物学家可用其检验有机物形成的理论。图形学专家们还编出程序，让细胞（有机物）知道怎样才能繁殖。然后，他们就掌握该程序，观察细胞是否会自行组织成生物学家预期的形式。如果是这样的话，巴尔说，他们的理论就肯定了，模型真的会像有生命那样运作。

南卡罗来纳大学的计算机科学教授G • 麦迪昂尼（Gerard Medioni）正在“教”计算机怎样根据两张静物照片画一张三维物体。这个计算机应用识图技术和一种名叫投影几何的数学，能在两个图形（比如角和直边）上设置彼此对应之点。然后它能在对应点间观察物体，井绘出物体的图形。

麦迪昂尼还认为，此技术还可绘制出电影和电视的虚拟外景。比如制片人可快速拍摄克里姆林宫内部的系列图片，再用“观察点合成”（Viewpoint Synthesis）技术创造出全部背景，再合成到蓝色屏幕上。

加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）电机工程学教授海伦 • 纳（Helen Na）正在用计算机图形学研究电离层，即布满电子的地球大气层的外层部分。电离层也像气象系统一样经常变化着，尤其是太阳发生变化时，它也相应变化，这就给军事通信带来困难。由于电离层的不稳定性，不能够准确地了解到信号是否到了该去的地方，地面士兵收不到通过电离层反射回的信号。所以纳就用加勒比地区16个无线电信号接收站的资料推算出海平面上几百哩上方电离层密度。借助计算机图形学，她建立了形状始终在变的电离层的体层摄影图像，从中可以看出，稠密区的颜色与稀薄地区不同，研究人员认为此图很有价值。

北卡罗来纳大学是国家科学基金筹组的图形学和虚拟化中心的另一个基地。该大学的研究人员正用计算机图形学观察靠显微镜才能看到的一些结构物，甚至还把它们来回搬动。这个学校的一个图形学工作站还用一种名叫毫微机械手的工具，把从原子力显微镜观察到的数据，转换成一个放大100万倍的栩栩如生的三维图像。该校的科学家们还把显微镜的端头接到一个反馈设备上，用此端头拨动一个侵袭烟草植物的病毒，以观察是什么东西使病毒附着在受害植物上的。他们还用毫微机械手去推动一个20纳米金球（直径仅为人发的1/300），把它赶到一个金钱的缝里。计算机科学教授泰洛（Russe M. Taylor）说得好：这是医生、生物学家和基因疗法专家们的沙盘。计算机图形学在新型设备的帮助下，其潜在的适用范围正在扩大，泰洛研究毫微机械手迄今已有5年。

在斯坦福大学，研究人员正在研制一个反应工作台。这是一个把计算机绘成的图像投射到有6×3ft屏幕上的显示系统。通过该系统的计算机绘成的图像，用左眼和右眼看到的分别各不相同，如果戴上特制的眼镜，你看到的就是三维图像了。

虽然计算机屏幕显示图像对很多人都适宜。但斯坦福大学计算机科学系的汉拉罕（Pat Hanrahan）教授认为，该桌面设计系统特别适合于从事环境、建筑的设计师、汽车设计人员、外科医生和其他设计人员。

有些设计，比如虚拟骨骼上的个别骨头，可以和正文或者别的信息联系起来。汉拉罕和其同事正在使工作台臻于完善，使两人可同时使用。他说：“工作台就个别示范比较起来可能要自然些。我们正步人计算机图形学这个世界，抓住了些东西并操作它们，但这些都是间接的，最终还得用指挥台和监测器。”麦迪昂尼正研制一种笔，它走过一个三维物体时，计算机上就生出三维图像；它走过两个边时，计算机就自动计算出这两个边接合形成的棱形。麦迪昂尼已训练过计算机，使它在笔接触到表面的各点上，认出那个表面的曲线。然后，计算机就利用各点算出该物体的整体形状，不管是光滑得像个球，还是像一大块超尺寸的臼齿模型，都能画。麦迪昂尼用他那支笔可徒手画个什么图形。比如要画个圆锥棒，他只要笔在空中划一个圈，再在圆圈边上伸出一根直线，计算机就能推理出其它部分该是什么。因为它始终注视着笔的关节间所形成的角度，它能据此准确地判断出笔尖应落在什么地方才在三维空间里。

加利福尼亚大学洛杉矶分校电力工程教授约翰 • 维拉圣洛（John Villasenor）正在计算机芯片上设计一系统，该系统能让芯片重新编制程序，以比标准芯片更有效地加工图像。

有种名叫“应用特殊集成电路”（ASIC）的芯片设计时只考虑到以异常高的速度，发挥一种职能。而另一些芯片，按设计要求，应用范围宽，但速度则慢多了。结合两种芯片的长处于一体的芯片正在试用中。

此系统的硬件按设计要求只能用于单一工作，那就是识别一种特殊的形状。比如，战场卫星图像里的坦克等。不过，不出几个毫秒芯片的逻辑门就可以重新构形，能找其他形状的东西。如果一个ASIC芯片只管1个形状，则500个不同的形状，就有500个ASIC芯片，那就要占用更多的空间，耗用更多动力。而能重新编制程序的芯片，能连续地计算，比微处理机还快。

维拉圣洛教授已对他们的芯片作了小规模的示范表演，眼下正为桑地亚国家实验室建立一个全方位系统。

年会的组织者怀特德说，尽管这次会议要展出的计算机图形学技术很多，但更多的运用还在将来。其中有些利用计算机于通信，只凭声音和手的动作就行了，不用键盘和操作室。另外一些使召开虚拟实体电视会议成为可能，而且还不用护目镜和手套等硬件。有了计算机图形学，你能创造一个崭新的世界。

（21 st Century，1997年10月29日）