计算机图形学笔记 || 概论

计算机图形学(Computer Graphics，CG)：是计算机技术与电视技术、图形图像处理技术等相互融合的结果。简单来说，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生成、处理和显示的相关原理与算法。

IEEE定义：Computer Graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.

 一、应用领域

1. 计算机辅助设计（computer aided design，CAD）和计算机辅助制造（computer aided manufacture，CAM）；
2. 计算机艺术（computer art，CA）；
3. 虚拟现实（virtual reality，VR）；
4. 计算机辅助教学（computer aided instruction，CAI）；
5. 人机交互（Human Computer Interaction，HCI）和图形用户界面；
6. 真实感图形绘制与自然景物仿真；
7. 计算机游戏、电影、动漫；
8. ……

二、 图形

• 图形的分类

1. 构成属性：几何属性，轮廓、形状等；非几何属性，颜色、材质等。
2. 构成要素：几何图形，如线框图、工程制图、等高线地图等；真实感图形，基于光照、材质、纹理映射表示。

•  图形的表示方法

1. 参数法——图形（矢量图）；
2. 点阵法——图像（位图）。

三、计算机图形学的研究内容

1. 建模(Modeling)；
2. 渲染(Rendering)；
3. 动画(Animation)；
4. 人机交互(Human–computer Interaction, HCI)。

四、计算机图形学的相关学科：图像处理与模式识别

五、图形显示器

1. CRT（阴极射线管）显示器：由电子枪、偏转系统、荫罩板、荧光粉层、玻璃外壳五部分组成；
2. LCD（液晶）显示器：优点是机身薄，占地小，辐射小；
3. LED（发光二极管）显示器；
4. 等离子体显示器：极薄，分辨率佳；
5. 3D显示器等：利用“视差栅栏”，使双眼分别接受不同的图像，形成立体效果。

六、三维图形显示原理

1. 坐标变换方法——准三维图像；
2. 立体眼镜方法（最常见的三种：互补色、偏振光、时分式）；
3. 立体摄影方法；
4. 三维立体画方法（俗称“对眼”，个人感觉十分神奇）。

七、计算机图形学的热点技术

• 80年代：Model + Render
• 本世纪：真实感图形 + 实时技术

1. 层次细节技术（LOD）：建立不同层次的网格细节模型；网格模型的几何过渡；层次细节显示和简化技术；精细模型与粗糙模型的运用。
2. 图像绘制技术（IBR）：不需要三维建模；优点是摆脱了场景复杂度的实时瓶颈；缺点是不能实现连续漫游；QuickTime VR系统。