这里回顾GAMES101 Lecture 1，计算机图形学概述。

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什么是计算机图形学？

计算机图学是使用计算机来合成和操作视觉信息的学科。

为什么要学习计算机图形学？

闫老师给出了学习计算机图形学的三个动机：

  • 应用
    • 电子游戏
    • 电影
    • 动画
    • 设计
    • 可视化
    • 虚拟现实
    • 增强现实
    • 数字插图(Digital Illustration)
    • 模拟
    • 图形用户界面(GUI)
    • 字体排印学
  • 智力挑战
    • 创建逼真的虚拟世界并与之互动
    • 需要了解物理世界的各个方面
    • 新的计算方法、展示、技术
  • 技术挑战
    • （透视）投影、曲线、曲面涉及到很多数学
    • 光照和着色需要物理学
    • 以3D形式表示/操作形状
    • 动画/模拟
    • 3D图形软件编程和硬件
  • 当然，最重要的原因还有计算机图形学是awesome！

课程主题

  • 光栅化成像；
  • 几何表示（曲线和曲面）；
  • 光的传播理论；
  • 动画与模拟；

光栅化

光栅化主要做如下事情：

  • 将几何图元（3D三角形/多边形）投影到屏幕上
  • 将投影后的图元分解为片段（像素）
  • 动画/电影的黄金标准（实时应用程序）

几何表示（曲线和曲面）

几何表示主要研究在计算机图形学中如何表示几何：

光线追踪

  • 通过每个像素从相机拍摄光线
    • 计算交点和阴影
    • 继续反射光线，直到它们击中光源
  • 动画/电影的黄金标准（离线应用程序）

动画与模拟

  • 关键帧动画
  • 质量弹簧系统

计算机图形学和计算机视觉的关系

引入两个概念model和image：

  • model描述三维空间中物体材质，光照，几何等信息；
  • image是指图像；

那么：

  • 将model变为image的过程是计算机图形学的研究领域（渲染）；
  • 从model理解model的过程依然是计算机图形学的研究领域；
  • 从image理解model是计算机视觉的研究领域；
  • 对image的操作是计算机视觉的研究领域；

老师的理解可以在下图中概述：