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计算机图形学概述分析课件
目
录
CATALOGUE
计算机图形学简介
计算机图形学基础知识
计算机图形学基本技术
计算机图形学高级技术
计算机图形学未来展望
计算机图形学案例分析
计算机图形学简介
CATALOGUE
01
计算机图形学是研究使用计算机生成和操作图形的科学。
定义
通过算法、数学和计算机程序，将数据转化为图形在屏幕上显示或生成物理输出。
概念
游戏中的图像、动画和交互界面。
游戏设计与开发
特效、角色建模和场景渲染。
电影与动画制作
创建沉浸式体验和交互式环境。
虚拟现实与增强现实
将数据以图形形式呈现，便于分析和理解。
数据可视化
03
成熟阶段
21世纪初，随着计算机硬件和软件技术的不断进步，计算机图形学在各个领域得到广泛应用和发展。
01
起步阶段
20世纪50年代，计算机图形学开始起步，主要用于科学可视化。
02
发展阶段
20世纪80年代，随着个人电脑的普及，计算机图形学在游戏和电影制作中得到广泛应用。
计算机图形学基础知识
CATALOGUE
02
由像素构成的二维或三维数据，主要用于显示和渲染。
图像
图形
关系
由顶点和边构成的二维或三维数据，主要用于描述和计算。
图像是图形的一种特殊表现形式，图形是图像的基础。
03
02
01
1
2
3
由像素组成的图像，每个像素有特定的位置和颜色值。
位图
由数学公式表示的图像，可以无限放大而不失真。
矢量图
描述图像清晰度的参数，通常以像素为单位。
图像分辨率
平移
缩放
旋转
扭曲
01
02
03
04
将图像在水平或垂直方向上移动。
将图像放大或缩小。
将图像旋转一定的角度。
将图像的某一部分进行拉伸或压缩。
计算机图形学基本技术
CATALOGUE
03
将三维场景转换到二维屏幕上的过程，通过将三维数据转换为像素集合来实现。
光栅化渲染
光线追踪渲染
粒子系统
纹理映射
模拟光线在场景中的传播方式，以实现更真实的光影效果。
用于模拟不规则形状的物体，如火、烟雾等。
将纹理贴图应用到物体表面的技术，以增加物体的细节和真实感。
一种常用的光照模型，包括环境光、漫反射光和镜面反射光三个部分。
Phong光照模型
改进的Phong模型，通过增加次表面散射和半透明度来模拟更真实的光照效果。
Blinn-Phong光照模型
一种高级的光照算法，通过模拟光线在场景中的多次反射来生成高质量的图像。
路径追踪
考虑了场景中所有物体之间的相互影响，以实现更真实的光照效果。
全局光照
2D纹理映射
将2D纹理贴图应用到物体表面，以增加物体的细节和真实感。
3D纹理映射
将3D纹理贴图应用到物体表面，以实现更真实的效果。
立方体贴图
使用六个面的图像来模拟3D纹理效果。
环境贴图
将整个场景的图像映射到一个球体上，以实现更真实的环境效果。
计算机图形学高级技术
CATALOGUE
04
光线追踪
通过模拟光线在场景中的传播，实现更逼真的阴影和反射效果。
全局光照
模拟光线在物体表面反射和折射的过程，以呈现更自然的光影效果。
纹理映射
将图像贴图映射到三维物体的表面，以增加物体的细节和质感。
抗锯齿技术
消除图像边缘的锯齿效应，使图像更加平滑。
粒子系统
利用物理原理模拟物体运动和交互，如碰撞检测和刚体动力学。
动画与动力学
实时渲染
虚拟摄像机控制
01
02
04
03
提供更灵活的摄像机操作，以实现复杂的镜头运动和场景切换。
模拟如雨、雪、火焰等自然现象或抽象效果。
在交互式应用中，如游戏或模拟器，实现流畅的动态场景。
刚体动力学
模拟物体的运动和碰撞，如机械零件或角色动作。
流体动力学
模拟液体和气体的运动，如水流或火焰。
柔体动力学
模拟可变形物体的行为，如布料或植物。
用户输入与交互
实现与虚拟环境的自然交互，如手势识别和虚拟物体抓取。
头部追踪与身体跟踪
实时跟踪用户的头部和身体动作，以实现更真实的虚拟体验。
将虚拟内容叠加到真实世界中，为用户提供额外的信息或体验。
增强现实技术
通过特殊的显示设备和眼镜，提供沉浸式的三维视觉体验。
三维立体显示
允许用户与虚拟环境中的对象进行交互，如拾取、移动或操作。
环境交互
计算机图形学未来展望
CATALOGUE
05
人工智能技术为计算机图形学提供了强大的算法和数据处理能力，使得计算机能够更好地模拟和生成复杂的图形和场景。
人工智能技术可以用于自动识别和分类图像，提高计算机图形学的自动化水平，减少人工干预。
人工智能技术还可以用于图像生成和编辑，使得计算机图形学能够更好地满足用户的需求，提高图像质量和视觉效果。
1
2
3
计算机图形学与虚拟现实、增强现实等技术结合，可以用于构建更加逼真的虚拟环境和场景，提高用户体验。
计算机图形学与医学、生物学等领域结合，可以用于医学影像处理、生物信息可视化等方面，提高科学研
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