计算机图形学(Computer Graphics,简称CG)是 研究如何通过计算机生成、操作和显示图像和图形的学科。它涉及从基础的图形绘制到复杂的三维建模和渲染的各个方面。具体来说,计算机图形学包括以下内容:
图像生成:
研究如何利用计算机算法创建二维或三维图像。
图形变换:
涉及图形在二维或三维空间中的平移、旋转、缩放等变换。
光照计算:
计算物体在特定光源下的光照效果,包括直接光照、间接光照、全局光照等。
纹理映射:
将纹理图像应用到三维模型表面,以增加真实感。
三维建模:
构建三维物体的数学模型,包括参数化建模、曲线曲面造型、实体造型等。
渲染技术:
将三维模型转换为二维图像,包括光栅化、光线追踪、光线投射等技术。
用户交互可视化:
研究如何通过输入设备(如鼠标、键盘、触摸屏)与计算机生成的图形进行交互。
图形标准:
制定和推广图形相关的标准和规范,确保不同系统和应用之间的兼容性。
图形硬件:
研究图形输入输出设备(如显卡、绘图板)和图形工作站等硬件技术。
图形软件:
开发用于图形生成、编辑、渲染和交互的软件工具和应用。
科学计算可视化:
将科学数据转化为图形表示,帮助人们更好地理解和分析复杂数据。
计算机动画:
制作动态图像和动画,应用于电影、游戏、广告等领域。
自然景物仿真:
模拟自然环境和现象,用于电影特效、游戏场景等。
虚拟现实:
创建和体验虚拟世界,提供沉浸式的交互体验。
计算机图形学不仅是一门独立的学科,还与人工智能、机器学习等领域密切相关。随着计算机技术的不断发展,计算机图形学也在不断进步,应用领域不断扩展,为人们提供了更加丰富和真实的视觉体验。