2023-10-26計算機圖形學基本知識ppt計算機圖形學概述計算機圖形學基礎知識計算機圖形學基本技術計算機圖形學高級技術計算機圖形學實踐應用計算機圖形學發(fā)展趨勢與未來展望contents目錄01計算機圖形學概述計算機圖形學是研究圖形圖像的表示、生成、處理和顯示的理論、方法和技術的一門學科。定義計算機圖形學包括二維圖形學、三維圖形學、圖像處理和可視化等幾個分支。分類定義與分類1發(fā)展歷程23計算機圖形學起源于上世紀50年代，隨著計算機硬件和軟件技術的發(fā)展而發(fā)展。起源經(jīng)歷了開創(chuàng)期、發(fā)展期、成熟期和擴展期四個階段。發(fā)展階段計算機圖形學已經(jīng)廣泛應用于娛樂、教育、工業(yè)、醫(yī)學、軍事等領域。現(xiàn)狀娛樂與游戲計算機圖形學在電影、電視、游戲等領域中發(fā)揮了重要作用，提供了逼真的三維場景和角色動畫。計算機圖形學可以用于模擬實驗、虛擬現(xiàn)實等技術，提高教學效果和培訓質(zhì)量。計算機圖形學在工業(yè)設計、建筑設計、機械設計等領域中有著廣泛的應用，可以提高設計效率和精度。計算機圖形學可以用于醫(yī)學圖像處理、生物信息學等領域，有助于醫(yī)學研究和診斷。計算機圖形學在軍事模擬、反恐訓練、安全監(jiān)控等方面有著重要的應用價值。應用領域教育與培訓醫(yī)學與生物軍事與安全工業(yè)與工程02計算機圖形學基礎知識矢量圖由矢量數(shù)據(jù)描述的幾何圖形，具有無失真縮放、數(shù)據(jù)量小、可編輯性強等優(yōu)點，適用于圖表、工程設計等領域。位圖由像素點陣構(gòu)成的圖像，無法無失真縮放、數(shù)據(jù)量大、顯示速度快，適用于照片、高清圖像等領域。矢量圖與位圖RGB顏色模型紅綠藍（RGB）是加色模型，通過不同波長的光線的疊加產(chǎn)生各種顏色。在計算機圖形學中，RGB顏色模型被廣泛使用。RGB顏色空間在RGB顏色模型中，通過三個數(shù)值（R、G、B）的組合表示顏色，每個數(shù)值的范圍通常為0-255。這種顏色空間被廣泛應用于計算機顯示和數(shù)字圖像中。RGB顏色模型將圖形或圖像投影到屏幕上，通常涉及到光線的計算和模擬，以產(chǎn)生逼真的視覺效果。渲染描述光線如何從光源照射到物體表面，以及物體表面如何反射和漫反射光線的模型。常用的光照模型包括Phong光照模型和Blinn-Phong光照模型等。光照模型渲染與光照03計算機圖形學基本技術03線性方程組線性方程組用于描述物體之間的位置關系和運動規(guī)律，是計算機圖形學中常用的數(shù)學工具。線性代數(shù)基礎01向量向量是具有方向和大小的幾何量，常用于表達物體的位置、速度和加速度等信息。02矩陣矩陣是線性代數(shù)中的基本單位，用于表示物體的變換、旋轉(zhuǎn)和縮放等信息。幾何變換幾何變換包括平移、旋轉(zhuǎn)和縮放等操作，用于改變物體的位置、方向和大小。投影變換投影變換用于將三維物體投影到二維平面上，常用于制作三維場景中的陰影和遮擋效果。齊次坐標齊次坐標是一種將幾何坐標和變換信息合并的表示方法，用于實現(xiàn)物體的位置、方向、大小和深度等信息在坐標系之間的轉(zhuǎn)換。圖形變換技術紋理映射技術UV坐標UV坐標用于將紋理映射到物體的表面，通過指定紋理坐標和表面坐標之間的關系，實現(xiàn)紋理的正確映射。紋理過濾紋理過濾用于改善紋理映射的視覺效果，通過在采樣紋理時進行插值計算，減少紋理的閃爍和模糊現(xiàn)象。紋理貼圖紋理貼圖是一種將圖像貼在物體表面上的技術，用于增加物體的細節(jié)和外觀。04計算機圖形學高級技術陰影映射算法陰影映射是一種計算機圖形學算法，用于在圖像中創(chuàng)建陰影效果。它通過將陰影紋理映射到場景中的物體表面來實現(xiàn)陰影效果。陰影與陰影映射陰影貼圖陰影貼圖是一種用于實現(xiàn)陰影效果的圖像，它包含了物體表面的陰影信息。通過將陰影貼圖應用到物體表面，可以實現(xiàn)逼真的陰影效果。光線追蹤光線追蹤是一種計算機圖形學技術，可以模擬光線從光源照射到物體表面的路徑。它被用于創(chuàng)建高質(zhì)量的陰影效果，尤其是在復雜場景中。反射01反射是指光線遇到物體表面后，按照入射角等于反射角的規(guī)律反彈回去的現(xiàn)象。在計算機圖形學中，反射現(xiàn)象可以通過反射貼圖、反射光線追蹤等技術來模擬。反射與折射折射02折射是指光線穿過透明物體時，由于介質(zhì)密度的變化而發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。在計算機圖形學中，折射現(xiàn)象可以通過折射貼圖、折射光線追蹤等技術來模擬。水面反射與折射03水面反射和折射現(xiàn)象在計算機圖形學中是比較特殊的情況。為了模擬真實的水面效果，需要使用特殊的技術，如水面反射模型、菲涅爾水面等。粒子系統(tǒng)粒子系統(tǒng)是一種計算機圖形學技術，可以模擬復雜的自然現(xiàn)象，如火、水、煙霧等。粒子系統(tǒng)通過產(chǎn)生大量的粒子，并對每個粒子的位置、速度、顏色等屬性進行動態(tài)調(diào)整，以模擬出自然現(xiàn)象的外觀。煙霧模擬煙霧模擬是粒子系統(tǒng)的一個重要應用，可以模擬煙霧的外觀和運動規(guī)律。通過調(diào)整粒子屬性，如密度、顏色、速度等，可以實現(xiàn)逼真的煙霧效果。粒子系統(tǒng)與煙霧模擬05計算機圖形學實踐應用計算機圖形學提供了游戲畫面的設計和制作技術，包括場景、角色、物品等的設計和渲染。游戲畫面設計游戲開發(fā)中采用了計算機圖形學的實時渲染技術，使得游戲畫面能夠?qū)崟r更新和變化，提高了游戲的互動性和沉浸感。實時渲染技術計算機圖形學中的物理引擎能夠模擬物體的運動和碰撞，為游戲提供了更加真實和自然的交互體驗。物理引擎游戲開發(fā)中的計算機圖形學應用計算機圖形學為虛擬現(xiàn)實提供了虛擬環(huán)境的構(gòu)建技術，包括場景、角色、物品等的設計和渲染。虛擬環(huán)境構(gòu)建虛擬現(xiàn)實中的計算機圖形學應用計算機圖形學通過營造逼真的虛擬環(huán)境，為虛擬現(xiàn)實提供了沉浸式的體驗，使用戶能夠更加深入地感受虛擬環(huán)境。沉浸式體驗計算機圖形學還提供了虛擬現(xiàn)實的交互式體驗技術，使用戶能夠與虛擬環(huán)境進行互動和操作。交互式體驗特效制作計算機圖形學還提供了動態(tài)圖像處理技術，能夠?qū)τ耙暜嬅孢M行修復、增強和編輯等處理。動態(tài)圖像處理合成與輸出影視特效中的計算機圖形學應用計算機圖形學可以將特效畫面與實拍畫面進行合成和輸出，制作出更加震撼和真實的影視效果。計算機圖形學為影視特效提供了特效制作的技術，包括場景、角色、物品等的特效設計和渲染。06計算機圖形學發(fā)展趨勢與未來展望總結(jié)詞實時渲染技術將持續(xù)發(fā)揮重要作用詳細描述隨著計算機硬件性能的不斷提升，實時渲染技術將更加成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)更加復雜、逼真的圖形效果。同時，隨著虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術的普及，實時渲染技術將在這些領域發(fā)揮重要作用。實時渲染技術的發(fā)展趨勢人工智能將為計算機圖形學帶來新的突破總結(jié)詞人工智能技術在計算機圖形學中的應用已經(jīng)逐漸得到廣泛應用，例如深度學習在圖像識別、圖像生成等方面的應用。未來，隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，其在計算機圖形學中的應用將更加廣泛，帶來新的突破和創(chuàng)新。詳細描述基于人工智能的計算機圖形學應用前景計算機圖形學的未來發(fā)展方向計算機圖形學將向更加逼