計算機圖形學(xué)基礎(chǔ)教程-課件

計算機圖形學(xué)基礎(chǔ)教程——課件2023REPORTING計算機圖形學(xué)簡介基礎(chǔ)知識圖形繪制顏色與光照圖像處理3D圖形學(xué)基礎(chǔ)計算機圖形學(xué)展望目錄CATALOGUE2023PART01計算機圖形學(xué)簡介2023REPORTING03計算機圖形學(xué)廣泛應(yīng)用于游戲開發(fā)、電影制作、建筑設(shè)計等領(lǐng)域。01計算機圖形學(xué)是研究計算機生成和操作圖形的科學(xué)。02它主要關(guān)注使用數(shù)學(xué)算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來創(chuàng)建、操作和顯示二維和三維圖形。計算機圖形學(xué)的定義計算機圖形學(xué)的萌芽階段，主要用于簡單的繪圖和可視化。1950年代1980年代2000年代至今隨著個人電腦的普及，計算機圖形學(xué)進入快速發(fā)展期，廣泛應(yīng)用于游戲、電影等領(lǐng)域。隨著計算機硬件和軟件技術(shù)的進步，計算機圖形學(xué)在虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等領(lǐng)域取得突破性進展。030201計算機圖形學(xué)的發(fā)展歷程數(shù)據(jù)可視化使用計算機圖形學(xué)將復(fù)雜數(shù)據(jù)以直觀的方式呈現(xiàn)出來，便于分析和理解。虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實通過計算機圖形學(xué)技術(shù)，創(chuàng)建逼真的虛擬環(huán)境，增強用戶的感官體驗。建筑設(shè)計建筑師使用計算機圖形學(xué)進行建筑設(shè)計、渲染和可視化。游戲開發(fā)游戲中的角色、場景、特效等都離不開計算機圖形學(xué)的支持。電影制作電影中的特效、場景渲染等需要計算機圖形學(xué)的技術(shù)支持。計算機圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域PART02基礎(chǔ)知識2023REPORTING由像素組成的二維矩陣，用于表示二維場景或物體的表示。圖像圖像的基本單元，每個像素包含顏色信息。像素描述圖像清晰度的參數(shù)，通常以像素為單位。分辨率圖像與像素123RGB：紅綠藍三種基本顏色組成的顏色模型。每種顏色由一個0-255的整數(shù)表示，組合形成各種顏色。是計算機圖形中最常用的顏色模型之一。RGB顏色模型由像素組成的圖像，放大后失真。位圖由數(shù)學(xué)公式表示的圖像，放大不失真。矢量圖位圖與矢量圖描述圖像清晰度的參數(shù)，通常以像素為單位。描述圖像所占存儲空間的參數(shù)，通常以字節(jié)為單位。分辨率與圖像大小圖像大小分辨率PART03圖形繪制2023REPORTING介紹如何使用不同的算法（如Bresenham算法）在計算機圖形中繪制直線。直線繪制算法描述如何設(shè)置和控制直線的顏色、寬度和樣式（如虛線）。直線屬性探討直線在幾何圖形（如多邊形）繪制中的應(yīng)用。直線與圖形的關(guān)系分析直線在用戶界面設(shè)計中的功能和作用，如分割面板和按鈕等。直線在界面設(shè)計中的應(yīng)用直線繪制介紹曲線的基本定義和分類（如二次貝塞爾曲線、三次貝塞爾曲線等）。曲線的基本概念曲線繪制算法曲線與動畫的關(guān)系曲線在游戲設(shè)計中的應(yīng)用探討如何使用不同的算法（如DeCasteljau算法）在計算機圖形中繪制曲線。分析曲線在動畫制作中的運用，如運動路徑和軌跡。探討曲線在游戲設(shè)計中的運用，如地圖生成和角色移動路徑。曲線繪制介紹多邊形的定義、表示和性質(zhì)。多邊形的基本概念探討如何使用不同的算法（如掃描線填充算法）在計算機圖形中繪制多邊形。多邊形繪制算法分析多邊形在幾何變換（如平移、旋轉(zhuǎn)和縮放）中的應(yīng)用。多邊形與幾何變換的關(guān)系探討多邊形在三維建模中的運用，如物體表面細節(jié)和形狀調(diào)整。多邊形在三維建模中的應(yīng)用多邊形繪制PART04顏色與光照2023REPORTING理解顏色混合是計算機圖形學(xué)中的基本概念，它描述了如何將兩種或多種顏色組合在一起以產(chǎn)生新的顏色?？偨Y(jié)詞顏色混合是計算機圖形學(xué)中用于描述如何將兩種或多種顏色組合在一起以產(chǎn)生新的顏色的基本概念。常見的顏色混合方法包括加法、減法、乘法和覆蓋等。每種方法都有不同的效果，可以用來實現(xiàn)不同的視覺效果和藝術(shù)風格。詳細描述顏色混合總結(jié)詞理解光照模型是計算機圖形學(xué)中的重要概念，它描述了如何模擬光線與物體表面的交互以創(chuàng)建逼真的圖像。詳細描述光照模型是計算機圖形學(xué)中用于描述如何模擬光線與物體表面的交互以創(chuàng)建逼真的圖像的重要概念。它涉及到許多因素，如光源類型、光線的顏色和強度、物體表面的材質(zhì)和反射特性等。通過使用不同的光照模型，可以創(chuàng)建出具有不同視覺效果和真實感的圖像。光照模型紋理貼圖理解紋理貼圖是計算機圖形學(xué)中的一種技術(shù)，它通過將圖像映射到物體表面上來增加物體的細節(jié)和真實感?？偨Y(jié)詞紋理貼圖是一種在計算機圖形學(xué)中廣泛使用的技術(shù)，它通過將圖像映射到物體表面上來增加物體的細節(jié)和真實感。紋理貼圖可以用于各種類型的表面，如平面、曲面和不規(guī)則形狀等。通過使用不同的紋理貼圖，可以創(chuàng)建出具有不同視覺效果和藝術(shù)風格的圖像。詳細描述PART05圖像處理2023REPORTING均值濾波將像素鄰域的中值賦給輸出像素，對去除椒鹽噪聲特別有效。中值濾波高斯濾波雙邊濾波01020403結(jié)合空間鄰近度和像素值相似度進行加權(quán)，保持邊緣清晰。通過將像素鄰域的平均值賦給輸出像素，平滑圖像中的噪聲。使用高斯函數(shù)對圖像進行加權(quán)平均，實現(xiàn)平滑效果。圖像濾波縮放改變圖像的尺寸。旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)圖像。剪切移除圖像的一部分。平移移動圖像。圖像變換如PNG格式，完全保留原始數(shù)據(jù)，但壓縮率較低。無損壓縮如JPEG格式，通過去除一些人眼不易察覺的信息來提高壓縮率。有損壓縮將圖像表示為矢量數(shù)據(jù)，如SVG格式，適用于可縮放圖形。矢量壓縮利用分形幾何原理進行圖像壓縮，如Barnsley的蕨類植物算法。分形壓縮圖像壓縮PART063D圖形學(xué)基礎(chǔ)2023REPORTING定義了場景中所有物體的位置和方向，是絕對的參考框架。世界坐標系相對于某個物體自身的坐標系統(tǒng)，用于描述該物體內(nèi)部各點的位置。物體坐標系觀察者所面對的方向和位置，決定了觀察者看到的場景。觀察坐標系三維坐標系

三維幾何形狀球體由球心和半徑確定的立體形狀，表面由連續(xù)的弧形曲線組成。立方體由六個面、十二條邊和八個頂點構(gòu)成的立體形狀，每個面都是一個正方形。圓柱體由底面圓盤和側(cè)面圓筒組成的立體形狀，可以看作是旋轉(zhuǎn)矩形得到的。描述光線如何與物體表面相互作用的理論模型，包括漫反射、鏡面反射和陰影等。光照模型物體表面的物理屬性，如顏色、紋理、光滑度等，決定了物體對光線的反射方式。材質(zhì)屬性用于實現(xiàn)光照模型的程序代碼，能夠計算出物體表面的顏色值。著色器光照與材質(zhì)PART07計算機圖形學(xué)展望2023REPORTING虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實01通過高級圖形渲染技術(shù)，實現(xiàn)沉浸式的虛擬環(huán)境體驗，增強用戶的感知和交互。實時渲染技術(shù)02利用高性能計算和并行處理技術(shù)，實現(xiàn)更加逼真和流暢的實時圖形渲染。人工智能與計算機圖形學(xué)的結(jié)合03利用人工智能算法，實現(xiàn)自動化和智能化的圖形設(shè)計和生成。新技術(shù)與新應(yīng)用跨平臺與移動設(shè)備支持推動計算機圖形學(xué)在