计算机图形学概述分析课件•计算机图形学简介目•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录01CATALOGUE计算机图形学简介定义与概念定义计算机图形学是研究使用计算机生成和操作图形的科学。概念通过算法、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。计算机图形学的应用领域游戏设计与开发虚拟现实与增强现实游戏中的图像、动画和交互界面。创建沉浸式体验和交互式环境。电影与动画制作数据可视化特效、角色建模和场景渲染。将数据以图形形式呈现，便于分析和理解。计算机图形学的发展历程起步阶段0120世纪50年代，计算机图形学开始起步，主要用于科学可视化。发展阶段020320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。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。02CATALOGUE计算机图形学基础知识图像与图形的关系010203图像图形关系由像素构成的二维或三维数据，主要用于显示和渲染。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。颜色模型与空间RGB模型CMYK模型红、绿、蓝三种颜色组合，用于屏幕显示。青、品、黄、黑四种颜色组合，用于印刷。HSV模型颜色空间色调、饱和度、亮度三个属性，用于艺术创描述颜色的一种方式，不同的颜色空间适用于不同的应用场景。作。图像的数字化表示位图1由像素组成的图像，每个像素有特定的位置和颜色值。矢量图由数学公式表示的图像，可以无限放大而不失真。23图像分辨率描述图像清晰度的参数，通常以像素为单位。图像的几何变换01020304平移缩放旋转扭曲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。03CATALOGUE计算机图形学基本技术渲染技术光栅化渲染光线追踪渲染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。模拟光线在场景中的传播方式，以实现更真实的光影效果。粒子系统纹理映射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。光照模型Phong光照模型Blinn-Phong光照模型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。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。路径追踪全局光照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。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。纹理映射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。阴影生成平面阴影深度阴影将阴影看作是平面图像，并将其应用到物体上。根据物体与光源之间的距离生成阴影。阴影贴图光线追踪阴影使用深度值和光源位置生成阴影贴图，并将其应用到物体上。通过模拟光线在场景中的传播来生成阴影，以实现更真实的效果。04CATALOGUE计算机图形学高级技术真实感图形渲染光线追踪全局光照通过模拟光线在场景中的传播，实现更逼真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。的阴影和反射效果。纹理映射抗锯齿技术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。消除图像边缘的锯齿效应，使图像更加平滑。动态场景生成0102粒子系统动画与动力学模拟如雨、雪、火焰等自然现象或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。抽象效果。实时渲染虚拟摄像机控制在交互式应用中，如游戏或模拟器，实现流畅的动态场景。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。0304物理模拟与交互刚体动力学流体动力学模拟物体的运动和碰撞，如机械零件或角色动作。模拟液体和气体的运动，如水流或火焰。柔体动力学用户输入与交互模拟可变形...
