Overview of Computer Graphics

1.Overview of Computer Graphics

笔记来源：GMAE101现代计算机图形学入门-闫令琪

1.1 What is Computer Graphics？

计算机图形学是一种使用数据算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。虽然通常认为CG是指三维图形的处理，事实上也包括了二维图形及图像的处理。–引自什么是计算机图形学–学习笔记

1.2 Course Topics（mainly 4 parts）

1.2.1 Rasterization（光栅化）

光栅化和光线追踪都是计算机图形学的渲染方法，用于为屏幕上显示的（或当你按下“渲染”按钮后，在硬盘上创建的）图像确定其中像素的颜色。
光栅化：将三维几何形体显示到屏幕上
光栅化的工作原理是从后往前绘制场景中的物体，通过变换矩阵将3D物体映射至2D平面。它根据网格体（模型）中存储的信息（颜色、纹理、法线），结合场景中的光照，确定每个像素的颜色。通常，它比光线追踪快得多，但无法模拟真实反射、半透明和环境光遮蔽等依赖于反射光照的效果。

达到每秒30幅画面（30fps）这样的级别叫做实时（real-time），否则叫离线（offline）

1.2.2 Curves and Meshes（曲线与网格）

如何表示一条曲线和一个曲面？
如何用简单曲面通过细分方法得到复杂曲面？
曲面形状发生变化时如何保持物体的拓扑结构？……

1.2.3 Ray Tracing（光线追踪）

光栅化和光线追踪都是计算机图形学的渲染方法，用于为屏幕上显示的（或当你按下“渲染”按钮后，在硬盘上创建的）图像确定其中像素的颜色。

光线追踪的工作原理是，从摄像机的视角投射光线，在它到达光源之前，追踪它在场景物体间的反射路径，并沿途收集和存储颜色。由于这种方式模仿了光线的物理行为，因此比起光栅化，它能够提供质量更高、效果更逼真的结果，例如柔和精致的阴影、环境光遮蔽以及准确的折射和反射。然而，这些好处通常是以牺牲速度为代价的。

1.2.4 Animation?/Simulation（动画/模拟）