2023-10-26計算機(jī)圖形學(xué)基本知識ppt計算機(jī)圖形學(xué)概述計算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)知識計算機(jī)圖形學(xué)基本技術(shù)計算機(jī)圖形學(xué)高級技術(shù)計算機(jī)圖形學(xué)實(shí)踐應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展趨勢與未來展望contents目錄01計算機(jī)圖形學(xué)概述計算機(jī)圖形學(xué)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(shù)的一門學(xué)科。定義計算機(jī)圖形學(xué)包括二維圖形學(xué)、三維圖形學(xué)、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(jī)圖形學(xué)起源于上世紀(jì)50年代，隨著計算機(jī)硬件和軟件技術(shù)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(kuò)展期四個階段。發(fā)展階段計算機(jī)圖形學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于娛樂、教育、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域?，F(xiàn)狀娛樂與游戲計算機(jī)圖形學(xué)在電影、電視、游戲等領(lǐng)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(jī)圖形學(xué)可以用于模擬實(shí)驗(yàn)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，提高教學(xué)效果和培訓(xùn)質(zhì)量。計算機(jī)圖形學(xué)在工業(yè)設(shè)計、建筑設(shè)計、機(jī)械設(shè)計等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，可以提高設(shè)計效率和精度。計算機(jī)圖形學(xué)可以用于醫(yī)學(xué)圖像處理、生物信息學(xué)等領(lǐng)域，有助于醫(yī)學(xué)研究和診斷。計算機(jī)圖形學(xué)在軍事模擬、反恐訓(xùn)練、安全監(jiān)控等方面有著重要的應(yīng)用價值。應(yīng)用領(lǐng)域教育與培訓(xùn)醫(yī)學(xué)與生物軍事與安全工業(yè)與工程02計算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于圖表、工程設(shè)計等領(lǐng)域。位圖由像素點(diǎn)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(lǐng)域。矢量圖與位圖RGB顏色模型紅綠藍(lán)（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(jī)圖形學(xué)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(yīng)用于計算機(jī)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(jī)圖形學(xué)基本技術(shù)03線性方程組線性方程組用于描述物體之間的位置關(guān)系和運(yùn)動規(guī)律，是計算機(jī)圖形學(xué)中常用的數(shù)學(xué)工具。線性代數(shù)基礎(chǔ)01向量向量是具有方向和大小的幾何量，常用于表達(dá)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(biāo)齊次坐標(biāo)是一種將幾何坐標(biāo)和變換信息合并的表示方法，用于實(shí)現(xiàn)物體的位置、方向、大小和深度等信息在坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。圖形變換技術(shù)紋理映射技術(shù)UV坐標(biāo)UV坐標(biāo)用于將紋理映射到物體的表面，通過指定紋理坐標(biāo)和表面坐標(biāo)之間的關(guān)系，實(shí)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(jìn)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(shù)，用于增加物體的細(xì)節(jié)和外觀。04計算機(jī)圖形學(xué)高級技術(shù)陰影映射算法陰影映射是一種計算機(jī)圖形學(xué)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(shí)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(shí)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(yīng)用到物體表面，可以實(shí)現(xiàn)逼真的陰影效果。光線追蹤光線追蹤是一種計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)，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(fù)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(jī)圖形學(xué)中，反射現(xiàn)象可以通過反射貼圖、反射光線追蹤等技術(shù)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(jī)圖形學(xué)中，折射現(xiàn)象可以通過折射貼圖、折射光線追蹤等技術(shù)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(jī)圖形學(xué)中是比較特殊的情況。為了模擬真實(shí)的水面效果，需要使用特殊的技術(shù)，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(jī)圖形學(xué)技術(shù)，可以模擬復(fù)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(jìn)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(yīng)用，可以模擬煙霧的外觀和運(yùn)動規(guī)律。通過調(diào)整粒子屬性，如密度、顏色、速度等，可以實(shí)現(xiàn)逼真的煙霧效果。粒子系統(tǒng)與煙霧模擬05計算機(jī)圖形學(xué)實(shí)踐應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)提供了游戲畫面的設(shè)計和制作技術(shù)，包括場景、角色、物品等的設(shè)計和渲染。游戲畫面設(shè)計游戲開發(fā)中采用了計算機(jī)圖形學(xué)的實(shí)時渲染技術(shù)，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(shí)時渲染技術(shù)計算機(jī)圖形學(xué)中的物理引擎能夠模擬物體的運(yùn)動和碰撞，為游戲提供了更加真實(shí)和自然的交互體驗(yàn)。物理引擎游戲開發(fā)中的計算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)為虛擬現(xiàn)實(shí)提供了虛擬環(huán)境的構(gòu)建技術(shù)，包括場景、角色、物品等的設(shè)計和渲染。虛擬環(huán)境構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)中的計算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)通過營造逼真的虛擬環(huán)境，為虛擬現(xiàn)實(shí)提供了沉浸式的體驗(yàn)，使用戶能夠更加深入地感受虛擬環(huán)境。沉浸式體驗(yàn)計算機(jī)圖形學(xué)還提供了虛擬現(xiàn)實(shí)的交互式體驗(yàn)技術(shù)，使用戶能夠與虛擬環(huán)境進(jìn)行互動和操作。交互式體驗(yàn)特效制作計算機(jī)圖形學(xué)還提供了動態(tài)圖像處理技術(shù)，能夠?qū)τ耙暜嬅孢M(jìn)行修復(fù)、增強(qiáng)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(jī)圖形學(xué)應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)可以將特效畫面與實(shí)拍畫面進(jìn)行合成和輸出，制作出更加震撼和真實(shí)的影視效果。計算機(jī)圖形學(xué)為影視特效提供了特效制作的技術(shù)，包括場景、角色、物品等的特效設(shè)計和渲染。06計算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展趨勢與未來展望總結(jié)詞實(shí)時渲染技術(shù)將持續(xù)發(fā)揮重要作用詳細(xì)描述隨著計算機(jī)硬件性能的不斷提升，實(shí)時渲染技術(shù)將更加成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜、逼真的圖形效果。同時，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的普及，實(shí)時渲染技術(shù)將在這些領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。實(shí)時渲染技術(shù)的發(fā)展趨勢人工智能將為計算機(jī)圖形學(xué)帶來新的突破總結(jié)詞人工智能技術(shù)在計算機(jī)圖形學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸得到廣泛應(yīng)用，例如深度學(xué)習(xí)在圖像識別、圖像生成等方面的應(yīng)用。未來，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，其在計算機(jī)圖形學(xué)中的應(yīng)用將更加廣泛，帶來新的突破和創(chuàng)新。詳細(xì)描述基于人工智能的計算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用前景計算機(jī)圖形學(xué)的未來發(fā)展方向計算機(jī)圖形學(xué)將向更加逼