计算机图形学基本知识ppt

2023-10-26计算机图形学基本知识ppt计算机图形学概述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实践应用计算机图形学发展趋势与未来展望contents目录01计算机图形学概述计算机图形学是研究图形图像的表示、生成、处理和显示的理论、方法和技术的一门学科。定义计算机图形学包括二维图形学、三维图形学、图像处理和可视化等几个分支。分类定义与分类1发展历程23计算机图形学起源于上世纪50年代，随着计算机硬件和软件技术的发展而发展。起源经历了开创期、发展期、成熟期和扩展期四个阶段。发展阶段计算机图形学已经广泛应用于娱乐、教育、工业、医学、军事等领域。现状娱乐与游戏计算机图形学在电影、电视、游戏等领域中发挥了重要作用，提供了逼真的三维场景和角色动画。计算机图形学可以用于模拟实验、虚拟现实等技术，提高教学效果和培训质量。计算机图形学在工业设计、建筑设计、机械设计等领域中有着广泛的应用，可以提高设计效率和精度。计算机图形学可以用于医学图像处理、生物信息学等领域，有助于医学研究和诊断。计算机图形学在军事模拟、反恐训练、安全监控等方面有着重要的应用价值。应用领域教育与培训医学与生物军事与安全工业与工程02计算机图形学基础知识矢量图由矢量数据描述的几何图形，具有无失真缩放、数据量小、可编辑性强等优点，适用于图表、工程设计等领域。位图由像素点阵构成的图像，无法无失真缩放、数据量大、显示速度快，适用于照片、高清图像等领域。矢量图与位图RGB颜色模型红绿蓝（RGB）是加色模型，通过不同波长的光线的叠加产生各种颜色。在计算机图形学中，RGB颜色模型被广泛使用。RGB颜色空间在RGB颜色模型中，通过三个数值（R、G、B）的组合表示颜色，每个数值的范围通常为0-255。这种颜色空间被广泛应用于计算机显示和数字图像中。RGB颜色模型将图形或图像投影到屏幕上，通常涉及到光线的计算和模拟，以产生逼真的视觉效果。渲染描述光线如何从光源照射到物体表面，以及物体表面如何反射和漫反射光线的模型。常用的光照模型包括Phong光照模型和Blinn-Phong光照模型等。光照模型渲染与光照03计算机图形学基本技术03线性方程组线性方程组用于描述物体之间的位置关系和运动规律，是计算机图形学中常用的数学工具。线性代数基础01向量向量是具有方向和大小的几何量，常用于表达物体的位置、速度和加速度等信息。02矩阵矩阵是线性代数中的基本单位，用于表示物体的变换、旋转和缩放等信息。几何变换几何变换包括平移、旋转和缩放等操作，用于改变物体的位置、方向和大小。投影变换投影变换用于将三维物体投影到二维平面上，常用于制作三维场景中的阴影和遮挡效果。齐次坐标齐次坐标是一种将几何坐标和变换信息合并的表示方法，用于实现物体的位置、方向、大小和深度等信息在坐标系之间的转换。图形变换技术纹理映射技术UV坐标UV坐标用于将纹理映射到物体的表面，通过指定纹理坐标和表面坐标之间的关系，实现纹理的正确映射。纹理过滤纹理过滤用于改善纹理映射的视觉效果，通过在采样纹理时进行插值计算，减少纹理的闪烁和模糊现象。纹理贴图纹理贴图是一种将图像贴在物体表面上的技术，用于增加物体的细节和外观。04计算机图形学高级技术阴影映射算法阴影映射是一种计算机图形学算法，用于在图像中创建阴影效果。它通过将阴影纹理映射到场景中的物体表面来实现阴影效果。阴影与阴影映射阴影贴图阴影贴图是一种用于实现阴影效果的图像，它包含了物体表面的阴影信息。通过将阴影贴图应用到物体表面，可以实现逼真的阴影效果。光线追踪光线追踪是一种计算机图形学技术，可以模拟光线从光源照射到物体表面的路径。它被用于创建高质量的阴影效果，尤其是在复杂场景中。反射01反射是指光线遇到物体表面后，按照入射角等于反射角的规律反弹回去的现象。在计算机图形学中，反射现象可以通过反射贴图、反射光线追踪等技术来模拟。反射与折射折射02折射是指光线穿过透明物体时，由于介质密度的变化而发生偏转的现象。在计算机图形学中，折射现象可以通过折射贴图、折射光线追踪等技术来模拟。水面反射与折射03水面反射和折射现象在计算机图形学中是比较特殊的情况。为了模拟真实的水面效果，需要使用特殊的技术，如水面反射模型、菲涅尔水面等。粒子系统粒子系统是一种计算机图形学技术，可以模拟复杂的自然现象，如火、水、烟雾等。粒子系统通过产生大量的粒子，并对每个粒子的位置、速度、颜色等属性进行动态调整，以模拟出自然现象的外观。烟雾模拟烟雾模拟是粒子系统的一个重要应用，可以模拟烟雾的外观和运动规律。通过调整粒子属性，如密度、颜色、速度等，可以实现逼真的烟雾效果。粒子系统与烟雾模拟05计算机图形学实践应用计算机图形学提供了游戏画面的设计和制作技术，包括场景、角色、物品等的设计和渲染。游戏画面设计游戏开发中采用了计算机图形学的实时渲染技术，使得游戏画面能够实时更新和变化，提高了游戏的互动性和沉浸感。实时渲染技术计算机图形学中的物理引擎能够模拟物体的运动和碰撞，为游戏提供了更加真实和自然的交互体验。物理引擎游戏开发中的计算机图形学应用计算机图形学为虚拟现实提供了虚拟环境的构建技术，包括场景、角色、物品等的设计和渲染。虚拟环境构建虚拟现实中的计算机图形学应用计算机图形学通过营造逼真的虚拟环境，为虚拟现实提供了沉浸式的体验，使用户能够更加深入地感受虚拟环境。沉浸式体验计算机图形学还提供了虚拟现实的交互式体验技术，使用户能够与虚拟环境进行互动和操作。交互式体验特效制作计算机图形学还提供了动态图像处理技术，能够对影视画面进行修复、增强和编辑等处理。动态图像处理合成与输出影视特效中的计算机图形学应用计算机图形学可以将特效画面与实拍画面进行合成和输出，制作出更加震撼和真实的影视效果。计算机图形学为影视特效提供了特效制作的技术，包括场景、角色、物品等的特效设计和渲染。06计算机图形学发展趋势与未来展望总结词实时渲染技术将持续发挥重要作用详细描述随着计算机硬件性能的不断提升，实时渲染技术将更加成熟，能够实现更加复杂、逼真的图形效果。同时，随着虚拟现实、增强现实等技术的普及，实时渲染技术将在这些领域发挥重要作用。实时渲染技术的发展趋势人工智能将为计算机图形学带来新的突破总结词人工智能技术在计算机图形学中的应用已经逐渐得到广泛应用，例如深度学习在图像识别、图像生成等方面的应用。未来，随着人工智能技术的不断发展，其在计算机图形学中的应用将更加广泛，带来新的突破和创新。详细描述基于人工智能的计算机图形学应用前景计算机图形学的未来发展方向计算机图形学将向更加逼