计算机图形学复习加复习提纲课件

计算机图形学复习加复习提纲课件CATALOGUE目录计算机图形学概述基础知识图形算法高级技术复习提纲01计算机图形学概述计算机图形学是研究计算机生成和操作图形的科学。定义计算机图形学可分为2D图形学和3D图形学，涉及几何、色彩、光照、纹理等方面的处理。分类定义与分类20世纪50年代，计算机图形学开始起步，主要应用于科学可视化。起步阶段20世纪70年代，计算机图形学基础理论和技术逐渐形成，如光栅渲染、Z缓冲等。基础阶段20世纪80年代至90年代，计算机图形学在电影、游戏等领域得到广泛应用，如3D动画、虚拟现实等。发展阶段21世纪以来，计算机图形学不断创新，如增强现实、虚拟现实、实时渲染等技术的发展。创新阶段发展历程计算机图形学在电影和游戏制作中广泛应用，涉及角色建模、场景设计、动画制作等方面。电影与游戏制作计算机图形学可用于产品外观设计、工程图纸绘制等方面，提高设计效率和精度。工业设计计算机图形学可用于数据可视化、医学影像分析等领域，帮助科学家更好地理解和分析数据。科学可视化计算机图形学为虚拟现实和增强现实技术提供支持，实现沉浸式交互体验。虚拟现实与增强现实应用领域02基础知识将现实世界的图像转换为计算机能够处理的数字形式，包括图像采集、图像预处理等步骤。图像数字化图像增强图像分析图像压缩通过各种算法和技术改善图像的质量，如对比度增强、噪声去除等。对图像进行分割、特征提取、目标检测等操作，提取有用的信息。采用数据压缩技术减小图像的存储空间和传输时间，便于存储和传输。图像处理颜色理论描述颜色的不同方式，如RGB、CMYK等。用于描述和表示颜色的系统，如RGB、CMYK、HSV等。在计算机图形学中，颜色匹配涉及到如何准确地再现颜色。一个系统或一套方法，用于协调不同设备间颜色的再现。颜色空间颜色模型颜色匹配颜色管理如显示器、投影仪等，用于呈现计算机生成的图形。显示设备专门用于处理图形数据的硬件设备，具有高效并行计算能力。图形处理器（GPU）如鼠标、键盘、触摸屏等，用于用户与计算机图形交互。输入设备一种用于提高计算机图形渲染速度的硬件设备。图形加速卡图形硬件OpenGL一个跨平台的开放式图形库，用于渲染2D和3D图形。DirectX一套由微软开发的图形应用程序编程接口（API），主要用于Windows平台。Vulkan一个跨平台的低级图形API，用于创建高性能的3D图形应用程序。SVG一种基于XML的矢量图形标准，用于描述二维可缩放矢量图形。图形标准03图形算法将几何形状转换为像素表示，以便在屏幕上显示。光栅化算法扫描线填充算法深度缓冲区算法用于填充几何形状内部的算法。用于处理三维空间中的遮挡关系，确保正确的视觉效果。030201渲染算法平移变换将几何形状在二维或三维空间中移动。齐次坐标变换将几何变换扩展到更高维度。旋转变换绕某点旋转几何形状。缩放变换改变几何形状的大小。几何变换03Gouraud光照模型另一种计算物体表面颜色的方法，通过插值计算表面法线方向。01Phong光照模型描述了如何计算物体表面的颜色，考虑了环境光、漫反射和镜面反射的影响。02Blinn-Phong光照模型改进了Phong模型，提高了镜面高光的效果。光照模型将图像映射到几何形状表面，以增加真实感。纹理贴图定义纹理映射的参数，如纹理的重复和镜像等。纹理坐标平滑纹理边缘，提高图像质量。纹理过滤纹理映射04高级技术特效技术如粒子系统、流体动力学等，用于创建逼真的动态效果和特殊效果。渲染引擎负责将三维模型渲染成二维图像，涉及光栅化、着色等过程。材质与光照模拟物体表面的纹理、颜色、光泽等视觉效果，增强三维模型的逼真度。3D建模使用三维几何数据表示物体的形状、大小、位置等属性。动画制作通过关键帧、骨骼绑定等技术实现物体动态效果的模拟。3D建模与动画目标检测与跟踪在视频流中检测并跟踪目标物体的位置和运动轨迹。图像处理对输入的图像进行预处理、增强、分割等操作，提取有用的信息。特征提取从图像中提取出具有代表性的特征点、边缘、纹理等，用于后续的匹配和识别。图像识别利用机器学习算法对图像进行分类、标注和识别，如人脸识别、物体识别等。三维重建通过多视角图像或深度相机获取的数据，重建出物体的三维模型。计算机视觉ABCD虚拟现实与增强现实虚拟现实（VR）通过头戴式设备为用户呈现一个完全虚拟的三维环境，提供沉浸式的体验。交互技术利用手势识别、眼动追踪等技术实现用户与虚拟环境的自然交互。增强现实（AR）将虚拟对象叠加到真实世界中，实现虚实结合的效果，为用户提供更丰富的交互体验。实时渲染保证虚拟环境的流畅性和逼真度，降低延迟，提高用户体验。05复习提纲03图形渲染的基本流程01计算机图形学概述02定义、发展历程和应用领域知识点梳理知识点梳理010203直线、圆和曲线的绘制图形变换：平移、旋转、缩放二维图形学基础三维图形学基础三维图形的渲染和光照模型三维坐标系和几何建模知识点梳理纹理映射与着色纹理贴图的概念和应用Phong着色模型和Gouraud着色模型知识点梳理123交互式图形与动画用户输入与交互处理动画制作原理与关键帧技术知识点梳理知识点梳理01图形硬件加速02GPU的工作原理和在图形渲染中的应用OpenGL和DirectX等图形API的使用03图形渲染中的颜色混合与透明度处理颜色混合的原理和算法实现如何处理透明度和半透明效果重点难点解析01三维几何建模的高级技术02NURBS曲线和曲面绘制03细分曲面和参数化建模方法重点难点解析光照模型的建立与优化不同光照模型的特点和应用场景如何根据场景需求选择合适的光照模型，以及优化光照计算的技巧重点难点解析基于物理的渲染（PBR）技术原理和应用阴影映射、环境光遮蔽等高级渲染效果的实现方法实时图形渲染技术重点难点解析填空题测试学生对图形学中重要知识点和细节的掌握程度，如OpenGL中的常用函数等。计算题涉及图