计算机图形学课件

计算机图形学课件

制作人：PPT创作创作时间：2024年X月目录第1章课程简介第2章图像处理基础第3章几何变换第4章光照和着色第5章三维建模第6章渲染技术第7章课程总结01第一章课程简介

课程目标本课程旨在帮助学生了解计算机图形学的基本概念和发展历史，掌握计算机图形学的基本原理和算法。通过学习，学生将能够应用图形学知识解决实际问题，提高计算机图形学技能。课程内容了解图像处理的基本概念和方法图像处理基础掌握几何变换的原理和应用几何变换学习光照和着色的基本原理光照和着色了解三维建模的基本技术三维建模深入探讨计算机图形学的理论和实践《计算机图形学及其应用》0103指导学习OpenGL编程的基础知识《OpenGL编程指南》02介绍计算机图形学的基本原理和应用《计算机图形学原理与实践》课堂表现评价学生在课堂上的参与和表现情况课程设计要求学生完成与课程相关的设计任务期末项目要求学生综合运用所学知识完成一个实践项目课程评估期中考试考察学生对计算机图形学基础知识的掌握程度学习计算机图形学的前沿发展和应用情况了解计算机图形学的基本概念和发展历史0103

02深入研究计算机图形学的核心算法和技术掌握计算机图形学的基本原理和算法计算机图形学计算机图形学是一门研究如何在计算机上表示、存储、处理和传输图像的学科。它涉及到图像的生成、显示和处理等方面，是计算机科学领域中的重要分支之一。通过计算机图形学的学习，可以理解计算机图像处理和视觉效果的原理，掌握图形学软件和技术的应用方法。

02第2章图像处理基础

数字图像概念图像的基本单元像素图像的清晰度分辨率图像的色彩深度位深度

直方图均衡化增强图像对比度灰度映射将灰度值映射到新的范围

灰度变换灰度调整调整图像整体亮度基于像素的线性运算线性滤波0103增强图像边缘信息图像锐化02基于非线性函数的运算非线性滤波彩色图像处理彩色图像处理涉及色彩模型的选择、色彩空间变换和彩色图像的滤波。色彩模型可以是RGB、CMYK等，色彩空间变换用于不同色彩模型之间的转换，彩色图像滤波则是对彩色图像进行滤波操作。03第3章几何变换

坐标变换在计算机图形学中，坐标变换是指对象在二维或三维空间中的位置发生改变。二维坐标变换、三维坐标变换和齐次坐标是常见的几何变换方式。

旋转和缩放旋转物体的角度旋转变换调整物体的尺寸缩放变换同时进行旋转和缩放旋转缩放组合

仿射变换保持直线间的相对位置包括旋转、平移和缩放仿射变换的应用在图形处理中常用的变换之一

平移和仿射变换平移变换沿着指定的方向平移物体投影变换模拟人眼观察的投影方式透视投影保持物体在投影中的各部分平行正交投影用于描述投影变换的矩阵投影矩阵

总结在计算机图形学中，几何变换是一种重要的技术，通过坐标变换、旋转缩放、平移仿射和投影变换，可以实现对图形的精确控制和变换，为计算机图形学的研究和应用提供了基础。04第四章光照和着色

光照模型光照模型是计算机图形学中描述光照效果的一种模型。其中包括环境光、漫反射光和镜面光。环境光是指物体表面受到无方向光源照射时产生的光照效果。漫反射光是指物体表面因为不同方向上的光线照射而产生的光照效果。镜面光则是物体表面对镜面反射的光线的反应，产生高光效果。

阴影技术投影方式平行光阴影透视效果点光源阴影纹理映射阴影贴图

光线追踪Phong着色0103GPU加速着色器编程02插值计算Gouraud着色纹理映射UV映射球面映射立方体映射纹理滤波最近邻插值双线性插值三线性插值

材质和纹理材质属性反射率折射率光滑度总结光照和着色是计算机图形学中非常重要的概念，它们直接影响着渲染效果的逼真度。掌握光照模型、阴影技术、着色技术以及材质和纹理的原理和应用对于实现逼真的图形渲染至关重要。05第五章三维建模

几何建模几何建模是三维建模的基础，包括点、线、面等基本几何元素的建模。在三维计算机图形学中，几何建模是表示和描述三维物体的重要方法。曲线建模和曲面建模则是在几何建模的基础上发展而来，用于描述更加复杂的形状。

实体建模用于描述三维物体表面边界表示法通过布尔运算组合基本几何体CSG建模用于存储和处理实体建模信息图形数据结构

参数化建模由几个控制点定义的曲线Bézier曲线用于光滑曲线插值B样条曲线描述曲面的参数方程曲面参数化

用于描述三维网格模型网格数据结构0103自动创建网格模型的算法网格生成算法02用于修改和操作网格模型网格编辑工具总结三维建模是计算机图形学的核心内容之一，不同的建模方法和技术在各个领域有着广泛的应用。掌握三维建模的原理和技巧对于从事与图形学相关领域的人员至关重要。深入了解几何建模、实体建模、参数化建模和网格建模等内容，可以帮助我们更好地理解和应用三维建模技术。进阶学习通过分割空间为小单元进行建模体素建模用于渲染真实感图像光线追踪提高曲面精细度的技术曲线细分通过形变实体进行建模变形建模06第6章渲染技术

光线追踪光线追踪是一种计算机图形学中常用的渲染技术，通过模拟光线在场景中的传播路径来生成最终图像。这种算法主要包括阴影处理、反射和折射等步骤，能够产生出高质量的真实感图像。

光线追踪算法递归追踪光线路径路径追踪逐像素投射光线光线投射基于光子进行渲染光子映射

将三角形转换为像素三角形光栅化0103处理超出屏幕和被遮挡部分裁剪和遮挡02在像素间进行颜色插值插值技术着色器着色器是一种用于处理图形渲染的程序，用来计算每个像素的颜色值。顶点着色器负责处理顶点的位置和颜色，像素着色器负责计算像素的最终颜色输出，而几何着色器则负责处理几何图元。环境贴图模拟环境光照的贴图技术立方体贴图用于模拟立体物体表面纹理

纹理映射纹理坐标纹理坐标系的映射关系纹理映射应用将纹理贴图应用于模型表面表面贴图使用法线贴图模拟凹凸表面凹凸贴图模拟表面的反射效果反射贴图

07第7章课程总结

综合各章要点重点知识概括0103

02个人心得体会学习收获分享实践总结项目成果展示课程设计成果展示实践心得分享项目经验分享

学习体会通过学习，我发现图形学在实际应用中有着广泛的用途，学以致用是关键。