《图形图像学基础》课件

图形图像学基础本课程将带您深入了解图形图像学的基础知识，涵盖二维和三维图形的创建、处理和渲染，并探讨相关应用领域及未来发展趋势课程概述目标内容了解图形图像学的基本概念和原理图形学基本概念掌握二维和三维图形的绘制、变换和渲染技术光栅图形学熟悉常用的图形API和图形库三维几何建模能够运用图形图像学知识解决实际问题渲染管线图形应用领域前沿技术趋势图形学基本概念图形图像图形学视觉信息的数字化表示二维视觉信息的数字化表示研究图形的创建、处理、显示和应用的学科光栅图形学光栅扫描像素使用光栅扫描方式生成图像图像的基本单元，表示单个点的颜色和亮度分辨率帧缓冲区图像中像素的密度，影响图像的存储图像像素信息的内存区域清晰度二维图元绘制直线圆形使用直线方程或Bresenham算法绘制使用中点圆算法或Bresenham算法绘制多边形曲线使用扫描线算法或填充算法绘制使用Bézier曲线或B样条曲线绘制二维变换平移1移动图形的位置旋转2绕固定点旋转图形缩放3改变图形的大小剪切4改变图形的形状视口与窗口视口屏幕上显示图形的区域窗口用户定义的图形显示区域视口变换将图形从世界坐标系变换到屏幕坐标系窗口变换将图形从世界坐标系变换到窗口坐标系颜色模型RGB12CMY3HSV4YUV光照模型环境光1来自周围环境的光线漫反射光2光线被表面均匀反射镜面反射光3光线被表面镜面反射光栅图像处理12图像增强图像分割3图像压缩多边形模型顶点边面多边形的角点连接顶点的线段由边围成的平面三维几何建模盒体建模圆柱体建模球体建模网格建模三维变换平移1移动物体的位置旋转2绕固定轴旋转物体缩放3改变物体的大小视图和投影透视投影模拟人眼观察物体的效果正交投影平行光线照射物体，产生平行投影视点虚拟摄像机的位置目标点虚拟摄像机所指向的目标点视点方向虚拟摄像机的朝向光栅化算法扫描线算法缓冲区算法Z逐行扫描多边形，填充像素用于解决遮挡问题纹理映射算法将纹理贴图应用到物体表面遮挡消除深度测试模板测试比较物体距离摄像机的深度使用模板进行遮挡判断阴影算法阴影映射光线追踪12将场景投影到阴影贴图中模拟光线的传播路径，计算阴影效果纹理映射纹理贴图纹理坐标用于描述物体表面的细节定义纹理贴图在物体表面的位置和方向曲线和曲面曲线Bézier1使用控制点定义曲线的形状样条曲线B2具有更强的控制性和灵活性曲线NURBS3非均匀有理B样条曲线，可以表示更复杂的曲线形状参数化表示参数方程参数空间用参数表示曲线或曲面的坐标参数变化的范围曲线和曲面NURBS控制点节点用于控制曲线或曲面的形状影响曲线或曲面的形状和光滑度实体建模边界表示（）构造实体几何（）B-rep CSG使用边界信息定义物体使用基本几何体进行组合和运算和CSG B-repCSG适用于创建简单形状的物体B-rep适用于创建复杂形状的物体隐式表示方程表示距离函数使用方程定义物体计算点到物体表面的距离体绘制体数据体渲染三维空间中的数据，例如医学扫描数据根据体数据生成图像渲染管线建模1创建三维模型变换2对模型进行变换光栅化3将模型转化为像素着色4为像素添加颜色和纹理显示5在屏幕上显示图像现代图形硬件图形处理单元（）显存GPU12专门用于图形处理的处理器存储图形数据的内存图形和图形库APIOpenGL DirectXVulkan图形应用领域12游戏电影34医疗设计前沿技术趋势虚拟现实（）增强现实（）云游戏VR AR沉浸式虚拟体验将虚拟信息叠加到现实世界中将游戏流式传输到设备总结与展望图形图像学是一门充满活力和挑战的学科，随着技术的不断发展，它将在未来继续发挥重要作用，推动虚拟世界与现实世界的融合。