计算机图形学入门：向量的概念与应用

本文主要介绍了计算机颜色的基本原理和向量在计算机图形学中的应用。 在计算机颜色方面，文章提到了基本的颜色模型，即红绿蓝（RGB）三原色理论。计算机显示器通过调整每个像素中红、绿、蓝三种颜色光的强度来混合出各种颜色。这种混合光线的方式能刺激人的视网膜，由大脑解析后形成我们所感知的颜色。通过改变三个颜色分量的强度，可以创建出所有可能的颜色。文章中还以图5.8为例，展示了不同强度红色的混合效果，说明了颜色的变化是如何影响我们视觉体验的。 转向计算机图形学的核心概念，向量被定义为一种同时具有大小和方向的物理量。在3D图形、碰撞检测和物理模拟等领域，向量起着至关重要的作用。向量不仅可以表示力、位移和速度，还可以代表方向，如游戏中玩家的视角、多边形的朝向、光线的方向等。在几何表示中，向量通常用有向线段表示，长度代表大小，箭头指示方向。向量的关键特性是其位置的无关性，即两个向量只要长度和方向相同，它们就是相等的。通过举例说明，两个相等的向量可以表示同一物理现象，如图1.1b所示的两只蚂蚁向北移动10米，尽管它们的初始位置不同，但向量u和v都指示了相同的方向和距离。 学习向量的主要目标包括理解和掌握向量的几何表示、向量运算（如加法、减法、标量乘法和向量积），以及如何在实际应用中运用向量，如在XNA数学库中使用向量函数和类。向量的运算能够帮助解决许多图形学中的问题，例如计算物体间的相对位置、求解碰撞检测以及构建物理运动的模型。 计算机颜色和向量是计算机图形学中的基础元素，理解并熟练运用这些概念对于开发和理解现代视频游戏、可视化工具以及3D应用程序至关重要。