计算机图形学核心概览：从光栅化到虚拟现实

"该资源是一份关于CG（计算机图形学）的研究内容的PPT，涵盖了图形硬件、软件、标准、交互技术等多个方面，并深入探讨了真实感图形学，包括投影变换、三维对象表示、光照模型等核心概念。此外，还涉及虚拟现实技术、颜色模型以及图形用户界面等主题。" 计算机图形学是一门综合性的学科，它涉及到计算机如何生成、处理和显示图像。在CG的主要研究内容中，我们首先关注的是图形硬件和输入输出设备，这是图形系统的基础，包括显卡、显示器、鼠标、键盘等，它们决定了图形处理的能力和交互体验。 图形软件和图形数据库是构建图形系统的重要组成部分，软件用于实现图形算法，数据库则用于存储和管理大量的图形数据。图形标准如OpenGL、DirectX等，为跨平台的图形编程提供了统一的接口和规范，促进了不同系统间的兼容性。 图形交互技术则关乎用户如何与计算机图形系统进行沟通，包括图形用户界面设计、鼠标和触摸屏操作、手势识别等。光栅图形生成算法是将几何模型转化为屏幕上的像素图像的过程，涉及点、线、多边形等图元的绘制。 在曲线和曲面造型中，CG研究如何用数学方法描述和创建复杂的几何形状，这对于产品设计、建筑设计等领域至关重要。实体造型和复杂形体造型进一步扩展了这一能力，可以构造出具有实际物理意义的三维物体。 真实感图形计算与显示算法是CG的核心，包括投影变换（如透视投影和平行投影）、三维对象表示、可见性判断（消除隐藏线/面）、颜色模型（RGB、CMYK等）和颜色应用、光照模型（模拟光线与物体的相互作用，如阴影、反射、折射），以及表面细节和纹理映射，这些使得计算机生成的图像更接近于真实世界。 数据可视化是CG的另一大应用领域，通过图形方式展示复杂数据，使分析和理解更加直观。计算机动画则涉及时间维度，包括帧率、关键帧设定和运动路径计算等，广泛应用于电影、游戏和科学模拟。 虚拟现实技术(VR)结合了图形学、传感器技术和人机交互，创造出可沉浸的三维环境，用户可以通过头戴设备等设备与之互动。实时建模和渲染技术则追求在有限的时间内实现高质量的图形生成，尤其对于游戏和实时模拟至关重要。 最后，基于网络的图形技术涉及到互联网上的图形共享、协同编辑和分布式渲染等，随着云计算和WebGL的发展，网络图形应用越来越广泛。 总结来说，计算机图形学是一门多领域交叉的学科，它不仅研究图形的生成原理，还在不断推动着数字艺术、科学可视化、工程设计、虚拟现实等众多领域的技术创新。