计算机图形学：真实感绘制与自然景物仿真的探索

"真实感图形实时绘制与自然景物仿真是计算机图形学的重要领域，它致力于在计算机中重现逼真的世界场景，模拟物体的物理属性，如形状、光学性质、纹理和遮挡关系等。本资源是清华大学计算机系列教材的一部分，由孙广家等编著，介绍了计算机图形学的基本概念、发展历史以及相关技术，如图形硬件、图形标准、光栅图形生成算法等。同时，还探讨了真实感图形计算与显示算法、自然景物仿真和虚拟现实等前沿主题。" 计算机图形学是计算机科学的一个重要分支，它专注于研究如何在计算机中表示、计算、处理和显示图形。这包括图形硬件的使用、图形标准的制定、图形交互技术的开发，以及各种图形算法，如光栅图形生成、曲线曲面造型、实体造型等。在计算机图形学中，图形被分为两类：基于线条信息表示的和明暗图（Shading）。前者强调几何结构，后者则通过光照效果增强视觉真实感。 历史沿革方面，计算机图形学自20世纪50年代起发展至今，经历了多个关键阶段。1950年代，首台图形显示器出现，随后绘图仪技术逐渐成熟。60年代，人机交互的图形系统Sketchpad诞生，Bézier曲线和曲面理论引入，奠定了现代3D建模的基础。70年代，光栅图形学和图形软件标准化取得显著进展，如ACM SIGGRAPH的工作会议和ISO发布的图形标准。 真实感图形学在70年代开始崭露头角，光反射模型的提出，如Bouknight的模型和Gourand的漫反射处理，为后来的实时渲染技术打下了基础。随着技术的进步，计算机图形学不仅应用于科学计算可视化和计算机动画，还在自然景物仿真和虚拟现实中扮演着越来越重要的角色。 这一领域的研究和应用不断推动着计算机图形学的边界，使得我们能够在游戏、电影、建筑设计、医疗、教育等多个领域体验到更加逼真的视觉效果。随着硬件性能的提升和算法的优化，未来的真实感图形实时绘制与自然景物仿真将更加接近于现实，为用户提供更加沉浸式和交互性的体验。