计算机图形学：基本任务与关键技术探讨

计算机图形学是一门研究如何使用计算机处理、生成和显示图形的学科，它在计算机科学领域中占据着极其重要的位置，是其中最为活跃且广泛应用的分支之一。其基本任务主要包括四个方面： 1. 硬件实现：探讨如何通过合适的硬件设施来支持图形处理功能，这涉及硬件的设计和优化，如图形处理器（GPU）和专用图形芯片的配置。 2. 软件设计：设计高效的图形软件是关键，包括操作系统中的图形驱动程序，图形用户界面（GUI）组件，以及专业级的三维建模、渲染和动画软件。 3. 数学处理和算法：图形处理过程中大量依赖于数学，如向量运算、矩阵变换、插值算法、光线追踪等，这些都是计算机图形学的基础。 4. 实际应用解决方案：解决实际场景中的图形处理问题，例如自然景物的实时模拟、科学数据可视化、计算机动画的生成、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）的开发等。 计算机图形系统由硬件、图形输入输出设备（如鼠标、键盘、显示器）、计算机系统软件（操作系统和底层库）以及图形应用程序软件组成。教材如《计算机图形学》（孙广家等编著，第三版）是学习这门课程的重要参考，其中包含了图形的表示、绘制原理、标准和交互技术等内容。 课程要求学生严格遵守课堂纪律，积极参与讨论并提出问题。考核方式包括期末考试（占40%）、平时表现（占30%）和上机作业（占30%）。在课程的第一章绪论中，介绍了计算机图形学的定义，强调了它是利用计算机处理各种图形，如自然景物、数学模型等，并探讨了图形的几何要素和非几何要素。 后续章节深入探讨了计算机中表示图形的不同方法，如点、线、面、体等几何元素的抽象表示，以及如何通过编程实现图形的计算和显示。同时，课程还将关注图形的实时渲染技术、光照处理、纹理映射以及现代图形技术的应用，如科学计算可视化、计算机动画和虚拟现实技术的发展。 通过这门课程的学习，学生不仅能掌握计算机图形学的基础知识，还能为在游戏开发、影视特效、建筑设计、工程模拟等领域的工作打下坚实的基础。