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计算机图形学宝典:深入浅出,掌握 7.2 基础

前端

计算机图形学作为一门跨学科的综合性技术,其应用范围涵盖各个领域。从电影特效制作到医学影像,再到虚拟现实和增强现实,计算机图形学无处不在。而对于初学者而言,掌握扎实的理论基础至关重要。本文将深入浅出地为您梳理计算机图形学基础笔记(7.2)中的核心概念,助您建立坚实的图形学知识体系。

图形渲染:从像素到图像

图形渲染是计算机图形学中至关重要的一个环节,它将三维场景中的几何数据转化为二维图像。现代图形渲染技术主要基于光线追踪和光栅化两种方法。

光线追踪 模拟光线在场景中的传播过程,通过计算光线与物体表面的交互来生成逼真的图像。这种方法可以产生高度逼真的图像,但计算量较大。

光栅化 则是一种更快速、更有效的方法。它将三维场景投影到二维平面,并对每个像素进行着色处理。光栅化产生的图像虽然不如光线追踪逼真,但它可以实时渲染复杂场景。

变换:操纵几何体

变换是计算机图形学中用于操纵几何体的基本操作。它可以平移、旋转、缩放和错切几何体,从而实现各种图形效果。

平移 将几何体沿直线移动。

旋转 将几何体围绕轴旋转。

缩放 改变几何体的大小。

错切 将几何体沿一个方向拉伸或压缩。

投影:从 3D 到 2D

投影是将三维场景投影到二维平面上的过程。计算机图形学中常见的投影类型有透视投影和正交投影。

透视投影 模拟人眼的视觉效果,它使远处的物体看起来比近处的物体小。

正交投影 则保留了物体之间的相对大小,不产生透视效果。

视点:观察者的视角

视点定义了观察者在场景中的位置和方向。它可以改变场景的外观,从而产生不同的视觉效果。

摄像机 是定义视点的虚拟设备。它具有位置、方向和视场等属性。

建模:从概念到几何体

建模是创建三维几何体或场景的过程。计算机图形学中常用的建模技术包括多边形建模、NURBS建模和体素建模。

多边形建模 使用多边形(三角形或四边形)来近似几何体。

NURBS建模 使用非均匀有理B样条(NURBS)曲线和曲面来创建平滑、有机的形状。

体素建模 使用三维体素(像素)来表示几何体。

动画:赋予生命

动画是计算机图形学中使场景中的对象动起来的过程。它可以创建逼真的运动效果,例如角色行走、物体旋转和流体流动。

关键帧动画 指定对象在特定时间点的位置和姿态。计算机通过插值计算对象在关键帧之间的运动。

运动捕捉 通过跟踪演员的动作来创建动画。这种技术可以产生逼真的角色动画。

结论

计算机图形学基础笔记(7.2)涵盖了计算机图形学中的核心概念,为深入学习该领域奠定了坚实的基础。通过本文的深入浅出讲解,您已经对图形渲染、变换、投影、视点、建模和动画有了清晰的认识。继续探索计算机图形学的精彩世界,让您的想象力在数字画布上自由驰骋吧!