Game101课程笔记_lecture01_计算机图形学概述

1 什么是图形学

计算机图形学（Computer graphics，CG）是研究计算机在硬件和软件的帮助下创建计算机图形的科学学科，是计算机科学的一个分支领域，主要关注数字合成与操作视觉的图形内容。简单的说它与计算机视觉（Computer vision，CV）的区别就是，CG是通过几何图形等构建物体，而CV则是让计算机理解捕捉到的画面，理解物体是什么，CV具有一定的推测性。

2 为什么要学习图形学

1 应用

1 video Games 游戏

什么才是好的画面呢？
标准-看画面是否足够亮！
原因是-在渲染中涉及到一个全局光照，如果全局光照做的好，整个画面就会亮，看起来就会很舒服。如果看的暗就表明在一定程度上的技术不足！

卡通这个效果是如何表现的呢？也是图形学要研究的内容

2 movie 电影

特效，子弹时间！最简单的图形学的应用，
因为你平常见不到，比如大爆炸等你平常见的非常少，做的特效效果不好你也感觉不到！
最困难的是你经常见的东西，比如吃的食物就做的非常不好！

引入了面部捕捉！这也是图形学要研究的内容！

3 Animations 动画

这些小动物的毛发，每一根毛发都要和光关系作用，这个复杂的过程如何实现
几何如何表现形体，如何渲染，关系在毛发之间如何传播！

主要涉及到了模拟动画！

4 Design设计

左边是假的，右边是真的！这个车子在Autodesk公司的展厅
车子的光滑曲面是如何设计出来的！
有一些车子要进行碰撞的检测，可以在图形学中模拟的形式进行检测！

5 Visualization可视化

6 虚拟现实

虚拟现实+增强现实
虚拟现实看不到现实，看到的都是电脑生成的！
增强现实可以看到现实的一些东西，而且可以看到一些新的东西加进去了！

7 Augmented Reality 增强现实

8 Digital Illustration数字插图

9 Simulation仿真

10 Graphical User Interfaces --GUI

11 Typography字体排版

2 Fundamental Intellectual Challenges

• create and interact with realistic VR
• Requires understanding of all aspects of physical world
• New computing methods,displays,technologies
  裸眼3D，全息显示

3 Technical Challenges

• math of (perspective)projections,curves,surfaces（数学）
• Physics of lighting and shading（物理）
• Representing/operating shapers in 3D（3D显示和操作）
• Animation/simulation
• 3D graphics software programming and hardware(不讲)
  

3 课程内容

1 光栅化Rasterization

将3维的几何实体显示在屏幕上，叫做光栅化！
实时-30帧/s,否则就是离线

2 曲线和曲面Curves and Meshes

如何表示一条光滑的曲面和曲线
如何将简单的曲面表示成更复杂的曲面
形状发生变化的时候，这些面要如何变化，如何保持住这些物体的拓扑结构！

3 光线追踪Ray Tracing

动画和电影中使用！
trade off—为了达到一个目标，就不得牺牲另外的东西
光线追踪真实但是慢！
有没有方法可以即快又真实呢？实时光线追踪方法

4 动画/仿真Animation/Simulation

4 注意

1 不讲OpenGL等API

2 不讲3D 建模软件

3 计算机视觉和计算机图形学

一切需要猜测的东西都是计算机视觉！
深度学习不会提及！在图像层次方面操作的不会提及

把model转化成一张图是计算机图形学
model到model也是计算机图形学！
从图像中理解图像中的东西是计算机视觉
图像到图像—》一个人像到一个人像，属于计算机视觉
但是之间明显的边界越来越模糊！
AR两方面都需要

4 参考书

大于等于第三版本就可以了！英文写的也可以理解！

5 视频

https://www.bilibili.com/video/av90798049