计算机图形学基础(虎书)-第五版中文自译（2）

maltadirk · 发表于 2022-9-18 08:44

1 介绍

计算机图形学（computer graphics）这个术语用来描述任何使用计算机对图像进行创建和处理的手段。
本书会介绍能用来创建各种图像的算法和数学工具——包括逼真的视觉效果、信息技术插图或精美的电脑动画。图形学分为2D与3D，图像可以完全通过人为来合成或通过处理其他图片来产生。而本书则主要是关于如何使用基本的算法和数学来人为地合成3D物体与场景的图像。
事实上，做计算机图形学会不可避免地涉及到特定的硬件、文件格式与一个或两个图形学API（见1.3节）。而计算机图形学是一个快速发展的领域，对以上知识的特定了解往往有些刻舟求剑。因此在这本书中，我们会尽最大努力去避免依赖于某种特定的硬件或API。我们鼓励读者为自己的软件或硬件环境补充相关文档的说明。幸运地是，计算机图形学的生态有着足够标准的技术与概念，书中关于这些的讨论将会较好地适配大多数环境。
这一章节主要定义一些基本的学术名词并提供一些图形学相关的历史背景与信息来源。
1.1 图形学的领域

对任何领域进行强行分类都不是一个明智的选择，但大多数图形学从业者对以下几个主要分类都应该不会有太大异议：

建模（Modeling）：建模通常使用特定的数学方法来处理形状并使其外观属性能较好地存储在计算机中。例如，一个马克杯可以被描述为一个有序的3D点集，同时这些点会运用某种插值规则将集合与一种反射模型连接，并描述马克杯如何与光照进行相互作用。
渲染（Rendering）：渲染这个术语是从艺术学继承来的，它主要解决3D模型着色图像的创建问题。（译者注：此处翻译对入门的朋友可能不太恰当，其实际意思就是怎么样把一个3D模型投影显示在你2D的电脑屏幕上面）
动画（Animation）：动画是一种将图像序列变成看起来在运动似的假象的技术。动画不仅要用到建模和渲染，还得考虑随时间运动的关键问题，这个问题通常不能用基础的建模与渲染来解决。

此外，图形学还有很多其他领域，但他们是否属于关键领域还需要保留意见，至少这些方面会在文本中被接触到。例如下列相关的领域：

用户交互（User Interaction）：用户交互领域主要解决类似键鼠这样的输入设备与应用及用户图形反馈或其他传感设备反馈之间的接口问题。由于历史原因，这一领域与图形学紧密地联系在一起，因为图形学研究者们在一开始便与这些输入输出设备开始打交道，尽管这些设备在当下看来是随处可见的。
虚拟现实（Virtual reality）：虚拟现实意图让人们沉浸在一个3D的虚拟世界之中。通常来讲，这至少需要富有立体感的图像与对头部运动的响应。对真正的虚拟现实来说，声音与力反馈也是必要的。由于这个领域需要高级的3D图形学支持与高级的显示设备，因此它也通常和图形学关系密切。
可视化（Visualization）：可视化的目的是让用户能通过显示器便理解复杂的信息。在可视化问题上，往往会伴随需要解决的图形学议题。
图像处理（Image processing）：图像处理一般是对2D图片在图形与视觉这两方面的操作和处理。
三维扫描（Three-dimensional scanning）：三维建模使用范围查找技术来测量并创建一个3D模型。这类模型被用来制造丰富的视觉意象，而且这类模型的制作过程通常需要图形学算法。
计算摄影学（Computational photography）：计算摄影学是一种使用计算机图形学、计算机视觉和图像处理方法来摄影捕捉物体、场景与环境的新途径。

1.2 主要应用

你几乎可以利用计算机图形学去尝试各个方面，但图形学技术的主要用途还是在以下行业：

电子游戏（Video games）：电子游戏越来越多地使用复杂精致的3D模型与渲染算法。

赶地铁下班了...下周下班后再接着翻译

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计算机图形学基础(虎书)-第五版 中文自译（2）

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