数字图像措置与CG有多大联系？与游戏引擎有多大联系？

wsb000763 · 发表于 2024-7-15 17:54

lx111 · 发表于 2024-7-15 17:55

計算機圖形學的渲染部分，是把一些圖形渲染至屏幕（或其他輸出設備如打印機）。屏幕通常是光柵圖像（
Raster graphics），這是一種數字圖像的表示方式。我們可以想像，畫每個像素時，其實就是對圖形（如三維的虛擬場景）做一個採樣過程（sample）。採樣是數字圖像的學問。如果簡單地對每個像素採樣一次，圖形的邊緣會出現鋸齒，解決方法之一是對每像素採樣多次（稱為超採樣／
Supersampling）。
此外，三維渲染經常會用到紋理映射（
Texture mapping），紋理本身也是數字圖像。查找紋理（texture lookup）其實也是一個採樣過程。計算機圖形中使用紋理過濾（
http://en.wikipedia.org/wiki/Texture_filtering）去改善採樣的品質。一些計算機圖形的算法，例如陰影貼圖（
Shadow mapping），也需要用到特殊的過濾技術。
在渲染的最後階段，可能會需要一些圖像處理，這些通常稱作後期處理（post processing）。直接使用數字圖像技術的例如有色調映射（
http://en.wikipedia.org/wiki/Tone_mapping）、調色（
Color grading）、伽瑪校正（
Gamma correction）、增加銳度／信噪等等。除此以外，計算機圖形還會使用一些專門的後處理，如屏幕空間動態模糊（Screen space motion blur）、屏幕空間環境光遮蔽（
Screen space ambient occlusion）等。
還有一些特殊情況，計算機圖形會使用到數字圖像技術，例如渲染海洋時，可使用到快速傅里叶变换（
Fast Fourier transform）去模擬波浪的運動[1]。

此外，兩個學科都共同依賴其他一些學科，例如信號處理、光學、色度學（
Colorimetry）、心理學中的視知覺（
Visual perception）等。
圖形渲染是遊戲引擎中的一個重要部分，自然有使用到計算機圖形中的數字圖像技術。
[1] Tessendorf, Jerry. &#34;Simulating ocean water.&#34; Simulating Nature: Realistic and Interactive Techniques. SIGGRAPH 1 (2001).
https://evasion.imag.fr/Membres/Fabrice.Neyret/images/fluids-nuages/waves/Jonathan/articlesCG/simulating-ocean-water-01.pdf

宾利雅致 · 发表于 2024-7-15 17:56

没多大联系……
数字图像处理指的是对图片进行降噪、还原、增强、提取特征值（模式识别）等等，主要目的是提高图像的质量、可视性。
CG和游戏引擎不太了解，但和图像处理关系不大

不活 · 发表于 2024-7-15 17:57

匿名用户的回答的抽象化程度比较高，我来举两个实际的例子大家感受下。

基于图像的轮廓线查找算法
在一些卡通风格的场景的绘制中，我们很可能会需要动态地查找一个任意的三维模型的轮廓线。这时有至少两种方案：

一种是在 3D 空间中，根据模型表面的一些特征（法向、曲率或其它）来查找轮廓线，这就是纯图形学（狭义的）的方法；
另一种方法是先把 3D 模型在一个虚拟画布上简单地渲染出来（比方说用 OpenGL 的冯模型），在渲染得到的图像上，根据像素的亮度变化特征（比如亮度梯度大小）来查找轮廓线。

第二种方法就是图像处理算法在图形学中的一种应用。优点在于，算法的性能和模型的面片数量关系不大（这得益于成熟的硬件加速技术），和虚拟画布的大小很相关，可以很简单地通过缩放虚拟画布来实现对轮廓线查找精度的控制，如果采用第一种方法，算法性能和面片数量很相关，但优点是可以很方便地对轮廓线进行矢量化，便于后处理。
基于笔刷的非真实感绘制算法
在非真实感图形学这个领域，有一个研究方向是将照片（半）自动转变为绘画，比如油画、水彩、钢笔画等等。这里很显然就会大量用到图像处理的技术（平时我们也会把这些技术称为计算机视觉技术，因为通常图像处理技术和低级视觉相关）。
比方说，一个简单的油画生成算法可能会是这样的：

准备一个油画笔刷库，包含了不同形状的真实笔刷在画布上绘制的样本图片；
给定一张新的照片，先对照片做一定的抽象化，比如在图像空间中合并颜色类似的区域，同一个区域中的像素的颜色相同；
一步一步地将笔刷库中的笔画添加到一个新的虚拟画布上，使得画布上的绘制结果和抽象化过的照片尽可能相似。

在以上过程中，会用到图像抽象化算法，图像相似性评价算法，这些算法的某些实现方式可以认为是属于图像处理的。
以上是两个使用了图像处理算法的图形学算法的实例，事实上，图形学中还有很多这样的例子，可以说，图像处理和图形学的联系是很紧密的，许多图形学的算法都会用到图像处理的算法。而且，如果你在开发图形学相关的应用，很可能你就会不知不觉地在使用一些图像处理算法，比方说把RGB像素转换成HSV像素，把纹理图片进行插值之后贴到模型表面等等。
抽象地总结图像处理和现代图形学的关系很难，即使总结了一般人也比较难懂，所以我觉得举几个例子会比较好。
最后，我对游戏引擎的了解不多，和游戏引擎的关系还是看其它答案吧。

rulioo · 发表于 2024-7-15 17:57

参加本人回答
计算机视觉，计算机图形学和数字图像处理，三者之间的联系和区别是什么？

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