1、第一章 計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)本質(zhì)上還是一門數(shù)學(xué)學(xué)科，它是借助數(shù)學(xué)算法，將二維或者三維的圖形轉(zhuǎn)換為計算機(jī)語言。數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換是依據(jù)符號學(xué)內(nèi)部原理來進(jìn)行的，這也是計算機(jī)圖形學(xué)在發(fā)展的過程當(dāng)中，所需要逐步破解的難題。特別是伴隨著行業(yè)的發(fā)展及與其他產(chǎn)業(yè)的深度融合，計算機(jī)圖形學(xué)在發(fā)展的過程當(dāng)中需要不斷迎合各個實(shí)體行業(yè)提出的新的要求，因而編碼和解碼的過程就會變得越來越復(fù)雜。產(chǎn)業(yè)發(fā)展的格局和市場的指向，也給計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展提供了更多方向性的參考。圖形是計算機(jī)圖形處理的最終結(jié)果，圖形的外在顯示情況則最直接描述了計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況。隨著技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)圖形學(xué)中以下幾個方向逐漸

2、成為研究的熱點(diǎn)：(1) 基于數(shù)據(jù)的三維計算機(jī)動畫理論與方法近二十年來，計算機(jī)動畫發(fā)展非常迅速，已廣泛應(yīng)用于電影、游戲、廣告等制作中，并帶動起一系列衍生產(chǎn)品的生產(chǎn)和經(jīng)營，成為新興的朝陽產(chǎn)業(yè)。同時，隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)動捕捉設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化、實(shí)用化進(jìn)程。因此，基于運(yùn)動捕捉數(shù)據(jù)的三維計算機(jī)動畫，已是當(dāng)前計算機(jī)動畫研究的主流，成為計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。(2) 基于視覺計算的交互圖形處理技術(shù)研究隨著技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科之間的界限日益模糊，著力將計算機(jī)視覺與計算機(jī)圖形學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合，已經(jīng)成為當(dāng)前的一個研究趨勢。計算機(jī)視覺研究如何使機(jī)器“看”，即如何從數(shù)字圖像中提取各種數(shù)據(jù)模型；而計算機(jī)圖形學(xué)

3、研究如何從數(shù)據(jù)模型中生成數(shù)字圖像，將二者有機(jī)融合起來，就是研究如何將數(shù)字圖像或視頻轉(zhuǎn)換成三維表示的圖像。研究包括：幾何建模，表面屬性及光照環(huán)境建模，運(yùn)動獲取和重用；基于視頻的繪制方法，利用現(xiàn)有單/多角度視頻生成不同觀察角度、不同光照條件甚至不同場景組成、具有高度真實(shí)感或藝術(shù)風(fēng)格的合成視頻等。(3) 虛實(shí)融合繪制技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)是計算機(jī)圖形學(xué)的一個重要應(yīng)用，探究將虛擬環(huán)境與真實(shí)環(huán)境無縫融合的虛實(shí)融合繪制技術(shù)也是近年來的一個熱點(diǎn)技術(shù)，其包括：虛實(shí)融合實(shí)時繪制技術(shù)，采用光照識別技術(shù)實(shí)時獲取場景中光照環(huán)境的變化，保證虛實(shí)光照一致性；面向移動終端的虛實(shí)融合繪制平臺的研制與開發(fā)等。(4) 基于圖像的繪制技術(shù)基

4、于圖像的繪制技術(shù)（Image Based Rendering,IBR）是一種全新的產(chǎn)生真實(shí)感圖形的方法，其與傳統(tǒng)技術(shù)的主要區(qū)別在于它是直接從圖像到圖像，不需要經(jīng)過復(fù)雜的建模過程。根據(jù)依賴場景幾何信息的程度，基于圖像的繪制方法分為三類：無幾何信息的IBR繪制、部分幾何信息的IBR繪制和全部幾何信息的IBR繪制。(5) 計算機(jī)圖形渲染技術(shù)渲染是計算機(jī)圖形學(xué)中的最重要的研究課題之一，它處于圖形流水線中最后一個環(huán)節(jié)，通過它可以得到模型與動畫的最終顯示效果。計算機(jī)圖形渲染技術(shù)主要包括：反走樣技術(shù)、陰影生成技術(shù)、全局光效、延遲渲染技術(shù)、半透明物體渲染方法、光線追蹤渲染技術(shù)、景深渲染技術(shù)、曲面細(xì)分技術(shù)等。(6) 立體渲染及顯示技術(shù)3D電視是三維立體影像電視的簡稱。近年來，各大主要電視生產(chǎn)商均推出了新品3D電視，技術(shù)日益成熟，價格趨向平民化，在消費(fèi)者中的認(rèn)知度逐漸提高。3D電視利用人的雙眼觀察物體