計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課件

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課件

制作人：PPT創(chuàng)作創(chuàng)作時(shí)間：2024年X月目錄第1章課程簡(jiǎn)介第2章圖像處理基礎(chǔ)第3章幾何變換第4章光照和著色第5章三維建模第6章渲染技術(shù)第7章課程總結(jié)01第一章課程簡(jiǎn)介

課程目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)生了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念和發(fā)展歷史，掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本原理和算法。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生將能夠應(yīng)用圖形學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，提高計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技能。課程內(nèi)容了解圖像處理的基本概念和方法圖像處理基礎(chǔ)掌握幾何變換的原理和應(yīng)用幾何變換學(xué)習(xí)光照和著色的基本原理光照和著色了解三維建模的基本技術(shù)三維建模深入探討計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論和實(shí)踐《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及其應(yīng)用》0103指導(dǎo)學(xué)習(xí)OpenGL編程的基礎(chǔ)知識(shí)《OpenGL編程指南》02介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本原理和應(yīng)用《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理與實(shí)踐》課堂表現(xiàn)評(píng)價(jià)學(xué)生在課堂上的參與和表現(xiàn)情況課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生完成與課程相關(guān)的設(shè)計(jì)任務(wù)期末項(xiàng)目要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成一個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目課程評(píng)估期中考試考察學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的前沿發(fā)展和應(yīng)用情況了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念和發(fā)展歷史0103

02深入研究計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的核心算法和技術(shù)掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本原理和算法計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一門(mén)研究如何在計(jì)算機(jī)上表示、存儲(chǔ)、處理和傳輸圖像的學(xué)科。它涉及到圖像的生成、顯示和處理等方面，是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中的重要分支之一。通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)習(xí)，可以理解計(jì)算機(jī)圖像處理和視覺(jué)效果的原理，掌握?qǐng)D形學(xué)軟件和技術(shù)的應(yīng)用方法。

02第2章圖像處理基礎(chǔ)

數(shù)字圖像概念圖像的基本單元像素圖像的清晰度分辨率圖像的色彩深度位深度

直方圖均衡化增強(qiáng)圖像對(duì)比度灰度映射將灰度值映射到新的范圍

灰度變換灰度調(diào)整調(diào)整圖像整體亮度基于像素的線性運(yùn)算線性濾波0103增強(qiáng)圖像邊緣信息圖像銳化02基于非線性函數(shù)的運(yùn)算非線性濾波彩色圖像處理彩色圖像處理涉及色彩模型的選擇、色彩空間變換和彩色圖像的濾波。色彩模型可以是RGB、CMYK等，色彩空間變換用于不同色彩模型之間的轉(zhuǎn)換，彩色圖像濾波則是對(duì)彩色圖像進(jìn)行濾波操作。03第3章幾何變換

坐標(biāo)變換在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，坐標(biāo)變換是指對(duì)象在二維或三維空間中的位置發(fā)生改變。二維坐標(biāo)變換、三維坐標(biāo)變換和齊次坐標(biāo)是常見(jiàn)的幾何變換方式。

旋轉(zhuǎn)和縮放旋轉(zhuǎn)物體的角度旋轉(zhuǎn)變換調(diào)整物體的尺寸縮放變換同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和縮放旋轉(zhuǎn)縮放組合

仿射變換保持直線間的相對(duì)位置包括旋轉(zhuǎn)、平移和縮放仿射變換的應(yīng)用在圖形處理中常用的變換之一

平移和仿射變換平移變換沿著指定的方向平移物體投影變換模擬人眼觀察的投影方式透視投影保持物體在投影中的各部分平行正交投影用于描述投影變換的矩陣投影矩陣

總結(jié)在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，幾何變換是一種重要的技術(shù)，通過(guò)坐標(biāo)變換、旋轉(zhuǎn)縮放、平移仿射和投影變換，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的精確控制和變換，為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究和應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。04第四章光照和著色

光照模型光照模型是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中描述光照效果的一種模型。其中包括環(huán)境光、漫反射光和鏡面光。環(huán)境光是指物體表面受到無(wú)方向光源照射時(shí)產(chǎn)生的光照效果。漫反射光是指物體表面因?yàn)椴煌较蛏系墓饩€照射而產(chǎn)生的光照效果。鏡面光則是物體表面對(duì)鏡面反射的光線的反應(yīng)，產(chǎn)生高光效果。

陰影技術(shù)投影方式平行光陰影透視效果點(diǎn)光源陰影紋理映射陰影貼圖

光線追蹤Phong著色0103GPU加速著色器編程02插值計(jì)算Gouraud著色紋理映射UV映射球面映射立方體映射紋理濾波最近鄰插值雙線性插值三線性插值

材質(zhì)和紋理材質(zhì)屬性反射率折射率光滑度總結(jié)光照和著色是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中非常重要的概念，它們直接影響著渲染效果的逼真度。掌握光照模型、陰影技術(shù)、著色技術(shù)以及材質(zhì)和紋理的原理和應(yīng)用對(duì)于實(shí)現(xiàn)逼真的圖形渲染至關(guān)重要。05第五章三維建模

幾何建模幾何建模是三維建模的基礎(chǔ)，包括點(diǎn)、線、面等基本幾何元素的建模。在三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，幾何建模是表示和描述三維物體的重要方法。曲線建模和曲面建模則是在幾何建模的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，用于描述更加復(fù)雜的形狀。

實(shí)體建模用于描述三維物體表面邊界表示法通過(guò)布爾運(yùn)算組合基本幾何體CSG建模用于存儲(chǔ)和處理實(shí)體建模信息圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

參數(shù)化建模由幾個(gè)控制點(diǎn)定義的曲線Bézier曲線用于光滑曲線插值B樣條曲線描述曲面的參數(shù)方程曲面參數(shù)化

用于描述三維網(wǎng)格模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)0103自動(dòng)創(chuàng)建網(wǎng)格模型的算法網(wǎng)格生成算法02用于修改和操作網(wǎng)格模型網(wǎng)格編輯工具總結(jié)三維建模是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的核心內(nèi)容之一，不同的建模方法和技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。掌握三維建模的原理和技巧對(duì)于從事與圖形學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的人員至關(guān)重要。深入了解幾何建模、實(shí)體建模、參數(shù)化建模和網(wǎng)格建模等內(nèi)容，可以幫助我們更好地理解和應(yīng)用三維建模技術(shù)。進(jìn)階學(xué)習(xí)通過(guò)分割空間為小單元進(jìn)行建模體素建模用于渲染真實(shí)感圖像光線追蹤提高曲面精細(xì)度的技術(shù)曲線細(xì)分通過(guò)形變實(shí)體進(jìn)行建模變形建模06第6章渲染技術(shù)

光線追蹤光線追蹤是一種計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中常用的渲染技術(shù)，通過(guò)模擬光線在場(chǎng)景中的傳播路徑來(lái)生成最終圖像。這種算法主要包括陰影處理、反射和折射等步驟，能夠產(chǎn)生出高質(zhì)量的真實(shí)感圖像。

光線追蹤算法遞歸追蹤光線路徑路徑追蹤逐像素投射光線光線投射基于光子進(jìn)行渲染光子映射

將三角形轉(zhuǎn)換為像素三角形光柵化0103處理超出屏幕和被遮擋部分裁剪和遮擋02在像素間進(jìn)行顏色插值插值技術(shù)著色器著色器是一種用于處理圖形渲染的程序，用來(lái)計(jì)算每個(gè)像素的顏色值。頂點(diǎn)著色器負(fù)責(zé)處理頂點(diǎn)的位置和顏色，像素著色器負(fù)責(zé)計(jì)算像素的最終顏色輸出，而幾何著色器則負(fù)責(zé)處理幾何圖元。環(huán)境貼圖模擬環(huán)境光照的貼圖技術(shù)立方體貼圖用于模擬立體物體表面紋理

紋理映射紋理坐標(biāo)紋理坐標(biāo)系的映射關(guān)系紋理映射應(yīng)用將紋理貼圖應(yīng)用于模型表面表面貼圖使用法線貼圖模擬凹凸表面凹凸貼圖模擬表面的反射效果反射貼圖

07第7章課程總結(jié)

綜合各章要點(diǎn)重點(diǎn)知識(shí)概括0103

02個(gè)人心得體會(huì)學(xué)習(xí)收獲分享實(shí)踐總結(jié)項(xiàng)目成果展示課程設(shè)計(jì)成果展示實(shí)踐心得分享項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)分享

學(xué)習(xí)體會(huì)通過(guò)學(xué)習(xí)，我發(fā)現(xiàn)圖形學(xué)在實(shí)際應(yīng)用中有著廣泛的用途，學(xué)以致用是關(guān)鍵。