AMiner《计算机图形学研究报告》

只是简要记录一下我自己觉得感兴趣和有用的内容，为今后继续深入研究做些准备吧。

图形学的应用

• 游戏：有三大应用（几何学、动画和绘制）
• 科学计算可视化：目前广泛应用于医学、流体力学、有限元分析和气象分析中。尤其在医学领域中，可视化有着广阔的发展前途。
• 影视制作：近些年来人们普遍将注意力转向基于物理模型的计算机动画生成方法。
• 虚拟现实
• 仿真技术
• 计算机辅助设计与制造：计算机图形学被用来进行土建工程、机械结构和产品设计。

对图形学未来发展的预测

• 技术本身：在计算机中再现三维世界，使得模拟更为逼真，但是逼真效果和速度之间有很大的鸿沟。
• 采集趋势：照相机可对二维数据进行采集，但采集三维数据的便携设备却没有。预计未来在这块会有集中式爆发。
• AI结合
• 城市级别：大场景的获取和展现将会成为计算机图形学的发展趋势。例如Google地图、腾讯街景只是利用上传或捕捉的图片进行展示。
• VR（虚拟现实）/ AR（增强现实）

图形学主要研究内容

可以将计算机图形学主要研究内容分为：

• 建模（Modeling）
• 动画（Animation）
• 渲染（Rendering）
• 图形交互（Interactive graphics）

建模（Modeling）

没有模型，图形就无从谈起，建模是计算机图形学各项工作的基础和前提。建模技术的核心是根据研究对象的三维空间信息构造其立体模型，尤其是几何模型，并利用相关建模软件或编程语言生成该模型的图形显示，然后对其进行处理。

目前，物体的三维几何模型就其复杂程度来说可以分为三类：线模型、面模型和体模型。对三维建模技术的研究基本上都是针对三维面元模型和体元模型来展开的。


动画（Animation）

计算机动画（ComputerAnimation），是借助计算机来制作动画的技术。计算机的普及和强大的功能革新了动画的制作和表现方式。由于计算机动画可以完成一些简单的中间帧，使得动画的制作得到了简化，这种只需要制作关键帧（key frame）的制作方式被称为“Pose to pose”。

渲染（Rendering）

当需要把模型或者场景输出成图像文件、视频信号或者电影胶片时就需要用到渲染（Render）。渲染是指软件由模型生成图像的过程。模型是用语言或者数据结构进行严格定义的三维物体或虚拟场景，它包括几何、视点、纹理、照明等信息。图像是数字图像或者位图图像。

除去后期制作，渲染是计算机图形处理的最后一道工序，通过它得到模型与动画的最终显示效果。实现渲染依靠多种软件，如各种CG软件自带渲染引擎、RenderMan等。

研究人员已经研究出了许多渲染算法，用于生成最终图像。在应用中，对场景中的每束光线进行跟踪的耗时较高；如果没有对采样进行很好的约束，即使是只进行一部分光线的跟踪也需要非常大量的时间。

基本的渲染技术大致可以分为四类（如下图所示）。大多数高级的方法都是使用多种技术的组合，以在合理的开销范围内，实现足够好的结果。

图形交互（Interactive graphics）

图形交互是使用计算机技术创建，操纵和查看对象表示的艺术和科学。这需要设计和构造以最先支持创建和查看对象的方式来表示对象的模型，而不是设计和技术的设计，通过这些设备和技术，人可以与模型或视图交互，以及创建用于渲染的技术和保留模型。

图形交互技术目前分为二维图形交互技术和三维图形交互技术。