1.3 計算機圖形學(xué)的研究內(nèi)容

人類對客觀世界各種事物的認(rèn)識及相關(guān)知識大多來源于分類，但對任何領(lǐng)域進行分類都不是一件容易的事情。這對計算機圖形學(xué)領(lǐng)域也不例外。所幸的是大多數(shù)圖形學(xué)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)同以下三大方向，并認(rèn)為它們同屬于計算機圖形學(xué)范疇。

① 建模。對景物的形狀和外觀屬性進行數(shù)學(xué)定義，并且存儲在計算機內(nèi)。例如，一只咖啡壺可以表示為有序的三維點的集合，這些三維點按一定的插值規(guī)則連接起來構(gòu)成了咖啡壺的模型。

② 繪制。在藝術(shù)和建筑等領(lǐng)域也稱為渲染、繪制效果圖等。即根據(jù)三維計算機模型生成帶光照明暗效果的具有真實感的圖像。例如，可以建立咖啡壺受光線照射的反射模型，生成十分逼真的咖啡壺圖像。

③ 動畫。利用圖像序列產(chǎn)生物體運動視覺效果的一種技術(shù)。這里也要用到建模和繪制，但加入了控制時間這個關(guān)鍵因素。而控制時間這個因素在基本建模和繪制中一般不予考慮。

還有很多用到計算機圖形學(xué)的領(lǐng)域，它們是否屬于計算機圖形學(xué)范疇還存在爭議，但至少可以認(rèn)為是聯(lián)系密切的研究領(lǐng)域。

① 人機交互。在輸入/輸出設(shè)備（如鼠標(biāo)、數(shù)位板、觸摸屏等硬件）、應(yīng)用程序和以圖形或其他感官方式向用戶發(fā)送的反饋之間建立接口，特別是圖形用戶接口（GUI）。歷史上，該領(lǐng)域和計算機圖形學(xué)關(guān)系非常緊密，因為圖形學(xué)研究人員最早接觸這些輸入/輸出設(shè)備。但現(xiàn)在這些設(shè)備已經(jīng)非常普及，隨處可見了。

② 虛擬現(xiàn)實。試圖讓用戶置身于三維虛擬世界。虛擬現(xiàn)實強調(diào)沉浸感，為了產(chǎn)生這種效果，系統(tǒng)至少要有立體顯示，并對人的頭部運動產(chǎn)生響應(yīng)。真正的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)還要有聲音反饋和力反饋等。由于這一領(lǐng)域需要應(yīng)用復(fù)雜的圖形技術(shù)和顯示技術(shù)，因此與計算機圖形學(xué)的關(guān)系很密切。

③ 可視化。試圖通過視覺傳達(dá)讓用戶對客觀規(guī)律看得更明白。可視化問題通常都會涉及圖形學(xué)。

④ 三維掃描。利用測距技術(shù)，特別是用激光掃描技術(shù)建立三維測量模型。這種模型在創(chuàng)建細(xì)節(jié)豐富的視覺圖像方面很有用，而且模型處理常常要用到圖形學(xué)的算法。