計算機圖形學課件

計算機圖形學課件

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

課程目標本課程旨在幫助學生了解計算機圖形學的基本概念和發(fā)展歷史，掌握計算機圖形學的基本原理和算法。通過學習，學生將能夠應用圖形學知識解決實際問題，提高計算機圖形學技能。課程內容了解圖像處理的基本概念和方法圖像處理基礎掌握幾何變換的原理和應用幾何變換學習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三維建模深入探討計算機圖形學的理論和實踐《計算機圖形學及其應用》0103指導學習OpenGL編程的基礎知識《OpenGL編程指南》02介紹計算機圖形學的基本原理和應用《計算機圖形學原理與實踐》課堂表現評價學生在課堂上的參與和表現情況課程設計要求學生完成與課程相關的設計任務期末項目要求學生綜合運用所學知識完成一個實踐項目課程評估期中考試考察學生對計算機圖形學基礎知識的掌握程度學習計算機圖形學的前沿發(fā)展和應用情況了解計算機圖形學的基本概念和發(fā)展歷史0103

02深入研究計算機圖形學的核心算法和技術掌握計算機圖形學的基本原理和算法計算機圖形學計算機圖形學是一門研究如何在計算機上表示、存儲、處理和傳輸圖像的學科。它涉及到圖像的生成、顯示和處理等方面，是計算機科學領域中的重要分支之一。通過計算機圖形學的學習，可以理解計算機圖像處理和視覺效果的原理，掌握圖形學軟件和技術的應用方法。

02第2章圖像處理基礎

數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

直方圖均衡化增強圖像對比度灰度映射將灰度值映射到新的范圍

灰度變換灰度調整調整圖像整體亮度基于像素的線性運算線性濾波0103增強圖像邊緣信息圖像銳化02基于非線性函數的運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換，彩色圖像濾波則是對彩色圖像進行濾波操作。03第3章幾何變換

坐標變換在計算機圖形學中，坐標變換是指對象在二維或三維空間中的位置發(fā)生改變。二維坐標變換、三維坐標變換和齊次坐標是常見的幾何變換方式。

旋轉和縮放旋轉物體的角度旋轉變換調整物體的尺寸縮放變換同時進行旋轉和縮放旋轉縮放組合

仿射變換保持直線間的相對位置包括旋轉、平移和縮放仿射變換的應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

總結在計算機圖形學中，幾何變換是一種重要的技術，通過坐標變換、旋轉縮放、平移仿射和投影變換，可以實現對圖形的精確控制和變換，為計算機圖形學的研究和應用提供了基礎。04第四章光照和著色

光照模型光照模型是計算機圖形學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方向光源照射時產生的光照效果。漫反射光是指物體表面因為不同方向上的光線照射而產生的光照效果。鏡面光則是物體表面對鏡面反射的光線的反應，產生高光效果。

陰影技術投影方式平行光陰影透視效果點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

材質和紋理材質屬性反射率折射率光滑度總結光照和著色是計算機圖形學中非常重要的概念，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、著色技術以及材質和紋理的原理和應用對于實現逼真的圖形渲染至關重要。05第五章三維建模

幾何建模幾何建模是三維建模的基礎，包括點、線、面等基本幾何元素的建模。在三維計算機圖形學中，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上發(fā)展而來，用于描述更加復雜的形狀。

實體建模用于描述三維物體表面邊界表示法通過布爾運算組合基本幾何體CSG建模用于存儲和處理實體建模信息圖形數據結構

參數化建模由幾個控制點定義的曲線Bézier曲線用于光滑曲線插值B樣條曲線描述曲面的參數方程曲面參數化

用于描述三維網格模型網格數據結構0103自動創(chuàng)建網格模型的算法網格生成算法02用于修改和操作網格模型網格編輯工具總結三維建模是計算機圖形學的核心內容之一，不同的建模方法和技術在各個領域有著廣泛的應用。掌握三維建模的原理和技巧對于從事與圖形學相關領域的人員至關重要。深入了解幾何建模、實體建模、參數化建模和網格建模等內容，可以幫助我們更好地理解和應用三維建模技術。進階學習通過分割空間為小單元進行建模體素建模用于渲染真實感圖像光線追蹤提高曲面精細度的技術曲線細分通過形變實體進行建模變形建模06第6章渲染技術

光線追蹤光線追蹤是一種計算機圖形學中常用的渲染技術，通過模擬光線在場景中的傳播路徑來生成最終圖像。這種算法主要包括陰影處理、反射和折射等步驟，能夠產生出高質量的真實感圖像。

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行渲染光子映射

將三角形轉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在像素間進行顏色插值插值技術著色器著色器是一種用于處理圖形渲染的程序，用來計算每個像素的顏色值。頂點著色器負責處理頂點的位置和顏色，像素著色器負責計算像素的最終顏色輸出，而幾何著色器則負責處理幾何圖元。環(huán)境貼圖模擬環(huán)境光照的貼圖技術立方體貼圖用于模擬立體物體表面紋理

紋理映射紋理坐標紋理坐標系的映射關系紋理映射應用將紋理貼圖應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

綜合各章要點重點知識概括0103

02個人心得體會學習收獲分享實踐總結項目成果展示課程設計成果展示實踐心得分享項目經驗分享

學習體會通過學習，我發(fā)現圖形學在實際應用中有著廣泛的用途，學以致用是關鍵。