什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(Computer Graphics，簡(jiǎn)稱CG)，是研究用計(jì)算機(jī)來(lái)處理圖形的原理、方法和技術(shù)的學(xué)科，是一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。主要研究?jī)?nèi)容就是研究如何在計(jì)算機(jī)中表示圖形、以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形的計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法。

通常來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是數(shù)字圖象處理的逆過(guò)程，這只是一個(gè)不確切的定義，后面我們會(huì)看到，實(shí)際上，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖象處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)在很多地方的區(qū)別不是非常清晰的，很多概念是相通的。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是用計(jì)算機(jī)來(lái)畫東西的學(xué)科，數(shù)字圖象處理是把外界獲得的圖象用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的學(xué)科。在法國(guó)，圖形圖象是一門課程。

圖形通常由點(diǎn)、線、面、體等幾何元素和灰度、色彩、線型、線寬等非幾何屬性組成。從處理技術(shù)上來(lái)看，圖形主要分為兩類，一類是基于線條信息表示的，如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等，另一類是明暗圖，也就是通常所說(shuō)的真實(shí)感圖形。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)一個(gè)主要的目的就是要利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生令人賞心悅目的真實(shí)感圖形。為此，必須建立圖形所描述的場(chǎng)景的幾何表示，再用某種光照模型，計(jì)算在假想的光源、紋理、材質(zhì)屬性下的光照明效果。所以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與另一門學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系。事實(shí)上，圖形學(xué)也把可以表示幾何場(chǎng)景的曲線曲面造型技術(shù)和實(shí)體造型技術(shù)作為其主要的研究?jī)?nèi)容。同時(shí)，真實(shí)感圖形計(jì)算的結(jié)果是以數(shù)字圖象的方式提供的，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也就和圖象處理有著密切的關(guān)系。

圖形與圖象兩個(gè)概念間的區(qū)別越來(lái)越模糊，但還是有區(qū)別的：圖象純指計(jì)算機(jī)內(nèi)以位圖形式存在的灰度信息，而圖形含有幾何屬性，或者說(shuō)更強(qiáng)調(diào)場(chǎng)景的幾何表示，是由場(chǎng)景的幾何模型和景物的物理屬性共同組成的。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究?jī)?nèi)容非常廣泛，如圖形硬件、圖形標(biāo)準(zhǔn)、圖形交互技術(shù)、光柵圖形生成算法、曲線曲面造型、實(shí)體造型、真實(shí)感圖形計(jì)算與顯示算法、非真實(shí)感繪制，以及科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、自然景物仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是近三十年來(lái)發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的新興學(xué)科。它主要研究用計(jì)算機(jī)及圖形設(shè)備輸入、表示、修改、變換和輸出圖形的原理、算法和系統(tǒng)。