计算机图形学是研究如何生成、处理和显示计算机生成的图像的学科。它在许多领域中都有广泛的应用，如游戏开发、虚拟现实、建筑设计和工程模拟等。本文将着重介绍计算机图形学中的三维建模和渲染技术。
三维建模
三维建模是指将现实世界的物体或场景通过计算机图形学的技术手段进行三维模拟的过程。它是计算机图形学中一个重要的研究方向，也是许多应用领域如游戏开发和电影制作的关键技术。
在三维建模中，常用的方法包括手工建模、扫描建模和参数化建模。
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手工建模：即通过计算机软件工具手动绘制物体的三维模型。这种方法需要具备艺术创作的能力和建模技巧，适用于需要定制化的场景和物体。
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扫描建模：通过扫描物体的表面几何信息并将其转换为三维模型。这种方法适用于需要获取真实物体的模型数据，如文物保护和医学影像等领域。
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参数化建模：通过定义物体的参数来生成三维模型。这种方法可以通过调整参数来得到不同形状的模型，应用广泛，如机械设计和建筑模型等。
在三维建模中，还需要考虑模型的纹理、材质和光照等因素，以使生成的模型更加真实和逼真。
渲染技术
渲染技术是将三维模型转化为二维图像的过程，这是计算机图形学中的核心问题之一。渲染技术涉及到光照模型、纹理映射、阴影计算等多个方面。
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光照模型：模拟物体与光线的相互作用。常用的光照模型有经典的Lambert模型、Phong模型等。光照模型可以通过调整光照的强度、颜色和方向等参数来模拟不同的光照效果。
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纹理映射：将二维图片映射到三维模型的表面上，以增加模型的细节和真实感。纹理映射可以实现模型的贴图，如模拟木纹、砖块或者其他材质。
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阴影计算：模拟光线在物体表面的扩散和阴影的生成。阴影可以使场景更加逼真和具有立体感，常用的阴影算法有阴影贴图、阴影体积等。
除了上述的技术，还有像抗锯齿、镜面反射、全局光照等高级渲染技术，它们能够进一步提高渲染效果，使生成的图像更加真实。
在实际应用中，渲染技术可以通过硬件加速和并行计算等技术手段提高渲染效率，从而在实时交互和大规模场景渲染中得到广泛应用。
总结
三维建模和渲染技术是计算机图形学中的重要研究方向，它们能够将现实世界的物体和场景模拟到计算机系统中，并通过渲染技术将其转化为逼真的图像。在应用方面，三维建模和渲染技术可以广泛应用于游戏开发、虚拟现实和建筑设计等领域，为用户提供更加真实和沉浸式的体验。
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