引言
计算机图形学是研究如何使用计算机生成和处理图像的一门学科。它涉及到许多基础概念和技术，包括渲染管线和3D几何。本文将简要介绍这两个主题，并探讨它们在计算机图形学中的重要性。
渲染管线
渲染管线是计算机图形学中实现图像渲染的流程。它通常分为几个阶段，包括几何处理、光照计算和像素着色等。以下是一个简化的渲染管线示意图：
- 几何处理阶段：这个阶段处理模型的几何信息，如顶点坐标和法向量。这些几何数据经过一系列变换和投影操作，最终生成屏幕上的像素坐标。
- 光照计算阶段：这个阶段根据光照模型计算每个像素的颜色。常见的光照模型包括Lambert模型和Phong模型。
- 像素着色阶段：这个阶段将计算得到的颜色值应用于屏幕上的像素。
渲染管线的优化非常重要，因为它决定了图形的实时渲染性能。许多图形加速技术，如顶点缓存和片元着色器，都是为了加速渲染管线。
3D几何
计算机图形学中的3D几何是指在三维空间中描述和处理对象的几何信息。它包括表示对象的模型、光源和相机等元素。
以下是一些常用的3D几何概念：
- 顶点：3D模型由顶点组成，每个顶点都有一个位置和其他属性，如法向量和纹理坐标。
- 三角形：三角形是最常见的几何图元，在3D渲染中被广泛使用。它由三个顶点组成。
- 网格：网格是由多个三角形组成的3D模型。它可以是任意形状和复杂度。
- 纹理：纹理是应用于模型表面的图像。通过纹理映射，可以使模型表面呈现出细节和真实感。
3D几何的处理和优化对于实时渲染非常重要。例如，通过使用简化网格和层次剖分技术，可以提高渲染性能和效果。
总结
计算机图形学的基础包括渲染管线和3D几何。渲染管线定义了实现图像渲染的流程，包括几何处理、光照计算和像素着色等阶段。3D几何涉及到描述和处理对象的几何信息，如顶点、三角形和纹理等。理解和掌握这些基础概念对于计算机图形学的学习和实践非常重要。
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参考文献：
- "Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach Using OpenGL" by Edward Angel and Dave Shreiner
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