计算机图形学是计算机科学的一个重要分支，涉及了图像的生成、显示和处理等方面。它在各个领域都有广泛的应用，比如电影制作、游戏开发、虚拟现实和数据可视化等。
图像的表示和处理
在计算机图形学中，图像通常是由像素组成的。每个像素表示图像上的一个点，它包含了该点的颜色信息。在计算机中，图像可以以不同的方式表示，最常见的是位图和矢量图。
位图是由像素阵列组成的，每个像素保存了该点的颜色值。位图可以从文件中读取，并通过像素级别的操作来修改。然而，位图在放大时会出现锯齿状的边缘，因为像素的大小是固定的。
矢量图则是使用数学公式来表示图像的。它使用几何图元（如线段、圆弧和多边形）来描述图像，因此可以无限放大而不失真。矢量图也可以通过修改几何图元来对图像进行编辑。
渲染技术
渲染是计算机图形学中的核心技术之一，它将图像从抽象的数据表示转换为可见的图像。渲染技术可以分为实时渲染和离线渲染两种。
实时渲染主要用于交互式应用程序，如电子游戏和虚拟现实。它要求图像在很短的时间内生成并显示出来，通常需要高性能的硬件和优化的算法。实时渲染可以使用光栅化或基于物理的渲染等方法。
离线渲染则主要用于电影制作和动画产业。它可以投入更多的时间和计算资源来生成高质量的图像。离线渲染使用光线追踪等算法来模拟光线在场景中的传播和反射，从而在图像中生成真实感和逼真的效果。
三维建模和动画
三维建模和动画是计算机图形学中另一个重要的方向。它涉及了模型的创建、变形和动画等技术。
三维建模可以使用多种方法，如多边形网格、体素和参数曲面等。建模师可以使用这些工具来创建对象或场景，并添加材质和纹理等细节。
动画则是在建模基础上添加时间维度的技术。通过逐帧绘制和插值技术，可以使模型在不同的时间点上发生形状、位置和纹理等方面的变化，从而实现动画效果。
应用领域
计算机图形学在各个领域都有广泛的应用。在电影制作中，它可以创建逼真的特效和虚拟场景。在游戏开发中，它可以实现游戏中的图像渲染和动画效果。在虚拟现实中，它可以模拟真实世界并与用户进行交互。在数据可视化中，它可以将复杂的数据以可视化的方式呈现出来，帮助人们理解和分析数据。
结论
计算机图形学是一个充满创造力和挑战的领域。它为我们提供了生成、显示和处理图像的技术，广泛应用于电影制作、游戏开发、虚拟现实和数据可视化等领域。随着计算能力和硬件技术的不断进步，计算机图形学将会越来越重要，并在各个领域中发挥更大的作用。
参考资料：
本文来自极简博客，作者：数字化生活设计师，转载请注明原文链接：计算机基础技术科普导读：计算机图形学
