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  • 计算图形学是一个专业性极强的学科,你了解多少?

    说到“计算机图形学”,可能有人会有疑问,还有这门学科吗?许多人甚至可能会感到距离感,或者对计算机视觉和图像处理等学科感到困惑。事实上,自计算机图形学诞生以来,已经过去了半个多世纪。

    另外,如果我告诉大家图形技术是一门为各种影视特效、3D动画电影、PC和手机游戏、虚拟现实以及常用的照片美化软件提供技术基础的学科,相信大家不会再感到陌生。那么,这个让大家既陌生又熟悉的话题到底是一个什么样的存在呢?计算图形学是一门专业性很强的学科。这一次,我们将从通俗易懂的角度来了解计算机图形学的过去、现在和未来。

    新生的计算机图形学

    1963 年 1 月,24 岁的萨瑟兰在麻省理工学院林肯实验室完成了他关于人机通信图形系统的博士论文。Sutherland 介绍了用于符号分层存储的数据结构,开发了能够使用键盘和触控笔进行定位、选择和绘图的交互技术,并提出了许多其他基本的图形思想和技术,这些思想和技术至今仍在使用。他在论文中首次使用了“计算机图形学”一词,证明了交互式计算机图形学是一个可行且有用的研究领域,从而确立了计算机图形学作为一门新科学分支的独立地位。

    Sutherland 的博士论文被认为是计算机图形学的基础和现代计算机辅助设计的开端。

    然而,在此之前,计算机图形技术已经投入实际应用,1958 年,一部名为 VERTIGO 的电影上映,其中一个绿色的螺旋动画从电影角色的眼中缓缓升起。这个看似粗糙和简陋的特效是世界上第一部电脑动画。

    计算机图形学的发展

    从1970年代至今,计算机图形学经历了标准化建设、算法形成、产业链形成等许多划时代的历史时刻。

    1970 年代是计算机图形学的重要时代。由于光栅显示的出现,相关的光栅图形算法在1970年代取得了突破。如今,已经出现了业界熟知的区域填充、裁剪、消隐等基本图形概念及其支持算法。从此,计算机图形学进入了第一个繁荣时期。

    面对众多的行业信息,美国国家标准协会(ANSI)提出制定相关标准的基本规则,ACM为此成立了图形标准化委员会。这一时期引入了计算机图形接口CGI、计算机图形文件标准CGM等文件。

    随着行业标准化的推进,计算机图形学的发展走上了一条发展高速公路。光反射模型和“漫反射模型+插值”的思想也在这一时期产生。

    1980年代,光线追踪算法和辐射度算法被提出并在实践中得到证明,这标志着写实算法在照片拟真图形方面的成熟。同时,在硬件研发方面,大规模集成电路的发展为图形的快速发展奠定了坚实的硬件基础。依托强大的计算机计算能力,计算机图形学成功突破了这一领域,并在动画、科学计算可视化、CAD/CAM、影视娱乐等诸多领域得到了广泛而逐步的应用。

    进入千禧年之后,计算机图形学在互联网泡沫中幸存下来,仍然保持着强大的生命力。在娱乐领域,电脑游戏全面开花,其中涌现出一大批优质游戏厂商,如艺电、育碧等。迪士尼梦工厂和好莱坞也通过使用图形技术为世界带来了难以想象的视觉盛宴。

    计算机图形学前沿

    现阶段计算机图形学还有很多问题需要解决,这也是研究人员寻找最优解的方向。主要有三个方面。

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    一是获取和建模

    主要研究如何在计算机中有效地构建、编辑和处理不同三维信息的表达,以及如何有效地从现实世界中获取相应的三维信息。这不仅包括3D几何建模和几何处理的研究方向,还包括材料和光照建模、人体建模、动作捕捉等研究课题。

    二、认识与认知

    主要研究如何识别、分析和提取3D信息中相应的语义和结构信息。这个方向有很多图形和计算机视觉共同感兴趣的研究课题,如三维物体识别、检索、场景识别、分割、人体手势识别与跟踪、面部表情识别与跟踪等。

    三是模拟与交互

    主要研究如何处理和模拟不同三维对象之间的交互和交互过程。这包括流体模拟和物理模拟,以及绘图、人体动画、面部动画等方面的研究。

    计算机图形学的未来

    应用领域的创新和载体设备的创新将是未来从业者关注的方向。

    为了再次拓宽和拓展现有的应用领域,其背后的从业者和研发人员开阔视野,从多行业技术入手,将图形的技术特点与5G通信技术相结合,采用云计算和离线交互的方式使其服务于更广泛的对象。

    在教育领域,视觉传达方式是辅助教育的重要组成部分之一。它使用图形,一种易于接受的方法,使教学过程更加生动、直观和生动。无论是数学课上让人头疼的图形,还是地理课上难以直观理解的山脉等高线,还是物理老师粉笔写下的神奇小滑块运动,都可以立体、立体地出现在课堂上。现实地。. 这对于激发学生的学习兴趣,提高教学效果具有重要意义。

    在城市建设和管理方面,智慧城市的发展是必然的,这也离不开计算机图形学提供的最重要的基础技术支持。要做好智慧城市,首先要复制城市。管理智慧城市,首先要管理好相应的城市数据。建设智慧城市,首先要建设智慧城市的管理中心。这一切都需要计算机图形学为城市建设和管理者提供管理工具和管理平台。复制智慧城市需要对城市进行真实的建模计算机图形学有必要学吗,管理智慧城市需要将城市信息可视化,发展智慧城市需要对城市进行实时感知和渲染。

    推动航母装备的发展,需要从装备的普及程度和库存装备在社会上的表现两方面考虑。与专业的科研机构和大型企业相比,大量用户甚至民营中小企业和公司所使用的设备在性能和设备扩展方面还有差距。.

    由于体积和使用环境的限制,移动终端的计算能力严重不足,往往只能进行边缘计算等非核心运算。计算机图形的扩展和扩展需要在系统中加入弱终端。随着硬件设备的创新和图形引擎的迭代/再开发,弱终端必将在未来大放异彩。

    计算机图形学从诞生之初就注定要从图形领域再造世界。虽然还处于相对直接的数字孪生阶段,但人类的想象力是无限的。未来虚拟与现实将不再分界,现实中难以存在或不再存在的事物,并不代表不存在。试想,梦想回到唐朝不夜城,与李白喝酒,在侏罗纪游荡,与霸王龙赛跑,这一切都可以通过计算机图形实现。甚至有人说,家装不再是实体,墙壁是你灵感的落脚点。告别单一的墙漆/墙纸,让孩子的想象力装点你的家。

    谷世界科技的诞生和成长计算机图形学有必要学吗,既是时代的产物,也是改变时代的先行者。找到图形的源头,开发自己的动力源,用后浪的身体带动前浪的方向,用图形引擎的澎湃动力影响图形。学习的发展。

    总而言之,总而言之。计算机图形学的前世今生都离不开创新这个词。大潮中,谷世界科技深刻领悟协同共生的道理。它植根于技术底层,只有通过创新和成长,才能出奇地挺拔。

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