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電腦圖學 (Computer Graphics,簡稱CG)是一種使用數學演算法將2D或3D圖形轉化為電腦顯示器的柵格形式的科學。是計算機科學的一個分支領域,主要關注數位合成與操作視覺的圖形內容。雖然這個詞通常被認為是指三維圖形,事實上同時包括了二維圖形以及影像處理。
這個科學廣義的分類,可分為以下幾類: (1) 幾何 (Geometry):研究面的表示和處理的方法 (2) 動畫 (Animation):研究移動的表示和操作方法 (3) 影像擬真/渲染 (Simulation):研究類比光線傳遞效果的演算法 (4) 影像 (Imaging):研究影像的獲取或是編輯 簡單地說,電腦圖學的主要研究內容就是研究如何在電腦中表示圖形、以及利用電腦進行圖形的計算、處理和顯示的相關原理與演算法。圖形通常由點、線、面、體等幾何元素和灰度(grayscale)、色彩(color)、線型、線寬等非幾何屬性組成。從處理技術上來看,圖形主要分為兩類,一類是基於線條資訊表示的,如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等,另一類是明暗圖,也就是通常所說的真實感圖形。 電腦圖學一個主要的目的就是要利用電腦產生令人賞心悅目的真實感圖形。為此,必須建立圖形所描述的場景的幾何表示,再用某種光照模型,計算在假想的光源、紋理、材質屬性下的光照明效果。所以電腦圖學與另一門學科電腦輔助幾何設計有著密切的關聯。事實上,圖形學也把可以表示幾何場景的曲線曲面造型技術和實體造型技術作為其主要的研究內容。同時,真實感圖形計算的結果是以數位圖象的方式提供的,電腦圖學也就和影像處理(Image Processing)有著密切的關聯。 圖形與影像兩個概念間的區別越來越模糊,但還是有區別的:影像純指電腦內以點陣圖(bitmap)形式存在的灰度資訊,而圖形含有幾何屬性,或者說更強調場景的幾何表示,是由場景的幾何模型和景物的物理屬性共同組成的。 電腦圖學的研究內容非常廣泛,如圖形硬體、圖形標準、圖形互動技術、光柵圖形生成演算法、曲線曲面造型、實體造型、真實感圖形計算與顯示演算法、非真實感繪製,以及科學計算視覺化、電腦動畫、自然景物模擬、虛擬現實(Virtual Reality)等。 |