Overview⚓︎
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计算机图形学(computer graphics) 是一门用计算机合成和操控视觉信息的学科。
Why Study Computer Graphics?⚓︎
Applications⚓︎
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游戏
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只狼：影逝二度 (Sekiro: Shadows Die Twice)（2019）
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无主之地 3（2019）
卡通画风
- 什么才是好画面的一个标准：看画面是否足够亮（说明全局光照做的好）
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电影
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黑客帝国 (The Matrix)（1999）
子弹时间
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阿凡达 (Avatar)（2009）
面部动作捕捉做的很好
- 特效 (special effect)：最简单的图形学应用，因为平时见不到，做的不对也不会感到意外
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动画
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疯狂动物城 (Zootopia)（2016）
动画中动物的毛发十分细腻，涉及到几何、渲染相关的知识
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冰雪奇缘 2(Frozen 2)（2019）
特效：烟雾、发光粒子等
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设计
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Autodesk Gallary
- 用到了 CAD
- 其中左图 CG 中的概念车可以移动，或切换不同的环境光
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宜家 (IKEA)
网站中 75% 的图像为计算机渲染的图像
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可视化 (visualization)：用于科学、工程、医学、新闻学等
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虚拟现实 (virtual reality)：看不到现实，看到的东西都由计算机生成
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增强现实 (augmented reality)：可以看到现实物体
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作画
- 应用：Procreate, Adobe Photoshop
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例子：https://www.youtube.com/watch?v=uEdRLlqdgA4/
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模拟 (simulation)
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图形用户界面 (graphical user interface, GUI)
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字体排版 (typography)
Fundamental Intellectual Challenges⚓︎
学习 CG 时会遇到的挑战有：
- 创建真实的虚拟世界，并与之交互
- 要求理解物理世界的方方面面
- 新的计算方法，显示技术
Technical Challenges⚓︎
我们还会面对以下技术上的挑战（不包括最后一点
- （透视）投影中的数学、曲线、曲面
- 光和阴影中的物理学
- 表示和操作 3D 形体
- 动画 / 模拟
3D 图形软件和硬件编程
为什么要学 CG？忘记前面一长串理由，总之就是：CG is AWESOME!
Course Topic⚓︎
之后的课程分为四大主题：
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光栅化(rasterization)
- 将几何图元投影到屏幕上
- 将投影图元分割成片段（像素）
- 游戏中的黄金标准（实时（>= 30 FPS，否则叫做离线 (offline)）应用）
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曲线和网格(curves and meshes)
- 如何在 CG 中表示几何
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光线追踪(ray tracing)
- 从相机通过每个像素发射光线
- 计算交叉和阴影
- 在抵达光源前持续弹跳
- 在动画 / 影视（离线应用）中的黄金标准
- trade-off：光线追踪能达到好的效果，但是慢
- “鱼和熊掌兼得”的技术——实时光线追踪
- 从相机通过每个像素发射光线
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动画 / 模拟(animation/simulation)
- 关键帧动画
- 质量 - 弹簧系统
GAMES101 不教以下内容：
- OpenGL / DirectX / Vulkan 的使用
- Shaders 的语法
- 我们只学图形学，而不是图形学 APIs
- 只要掌握课上所学的 CG 技术，课后学这些东西应当不成问题
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使用 Maya / 3DS MAX / Blender 进行 3D 建模，或使用 Unity / Unreal Engine 进行 VR / 游戏的开发
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计算机视觉 / 深度学习话题，比如 XYZ-GAN
- 如果分不清 CV 和 CG，简言之：一切需要猜测的内容属于 CV
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闫令琪老师的理解
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实际上两者没有清晰的边界
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