计算机图形学介绍

概念理解

• OpenGL、DirectX、Vulcan 这些是计算机图形学api接口
• 中国最早引入计算机图形学是在1990年初的清华大学、浙江大学等率先开始了对计算机图形学技术的研究，90年-98年图形学在中国迎来了发展，98年至今图形学在中国的发展步入正轨
• 可编程渲染管线，流水线中的三个概念阶段，应用程序阶段-几何阶段-光栅化阶段
• 图形学的典型应用：计算机辅助设计CAD，虚拟现实VR，科学计算可视化SV，影片，游戏

初识图形学

• 计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科
• 输入结构特征数据，输出图像信号，与计算机图形学密切相关的有计算机视觉和数字图像处理 输入&输出

密切相关技术之计算机视觉 密切相关之数字图像处理

• 发展阶段20世纪50-60年代为第一阶段建立科学地位阶段，70-80年代为第二阶段光栅图形学阶段，20世纪90年代到21世纪为真实感图形学阶段
• 与计算机图形学发展相关的大学美国宾夕法尼亚大学1946年电子数字积分计算机，1950年作为美国麻省理工学院MIT旋风一号计算机附件的第一台图形显示器诞生
• 计算机图形系统的组成 计算机图形系统组成
• 计算机图形系统软件

图形软件

主要包括的内容

• 光栅化 Rasterization 三维形体的几何体显示到屏幕上
• 曲线和面片 Curves and Meshes
• 光线追踪 Ray Tracing
• 动画 Animation/Simulation

流水线

• 流水线

  流水线

• 固定功能渲染流水线

  固定功能渲染流水线

• 可编程流水线

  可编程流水线

• 渲染管线流水线

  渲染管线流水线

渲染管线流水线三个概念阶段

• 应用程序阶段

  应用程序阶段

• 几何阶段

  几何阶段

• 光栅化阶段

  光栅化阶段

• 流水线三阶段

  流水线三阶段

• GPU渲染管线

  GPU渲染管线

几何阶段

顶点着色 曲面细分 裁剪 屏幕映射 几何阶段总结

光栅化阶段

将顶点连接成三角形的过程就是三角形设置

三角形设置

三角形遍历 片元着色器 逐片元操作 光栅化阶段总结

着色器语言

通过上面的学习初步了解到渲染流水线有4个着色器(顶点着色器，平面细分着色器，几何着色器和片元着色器)，为了编写着色器代码出现了着色器编程语言

GLSL着色器语言

OpneGL上的着色器语言GLSL，也就是OpenGL Shading Language

OpenGL支持可编程管线的是OpenGL2.0和OpenGLES