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计算机图形学:数字视觉的艺术

深入探讨现代计算机图形学技术,从基础算法到实时渲染

现代计算机图形学

计算机图形学是计算机科学中最迷人的领域之一,它将数学、物理和艺术完美结合,创造出令人惊叹的视觉效果。

基础理论

  1. 光线追踪

    • 路径追踪
    • 光子映射
    • 全局照明
  2. 实时渲染

    • 光栅化
    • 着色模型
    • 纹理映射

代码示例

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// 简单的顶点着色器
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec2 aTexCoord;

uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;

out vec2 TexCoord;

void main()
{
    gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
    TexCoord = aTexCoord;
}

渲染技术

  1. 基础技术

    • 阴影映射
    • 环境光遮蔽
    • 法线贴图
    • 视差贴图
  2. 高级特效

    • 基于物理的渲染
    • 体积光照
    • 大气散射
    • 次表面散射

性能优化

  1. GPU优化

    • 着色器优化
    • 批处理渲染
    • 层次细节(LOD)
    • 剔除技术
  2. 内存优化

    • 纹理压缩
    • 网格简化
    • 资源流式加载

应用领域

  • 游戏开发
  • 电影特效
  • 建筑可视化
  • 科学可视化
  • VR/AR技术

计算机图形学是一个不断发展的领域,新的算法和技术不断涌现,推动着视觉效果的边界不断前进。

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