Computer graphics are graphics created by computers and, more generally, the representation and manipulation of pictorial data by a computer.

Computer graphics may also refer to:

2D computer graphics, the application of computer graphics to generating 2D imagery
3D computer graphics, the application of computer graphics to generating 3D imagery
Computer animation, the art of creating moving images via the use of computers
Computer-generated imagery, the application of the field of computer graphics to special effects in films, television programs, commercials, simulators and simulation generally, and printed media
Computer graphics (computer science), a subfield of computer science studying mathematical and computational representations of visual objects
Computer Graphics (publication), the journal by ACM SIGGRAPH
Computer Graphics: Principles and Practice, the classic textbook by James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner and John Hughes

計算機圖形是由計算機生成的圖形，更一般地說，是計算機對圖形數(shù)據(jù)的表示和操作筒愚。

計算機圖形學(xué)也可指:

2D計算機圖形，應(yīng)用計算機圖形生成二維圖像
3D計算機圖形伐憾，計算機圖形生成3D圖像的應(yīng)用
計算機動畫措拇，通過使用計算機創(chuàng)造活動圖像的藝術(shù)
計算機生成圖像般眉，指計算機圖形學(xué)在電影了赵、電視節(jié)目、商業(yè)廣告甸赃、模擬器和一般模擬裝置以及印刷媒體中的應(yīng)用
計算機圖形學(xué)(計算機科學(xué))柿汛，計算機科學(xué)的一個分支，研究可視化對象的數(shù)學(xué)和計算表征
計算機圖形學(xué)(出版)埠对，ACM SIGGRAPH雜志
《計算機圖形學(xué):原理與實踐》苛茂，James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner和John Hughes的經(jīng)典教科書

Computer graphics

計算機圖形學(xué)是計算機科學(xué)的一個分支，研究在計算機的幫助下生成圖像鸠窗。今天妓羊，計算機圖形學(xué)是數(shù)字攝影、電影稍计、視頻游戲躁绸、手機和計算機顯示器以及許多專門應(yīng)用的核心技術(shù)。大量的專用硬件和軟件已經(jīng)開發(fā)出來臣嚣，大多數(shù)設(shè)備的顯示由計算機圖形硬件驅(qū)動净刮。它是計算機科學(xué)中一個廣闊的、最近發(fā)展起來的領(lǐng)域硅则。這個短語是由波音公司的計算機圖形研究人員凡爾納·哈德森和威廉·費特在1960年創(chuàng)造的淹父。它通常縮寫為CG怎虫，在電影中通常是CGI暑认。

計算機圖形學(xué)的一些主題包括用戶界面設(shè)計、精靈圖形大审、渲染蘸际、光線追蹤、幾何處理徒扶、計算機動畫粮彤、矢量圖形、3D建模、著色器导坟、GPU設(shè)計屿良、隱式表面可視化、圖像處理惫周、計算攝影尘惧、科學(xué)可視化、計算幾何和計算機視覺等闯两。整個方法論很大程度上依賴于幾何學(xué)褥伴、光學(xué)谅将、物理學(xué)和感知等基礎(chǔ)科學(xué)漾狼。

計算機圖形學(xué)負責(zé)向消費者有效和有意義地展示藝術(shù)和圖像數(shù)據(jù)。它也用于處理從物理世界接收的圖像數(shù)據(jù)饥臂。計算機圖形學(xué)的發(fā)展已經(jīng)對許多類型的媒體產(chǎn)生了重大的影響逊躁，并且已經(jīng)徹底改變了動畫、電影隅熙、廣告稽煤、視頻游戲和平面設(shè)計。

Overview

計算機圖形這一術(shù)語在廣義上被用來描述“計算機上除了文本和聲音之外的幾乎所有東西”囚戚。通常酵熙，計算機圖形學(xué)這個術(shù)語指的是幾個不同的東西:

用計算機表示和處理圖像數(shù)據(jù)
用于創(chuàng)建和操縱圖像的各種技術(shù)
數(shù)字合成和操縱視覺內(nèi)容的方法，參見計算機圖形學(xué)

今天驰坊，計算機圖形學(xué)很普遍匾二。在電視、報紙拳芙、天氣預(yù)報以及各種醫(yī)學(xué)調(diào)查和外科手術(shù)中都可以看到這樣的圖像察藐。構(gòu)造良好的圖可以以更容易理解和解釋的形式表示復(fù)雜的統(tǒng)計數(shù)據(jù)凌彬。在媒體中琼梆，“這些圖表被用來說明論文览祖、報告洋机、論文”和其他演示材料俭正。

已經(jīng)開發(fā)了許多工具來可視化數(shù)據(jù)晚伙。計算機生成的圖像可以分為幾種不同的類型:二維(2D)豪硅、三維(3D)和動畫圖形值桩。隨著技術(shù)的進步羡疗，三維計算機圖形變得越來越普遍删窒，但二維計算機圖形仍被廣泛使用。計算機圖形學(xué)已經(jīng)成為計算機科學(xué)的一個子領(lǐng)域顺囊，研究數(shù)字合成和操縱視覺內(nèi)容的方法肌索。在過去的十年里,其他專業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)開發(fā)信息可視化、和科學(xué)可視化更關(guān)心“可視化三維現(xiàn)象(建筑、氣象诚亚、醫(yī)療晕换、生物等),重點是卷的逼真效果圖,表面,照明源,等等,也許與動態(tài)(時間)組件”[5]。

History

Introduction

現(xiàn)代計算機圖形學(xué)發(fā)展的先驅(qū)科學(xué)是發(fā)生在二十世紀上半葉的電氣工程站宗、電子學(xué)和電視方面的進步闸准。自盧米埃爾兄弟在1895年使用啞光為最早的電影制作特效以來，屏幕就可以展示藝術(shù)梢灭，但這種展示受到限制夷家，而且沒有互動。第一種陰極射線管（CRT）敏释，勃勞恩管库快，發(fā)明于1897年——反過來，它使示波器和軍事控制面板成為該領(lǐng)域更直接的前身钥顽，因為它們提供了第一種對程序或用戶輸入作出反應(yīng)的二維電子顯示器义屏。然而,計算機圖形學(xué)中保持相對未知作為一門學(xué)科,直到1950年代,二戰(zhàn)后,在此期間紀律從兩者的結(jié)合純粹的大學(xué)和實驗室學(xué)術(shù)研究更先進的電腦和美國軍方的雷達等技術(shù)進一步發(fā)展,先進的航空和火箭技術(shù)在戰(zhàn)爭中發(fā)展起來的。需要新型的顯示器來處理這些項目產(chǎn)生的豐富信息蜂大，這導(dǎo)致了計算機圖形學(xué)作為一門學(xué)科的發(fā)展闽铐。

五分鐘搞清楚陰極射線管的制造過程

超炫酷的陰極射線實驗

模擬電視機(CRT)的工作原理

CRT cathode ray tube 陰極射線管

LED 發(fā)光二極管

LCD liquid crystal display 液晶顯示器

1950s

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SAGE控制室。

早期的項目如Whirlwind和SAGE項目將CRT作為可行的顯示和交互界面奶浦，并將光筆作為輸入設(shè)備兄墅。旋風(fēng)SAGE系統(tǒng)的道格拉斯·t·羅斯(Douglas T. Ross)進行了一項個人實驗，他編寫的一個小程序捕捉了他手指的運動澳叉，并在顯示器上顯示了它的矢量(他追蹤的名字)隙咸。1958年，威廉·希金博瑟姆在布魯克海文國家實驗室為示波器設(shè)計了一款交互式視頻游戲——《雙人網(wǎng)球》耳高，該游戲模擬了一場網(wǎng)球比賽扎瓶。1959年，Douglas T. Ross在麻省理工學(xué)院工作時再次創(chuàng)新泌枪，利用這個機會將數(shù)學(xué)表述轉(zhuǎn)換為計算機生成的3D機床矢量概荷，創(chuàng)建了一個迪斯尼卡通人物的顯示范圍圖像

電子行業(yè)的先驅(qū)惠普公司(Hewlett-Packard)在合并了10年前的公司后，于1957年上市碌燕，并通過創(chuàng)始人與斯坦福大學(xué)(Stanford University)建立了牢固的關(guān)系误证，這些創(chuàng)始人都是斯坦福大學(xué)的校友。這開始了長達數(shù)十年的舊金山海灣地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槭澜珙I(lǐng)先的計算機技術(shù)中心——現(xiàn)在被稱為硅谷修壕。計算機圖形學(xué)領(lǐng)域隨著計算機圖形硬件的出現(xiàn)而發(fā)展愈捅。

計算機的進一步發(fā)展導(dǎo)致了交互式計算機圖形學(xué)的更大進步。1959年慈鸠，麻省理工學(xué)院林肯實驗室開發(fā)了TX-2計算機蓝谨。TX-2集成了許多新的人機接口。光筆可以用來在電腦上用Ivan Sutherland革命性的畫板軟件畫草圖。使用光筆譬巫，畫板可以讓人在電腦屏幕上畫出簡單的形狀咖楣，保存它們，甚至稍后可以回憶起來芦昔。光筆的尖端有一個小的光電管诱贿。只要把這個細胞放在電腦屏幕前，它就會發(fā)出電子脈沖咕缎，電腦屏幕的電子槍就會直接向它發(fā)射電子槍珠十。只需根據(jù)電子槍的當(dāng)前位置對電子脈沖進行計時，就可以很容易地精確地指出筆在任何給定時刻在屏幕上的位置凭豪。一旦確定了這個位置焙蹭，計算機就可以在那個位置繪制光標(biāo)。薩瑟蘭似乎找到了許多他所面臨的圖形問題的完美解決方案墅诡。即使在今天壳嚎，許多標(biāo)準的計算機圖形界面都是從這個早期的畫板程序開始的桐智。其中一個例子就是繪制約束末早。例如，如果一個人想畫一個正方形说庭，他們不必擔(dān)心畫四條線完美地形成盒子的邊緣然磷。我們可以簡單地指定他們想要畫一個方框，然后指定方框的位置和大小刊驴。軟件將構(gòu)建一個完美的盒子姿搜，具有正確的尺寸和正確的位置。另一個例子是Sutherland的軟件為對象建睦υ鳎——而不僅僅是對象的圖片舅柜。換句話說，一個汽車模型躲惰，一個人可以改變輪胎的大小而不影響汽車的其他部分致份。它可以拉伸車身而不變形輪胎。

1960s

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星球大戰(zhàn)在計算機歷史博物館的PDP-1上運行

“計算機圖形學(xué)”一詞是由波音公司的圖形設(shè)計師威廉·費特在1960年創(chuàng)造的础拨。這句古老的引語在很多二手資料中都有完整的句子:Fetter說這些條款實際上是波音公司威奇托分部的Verne Hudson給他的氮块。

1961年，另一位麻省理工學(xué)院的學(xué)生史蒂夫·拉塞爾創(chuàng)造了電子游戲歷史上另一個重要的游戲名稱:太空戰(zhàn)!為12月PDP-1寫的诡宗，太空戰(zhàn)爭!獲得了即時的成功滔蝉，拷貝開始流向其他PDP-1所有者，最終DEC得到了一個拷貝塔沃。DEC的工程師在每一個新的PDP-1發(fā)布前都將其作為診斷程序蝠引。銷售團隊很快就掌握了這一點，在安裝新設(shè)備時，他們將為新客戶運行“世界上第一款電子游戲”螃概。(希金波坦的雙人網(wǎng)球比《太空戰(zhàn)》快了三年;但在研究或?qū)W術(shù)環(huán)境之外边坤，它幾乎無人知曉。)

大約在同一時間(1961-1962年)谅年，在劍橋大學(xué)茧痒，伊麗莎白·瓦爾德拉姆編寫了在陰極射線管上顯示無線電天文地圖的代碼

E. E. Zajac是貝爾電話實驗室(BTL)的一位科學(xué)家，他在1963年制作了一部名為《雙環(huán)重力姿態(tài)控制系統(tǒng)模擬》的電影融蹂。在這部電腦制作的影片中旺订，Zajac展示了衛(wèi)星在繞地球軌道運行時如何改變其姿態(tài)。他在IBM 7090大型機上制作了動畫超燃。同樣在BTL, Ken Knowlton, Frank Sinden, Ruth A. Weiss和Michael Noll開始在計算機圖形領(lǐng)域工作区拳。辛登創(chuàng)作了一部名為《力、質(zhì)量和運動》的電影意乓，來闡述牛頓的運動定律樱调。與此同時，其他科學(xué)家也在制作計算機圖形來說明他們的研究届良。在勞倫斯輻射實驗室笆凌，納爾遜·馬克斯創(chuàng)造了粘性流體的薄膜流動和固體形式的沖擊波傳播。波音飛機制造了一種叫做飛機振動的薄膜士葫。

同樣在20世紀60年代早期的某個時候乞而，汽車也將通過皮埃爾·貝塞爾在雷諾的早期工作提供一個推動力，他使用保羅·德·卡斯特約的曲線-現(xiàn)在稱為貝塞爾曲線后慢显，貝塞爾的工作在現(xiàn)場-發(fā)展雷諾汽車車身的3d建模技術(shù)爪模。這些曲線將成為該領(lǐng)域許多曲線建模工作的基礎(chǔ)，因為與多邊形不同荚藻，曲線在數(shù)學(xué)上是復(fù)雜的實體屋灌，可以很好地繪制和建模。

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Pong街機版

不久之后应狱，一些大公司開始對計算機圖形產(chǎn)生興趣共郭。到20世紀60年代中期，TRW侦香、lockheedgeorgia落塑、通用電氣(General Electric)和斯佩里蘭德(Sperry Rand)等許多公司開始涉足計算機圖形領(lǐng)域。IBM很快對這種興趣做出了回應(yīng)罐韩，發(fā)布了IBM 2250圖形終端憾赁，這是第一款商用圖形計算機。拉爾夫·貝爾(Ralph Baer)是桑德斯聯(lián)合公司(Sanders Associates)的一名監(jiān)督工程師散吵，他在1966年發(fā)明了一款家庭視頻游戲龙考，后來授權(quán)給了Magnavox公司蟆肆，名為奧德賽(Odyssey)。雖然非常簡單晦款，并且需要相當(dāng)便宜的電子部件炎功，但它允許玩家在屏幕上移動光點。它是第一個消費者電腦圖形產(chǎn)品缓溅。從1953年到1962年蛇损，David C. Evans是Bendix公司計算機部門的工程總監(jiān)，之后他在伯克利做了五年的訪問教授坛怪。在那里淤齐，他繼續(xù)對計算機以及計算機如何與人交互產(chǎn)生了興趣。1966年袜匿，猶他大學(xué)招收了埃文斯更啄，組建了一個計算機科學(xué)項目，計算機圖形學(xué)很快成為了他的主要興趣居灯。整個20世紀70年代祭务，這個新部門將成為世界計算機圖形學(xué)的主要研究中心。

同樣在1966年怪嫌，Ivan Sutherland在麻省理工學(xué)院繼續(xù)創(chuàng)新义锥，他發(fā)明了第一臺計算機控制頭戴式顯示器(HMD)。它顯示了兩個獨立的線框圖像喇勋，每只眼睛一個缨该。這使得觀看者可以看到三維立體的計算機場景偎行。支撐顯示器和追蹤器的笨重硬件被稱為達摩克利斯之劍川背，因為如果它落在佩戴者身上，會帶來潛在的危險蛤袒。在麻省理工學(xué)院獲得博士學(xué)位后熄云，薩瑟蘭成為ARPA(高級研究計劃局)信息處理主任，后來成為哈佛大學(xué)教授妙真。1967年薩瑟蘭被埃文斯加入猶他大學(xué)的計算機科學(xué)項目——發(fā)展將把該部門轉(zhuǎn)變最重要的一個研究中心在圖形了將近十年之后,最終生產(chǎn)一些最重要的先驅(qū)缴允。在那里，薩瑟蘭完善了他的HMD;20年后珍德，美國宇航局在他們的虛擬現(xiàn)實研究中重新發(fā)現(xiàn)了他的技術(shù)练般。在猶他州，薩瑟蘭和埃文斯深受大公司的歡迎锈候，但他們對當(dāng)時缺乏可用的圖形硬件感到沮喪薄料，于是開始制定計劃，要創(chuàng)辦自己的公司泵琳。

1968年摄职，Dave Evans和Ivan Sutherland創(chuàng)立了第一家計算機圖形硬件公司Evans & Sutherland誊役。雖然Sutherland最初希望公司位于馬薩諸塞州的劍橋，但由于靠近猶他大學(xué)教授的研究小組谷市，最終選擇了鹽湖城蛔垢。

同樣在1968年亞瑟Appel第一雷鑄造算法描述,第一個類的雷tracing-based渲染算法,已經(jīng)成為實現(xiàn)超級現(xiàn)實主義基本的圖形建模的路徑,光線從光源,表面在一個場景,相機。

1969年迫悠，ACM發(fā)起了一個圖形方面的特別興趣小組(SIGGRAPH)鹏漆，組織計算機圖形領(lǐng)域內(nèi)的會議、圖形標(biāo)準和出版物创泄。到1973年甫男，舉行了第一次年度圖章會議，這已經(jīng)成為該組織的重點之一验烧。隨著計算機圖形學(xué)領(lǐng)域的擴展板驳，圖形學(xué)的大小和重要性都有所增長。

1970s

20世紀70年代早期出現(xiàn)的金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)大規(guī)模集成(LSI)技術(shù)是使實用計算機圖形技術(shù)成為可能的一項重要技術(shù)進步碍拆。[12] MOS大規(guī)模集成電路技術(shù)使小型MOS集成電路芯片的大量計算能力成為可能若治，這導(dǎo)致了1972年Tektronix 4010計算機圖形終端、[12]和1971年微處理器的發(fā)展感混。[13]MOS存儲器,特別是動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)芯片介紹1970年,[14]也能夠拿著千比特的數(shù)據(jù)在一個高密度內(nèi)存芯片,[15]使持有整個標(biāo)準清晰度(SD)光柵圖形圖像在數(shù)字幀緩沖,它被開發(fā)SuperPaint施樂帕克研究中心,第一個video-compatible,基于柵格的計算機圖形系統(tǒng),在1972年端幼。[15]

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猶他州茶壺由馬丁紐威爾和它的靜態(tài)渲染成為象征的CGI發(fā)展在20世紀70年代。

隨后弧满，該領(lǐng)域的一系列突破——尤其是在圖形從功利到現(xiàn)實的轉(zhuǎn)變方面的早期重要突破——在1970年代猶他大學(xué)發(fā)生婆跑，該校聘請了Ivan Sutherland。他和大衛(wèi)·c·埃文斯一起教授高級計算機圖形學(xué)庭呜，這門課為該領(lǐng)域的創(chuàng)始研究做出了巨大貢獻滑进，并教了幾名學(xué)生，這些學(xué)生后來創(chuàng)立了幾家行業(yè)最重要的公司——皮克斯募谎、硅圖形和Adobe系統(tǒng)公司扶关。湯姆·斯托克漢姆領(lǐng)導(dǎo)著UU的圖像處理小組，該小組與計算機圖形實驗室密切合作数冬。

其中一個學(xué)生是埃德溫·卡特穆爾节槐。卡特穆爾剛從波音公司回來拐纱，一直在攻讀物理學(xué)學(xué)位铜异。卡特穆爾是在迪斯尼長大的秸架，他熱愛動畫揍庄，但很快發(fā)現(xiàn)自己并沒有繪畫的天賦。現(xiàn)在咕宿，卡特穆爾(和其他許多人一樣)認為電腦是動畫的自然發(fā)展币绩，他們想成為這場革命的一部分蜡秽。卡特穆爾看到的第一個電腦動畫是他自己的缆镣。他制作了一個手張開和合上的動畫芽突。1974年，他還率先在三維模型上繪制紋理貼圖董瞻，現(xiàn)在被認為是三維建模的基本技術(shù)之一寞蚌。他的目標(biāo)之一就是用計算機圖形技術(shù)制作一部長篇電影——在他創(chuàng)立皮克斯動畫工作室二十年后，他實現(xiàn)了這個目標(biāo)钠糊。在同一節(jié)課上挟秤，弗雷德·帕克為他妻子的臉制作了一個動畫。這兩部動畫片被收錄在1976年的故事片《未來世界》中抄伍。

當(dāng)UU計算機圖形實驗室吸引著來自世界各地的人們時艘刚，約翰·沃諾克是另一位早期開拓者;后來，他創(chuàng)建了Adobe系統(tǒng)公司截珍，用他的PostScript頁面描述語言在出版界掀起了一場革命攀甚。Adobe隨后用Photoshop創(chuàng)建了行業(yè)標(biāo)準的照片編輯軟件，用After effects創(chuàng)建了著名的電影特效程序岗喉。

詹姆斯·克拉克也在那里;后來秋度，他創(chuàng)立了硅圖形公司(Silicon Graphics)，一家生產(chǎn)高級渲染系統(tǒng)的公司钱床，在20世紀90年代初之前一直主導(dǎo)著高端圖形領(lǐng)域荚斯。

三維計算機圖形學(xué)的一個主要進展是由這些早期的先驅(qū)在UU創(chuàng)造的-隱藏表面的確定。為了在屏幕上繪制一個3D對象的表示查牌，計算機必須從觀察者的角度來確定哪些表面在對象的“后面”事期，因此當(dāng)計算機創(chuàng)建(或渲染)圖像時應(yīng)該“隱藏”。3D核心圖形系統(tǒng)(或Core)是第一個被開發(fā)的圖形標(biāo)準僧免。ACM特別利益小組SIGGRAPH的25名專家開發(fā)了這個“概念框架”刑赶。該規(guī)范于1977年發(fā)布，并成為該領(lǐng)域許多未來發(fā)展的基礎(chǔ)懂衩。

同樣在20世紀70年代，Henri Gouraud, Jim Blinn和Bui Tuong Phong通過發(fā)展的Gouraud陰影和Blinn-Phong陰影模型金踪，貢獻了CGI陰影的基礎(chǔ)浊洞，允許圖形移動到一個“平”的外觀更準確地描繪深度。1978年胡岔，Jim Blinn還進一步創(chuàng)新引入了凹凸貼圖(bump mapping)法希，這是一種模擬不平坦表面的技術(shù)，也是今天使用的許多更先進類型的貼圖的前身靶瘸。

現(xiàn)代電子游戲街機苫亦，即今天所知的誕生于20世紀70年代毛肋，第一個街機游戲使用實時2D精靈圖形。1972年的Pong是第一個風(fēng)靡街機柜的游戲屋剑。1974年的速度比賽中润匙，精靈們沿著垂直滾動的道路移動。1975年的《槍戰(zhàn)》中出現(xiàn)了人形動畫人物唉匾，1978年的《太空入侵者》中出現(xiàn)了大量的動畫人物;兩家公司都使用了由離散芯片制成的專用桶移位電路來幫助他們的Intel 8080微處理器使其framebuffer圖形具有動畫效果孕讳。

1980s

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在20世紀80年代，大金剛是幫助計算機圖形普及給廣大觀眾的電子游戲之一巍膘。

20世紀80年代開始出現(xiàn)計算機圖形的現(xiàn)代化和商業(yè)化厂财。隨著家用計算機的激增，一門以前只屬于學(xué)術(shù)領(lǐng)域的學(xué)科被更多的人所接受峡懈，計算機圖形開發(fā)人員的數(shù)量顯著增加璃饱。

在1980年代早期,金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)超大規(guī)模集成(VLSI)技術(shù)導(dǎo)致的可用性16位微處理器中央處理單元(CPU)和第一個圖形處理單元(GPU)芯片,它開始改變計算機圖形學(xué)中,使計算機圖形終端的高分辨率圖形以及個人電腦(PC)系統(tǒng)。NEC公司的公司的產(chǎn)品是第一個在NMOS VLSI芯片上制作的GPU肪康。它支持高達1024x1024分辨率帜平，并為新興的PC圖形市場奠定了基礎(chǔ)塞淹。它被用于許多顯卡碑宴，并被授權(quán)用于英特爾的第一代顯卡Intel 82720。[16] MOS存儲器也在1980年代早期變得更便宜潘悼，使發(fā)展負擔(dān)得起的幀緩沖存儲器齐唆，[17]著名的視頻RAM (VRAM)在1980年代中期由德州儀器(TI)引進嗤栓。1984年，日立公司發(fā)布了第一款互補MOS (CMOS) GPU ARTC HD63484箍邮。它能夠在彩色模式下顯示高分辨率茉帅，在單色模式下可顯示4K分辨率，在20世紀80年代后期被用于許多圖形卡和終端锭弊。1986年堪澎，TI公司推出了TMS34010，這是第一款完全可編程的MOS圖形處理器

計算機圖形終端在這十年中變得越來越智能味滞，半獨立和獨立的工作站樱蛤。圖形和應(yīng)用程序處理越來越多地遷移到工作站的智能上，而不是繼續(xù)依賴中央大型機和微型計算機剑鞍。早期為計算機輔助工程市場采用高分辨率計算機圖形智能工作站的典型例子是Orca 1000昨凡、2000和3000工作站，由渥太華的Orcatech公司開發(fā)蚁署，該公司是貝爾北方研究公司(Bell-Northern Research)的子公司便脊，由早期工作站先驅(qū)戴維·皮爾森(David Pearson)領(lǐng)導(dǎo)。Orca 3000采用16位摩托羅拉68000微處理器和AMD位片處理器光戈，操作系統(tǒng)為Unix哪痰。它的目標(biāo)直指設(shè)計工程部門的尖端遂赠。藝術(shù)家和平面設(shè)計師開始把個人電腦，特別是Commodore Amiga和Macintosh晌杰，視為一種嚴肅的設(shè)計工具跷睦，一種比其他方法更節(jié)省時間和畫得更精確的工具。麥金塔仍然是平面設(shè)計工作室和企業(yè)中非常受歡迎的計算機圖形工具乎莉。20世紀80年代的現(xiàn)代計算機通常使用圖形用戶界面(GUI)來用符號送讲、圖標(biāo)和圖片而不是文本來表示數(shù)據(jù)和信息。圖形是多媒體技術(shù)的五大要素之一惋啃。

在真實感渲染領(lǐng)域哼鬓，日本大阪大學(xué)于1982年開發(fā)了LINKS-1計算機圖形系統(tǒng)，這是一臺使用了257 Zilog Z8001微處理器的超級計算機边灭，用于繪制真實感3D計算機圖形异希。日本信息處理學(xué)會認為:“三維圖像渲染的核心是根據(jù)給定的視點、光源和物體位置計算構(gòu)成渲染表面的每個像素的亮度绒瘦。開發(fā)了LINKS-1系統(tǒng)称簿，實現(xiàn)了一種利用光線追蹤實現(xiàn)各像素獨立并行處理的圖像繪制方法。LINKS-1開發(fā)了一種專門用于高速圖像渲染的新軟件方法惰帽，能夠快速渲染高度逼真的圖像憨降。它被用來制作世界上第一個完全由計算機圖形制作的關(guān)于整個天空的3D類似行星的視頻。這段視頻在1985年筑波國際博覽會富士通館展出该酗。在1984年授药，LINKS-1是世界上最強大的計算機。[21]也是在真實感渲染領(lǐng)域呜魄，David Immel和James Kajiya的一般渲染方程是在1986年開發(fā)的悔叽，這是實現(xiàn)全局光照的重要一步，是追求計算機圖形學(xué)的照相真實感所必需的爵嗅。

《星球大戰(zhàn)》和其他科幻作品的持續(xù)流行與電影CGI有關(guān)娇澎，因為盧卡斯電影公司和工業(yè)光魔公司成為了許多其他電影公司的“首選”公司，在電影中使用一流的計算機圖形睹晒。在彩色鍵控(“藍幕化”等)方面取得了重要進展趟庄，為原三部曲的后期電影做了準備。另外兩段視頻也在歷史意義上超越了那個時代:1985年册招，Dire Straits為他們的歌曲《Money for Nothing》制作了幾乎全CGI的標(biāo)志性視頻岔激，這使CGI在音樂愛好者中流行起來。

1990s

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Quarxs是掰，系列海報，Maurice Benayoun, Francois Schuiten, 1992辱匿。

20世紀90年代壓倒性的注意是出現(xiàn)了大規(guī)模的3D建模和一個令人印象深刻的上升質(zhì)量的CGI一般键痛。家用電腦能夠完成渲染任務(wù)炫彩，而這些任務(wù)以前只能由工作站來完成，需要花費數(shù)千美元;隨著3D建模師在家庭系統(tǒng)上的普及絮短，硅圖形工作站的普及程度下降江兢，運行Autodesk產(chǎn)品(如3D Studio或其他家庭渲染軟件)的強大微軟Windows和蘋果Macintosh機器的重要性上升。到本世紀末丁频，GPU將開始崛起杉允，成為今天仍然享有的顯要。

該領(lǐng)域開始看到第一個渲染的圖形席里，它可以真正地在未經(jīng)訓(xùn)練的眼睛中傳遞為真實感(盡管他們還不能通過訓(xùn)練的CGI藝術(shù)家做到這一點)叔磷，3D圖形在游戲、多媒體和動畫中變得更加流行奖磁。在1980年代末和創(chuàng)建年代的開始,在法國,第一個計算機圖形學(xué)電視系列:La Vie des打賭的工作室Mac廢話線(1988),Les寓言在工作室Fantome(1989 - 1991),和Quarxs,第一個高清電視電腦圖形由莫里斯·貝納永系列和弗朗索瓦Schuiten(工作室Z-A生產(chǎn),1990 - 1993)改基。

在電影方面，皮克斯在埃德溫·卡特穆爾的領(lǐng)導(dǎo)下開始了它的商業(yè)崛起咖为，在1995年發(fā)行了第一部主要電影《玩具總動員》秕狰，這部電影在商業(yè)上取得了9位數(shù)的成功。該工作室發(fā)明的可編程著色器將繼續(xù)有許多動畫的熱門躁染，和它的工作預(yù)先錄制的視頻動畫仍然被認為是一個行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者和研究trail breaker鸣哀。

在1992年的視頻游戲中，Virtua Racing在Sega Model 1 arcade system board上運行吞彤，為完全3D的比賽游戲奠定了基礎(chǔ)我衬，并在視頻游戲行業(yè)的更廣泛受眾中普及了實時3D多邊形圖形。1993年的世嘉模型2和1996年的世嘉模型3隨后推動了商業(yè)實時3D圖形的發(fā)展备畦〉挽回到個人電腦上，id軟件公司發(fā)布了《Wolfenstein 3D》懂盐、《Doom》和《Quake》這三款第一代大受歡迎的3D第一人稱射擊游戲褥赊，在這十年里，它們使用了一種主要由John Carmack發(fā)明的渲染引擎(vague)莉恼，并獲得了廣泛好評拌喉。索尼Playstation、世嘉土星(Sega Saturn)和任天堂64 (Nintendo 64)等游戲機的銷量都達到數(shù)百萬美元俐银，為家庭游戲玩家普及了3D圖形尿背。某些20世紀90年代末的第一代3D游戲被視為在游戲機用戶中普及3D圖形方面具有影響力，如平臺游戲《超級馬里奧64》和《塞爾達傳說:時光之歌》捶惜，以及早期的3D戰(zhàn)斗游戲如Virtua Fighter田藐、Battle Arena Toshinden和Tekken。

繪制技術(shù)和算法繼續(xù)得到極大的改進。1996年汽久，Krishnamurty和Levoy發(fā)明了法線貼圖——對Jim Blinn凹凸貼圖的改進鹤竭。1999年，英偉達發(fā)布了具有開創(chuàng)性的GeForce 256景醇，這是第一款家用顯卡臀稚，號稱是圖形處理單元或GPU，用它自己的話來說三痰，包含了“集成變換吧寺、照明、三角形設(shè)置/剪裁和渲染引擎”散劫。到本世紀末稚机，計算機采用了通用的圖形處理框架，如DirectX和OpenGL舷丹。從那時起抒钱，計算機圖形變得更加詳細和真實，由于更強大的圖形硬件和3D建模軟件颜凯。在這十年中谋币，AMD也成為顯卡的主要開發(fā)者，在這個領(lǐng)域創(chuàng)造了“雙頭壟斷”的局面症概。

2000s

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來自視頻游戲《殺戮地板》的截圖蕾额，內(nèi)置在虛幻引擎2中。21世紀初彼城，個人電腦和控制臺視頻游戲在圖形化方面取得了巨大的飛躍诅蝶，能夠在實時計算中顯示圖形，而在此之前募壕，只有預(yù)先渲染和/或商用硬件才能實現(xiàn)调炬。

CGI在這個時代變得無處不在。到20世紀90年代末舱馅，電子游戲和CGI電影已經(jīng)將計算機圖形的范圍擴展到主流缰泡，并在21世紀頭十年繼續(xù)加速。在20世紀90年代末和21世紀初代嗤，CGI也被廣泛應(yīng)用于電視廣告中棘钞，因此為廣大觀眾所熟悉。

圖形處理單元的持續(xù)上升和日益復(fù)雜是這十年的關(guān)鍵干毅，3D渲染能力成為一個標(biāo)準特性宜猜，3D圖形gpu被認為是桌面電腦制造商提供的必要。Nvidia GeForce圖形卡產(chǎn)品線在早期的十年中主導(dǎo)了市場硝逢，偶爾也有來自ATI的顯著競爭存在姨拥。[25]隨著這十年的發(fā)展绅喉，即使是低端的機器通常也包含某種具有3d功能的GPU，因為英偉達和AMD都推出了低價芯片組垫毙，并繼續(xù)主導(dǎo)市場霹疫。著色器在1980年代被引入在GPU執(zhí)行專門的處理將在年底前十年成為大多數(shù)消費者硬件支持,加快圖形大大和允許大大提高紋理和陰影通過法線貼圖的廣泛應(yīng)用在計算機圖形學(xué)中,凹凸貼圖,和各種其他技術(shù)允許模擬大量的細節(jié)拱绑。

電影和電子游戲中使用的計算機圖形逐漸開始變得逼真综芥，甚至進入了恐怖谷。CGI電影激增猎拨，傳統(tǒng)動畫電影如《冰河世紀》和《馬達加斯加》膀藐，以及皮克斯出品的《海底總動員》占據(jù)了這一領(lǐng)域的票房。2001年上映的《最終幻想:內(nèi)心的靈魂》是第一部使用逼真的CGI角色和動作捕捉技術(shù)的全電腦生成的故事片红省。然而额各，這部電影的票房成績并不好。[27]一些評論家認為吧恃，部分原因可能是CGI主要角色的面部特征陷入了“恐怖谷”虾啦。[注1]其他動畫電影如《極地快車》也在這個時候引起了人們的注意『墼ⅲ《星球大戰(zhàn)》的前傳三部曲也重新浮出水面傲醉，其效果繼續(xù)為CGI電影設(shè)定了標(biāo)準。

在視頻游戲方面呻率，索尼的PlayStation 2和3硬毕，微軟的Xbox系列游戲機，任天堂的GameCube等產(chǎn)品礼仗，以及Windows PC都擁有大量的追隨者吐咳。《俠盜獵車手》系列元践、《刺客信條》(Assassin's Creed)韭脊、《最終幻想》(Final Fantasy)、《生化奇兵》(BioShock)单旁、《王國之心》(Kingdom Hearts)沪羔、《魔鏡之刃》(Mirror's Edge)等數(shù)十款主打cgi的游戲繼續(xù)向照片現(xiàn)實主義靠攏，促進了電子游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展慎恒，并給人留下深刻印象任内，直到該產(chǎn)業(yè)的收入可以與電影媲美。微軟決定通過XNA程序讓DirectX更容易地暴露給獨立開發(fā)者世界融柬，但它并不成功死嗦。然而，DirectX本身在商業(yè)上仍然取得了成功粒氧。OpenGL也在不斷成熟越除，它和DirectX都有了很大的改進;第二代著色器語言HLSL和GLSL在這十年開始流行起來。

在科學(xué)計算領(lǐng)域，發(fā)明了GPGPU技術(shù)摘盆，可以在GPU和CPU之間雙向傳遞大量數(shù)據(jù);加快對多種生物信息學(xué)和分子生物學(xué)實驗的分析翼雀。該技術(shù)也被用于比特幣挖掘，并在計算機視覺中有應(yīng)用孩擂。

2010s

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使用基于物理渲染原理的菱形紋理渲染特寫——在2010年代日益成為計算機圖形學(xué)研究的活躍領(lǐng)域狼渊。

在2010年代，CGI已經(jīng)幾乎在視頻中無處不在类垦，預(yù)渲染的圖形幾乎是科學(xué)的照片真實感狈邑，并且在一個適當(dāng)?shù)母叨讼到y(tǒng)上的實時圖形可以模擬照片真實感給未經(jīng)訓(xùn)練的眼睛。

紋理映射已經(jīng)成熟為一個多層次的多階段過程;通常蚤认，在一個渲染引擎中使用著色器來實現(xiàn)紋理映射米苹、凹凸映射、等值面或法線映射砰琢、光照映射(包括高光和反射技術(shù))和陰影體是很常見的蘸嘶，這些都是相當(dāng)成熟的。著色器現(xiàn)在幾乎是該領(lǐng)域高級工作的必需品陪汽，提供了相當(dāng)復(fù)雜的操作像素训唱，頂點，和每個元素基礎(chǔ)上的紋理掩缓，以及無數(shù)可能的效果雪情。他們的著色語言HLSL和GLSL是研究和開發(fā)的活躍領(lǐng)域∧憷保基于物理的渲染或PBR巡通，它實現(xiàn)了許多地圖和執(zhí)行高級計算來模擬真實的光流，是一個活躍的研究領(lǐng)域舍哄，以及先進的領(lǐng)域宴凉，如環(huán)境遮擋，地下散射表悬，瑞利散射弥锄，光子映射，以及許多其他蟆沫。在超高分辨率模式下提供實時圖像所需的處理能力(如4K超高清)的實驗正在開始籽暇，盡管除了最高端的硬件之外，其他硬件都無法實現(xiàn)饭庞。

在電影院里戒悠，大多數(shù)動畫電影都是用電腦合成的;每年都有大量的CGI動畫電影被制作出來，但是由于對恐怖谷的持續(xù)恐懼舟山，很少有人嘗試用照片寫實主義绸狐。大部分是3D動畫卤恳。

在電子游戲領(lǐng)域，微軟的Xbox One寒矿、索尼的PlayStation 4和任天堂的Switch目前主導(dǎo)著家庭游戲領(lǐng)域突琳，它們都具備高度先進的3D圖形;Windows PC仍然是最活躍的游戲平臺之一。

Image types

Two-dimensional

光柵圖形精靈(左)和遮罩(右)

2D計算機圖形是基于計算機生成的數(shù)字圖像符相，主要來自模型拆融，比如數(shù)字圖像，以及特定的技術(shù)主巍。

二維計算機圖形主要用于最初基于傳統(tǒng)印刷和繪圖技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用程序冠息，如排印。在這些應(yīng)用程序中孕索，二維圖像不僅僅是真實物體的表現(xiàn)，而是具有附加語義價值的獨立偽影;二維模型因此更受青睞躏碳，因為它們比3D計算機圖形能更直接地控制圖像搞旭，而3D計算機圖形的方法更類似于攝影而不是排版。

Pixel art[edit]

Sprite graphics

精靈是一個集成到更大場景中的二維圖像或動畫。最初只包括與視頻顯示的內(nèi)存位圖分開處理的圖形對象永乌，現(xiàn)在包括圖形覆蓋的各種方式惑申。

最初，精靈是一種將不相關(guān)的位圖集成在一起的方法翅雏，使它們看起來像是屏幕上正常位圖的一部分，比如創(chuàng)建一個可以在屏幕上移動的動畫角色望几，而不改變定義整個屏幕的數(shù)據(jù)绩脆。這種精靈可以由電子電路或軟件產(chǎn)生。在電路中橄抹，硬件精靈是一種硬件構(gòu)造靴迫，它使用自定義的直接存儲器存取通道來整合視覺元素與主屏幕，因為它疊加了兩個離散的視頻源楼誓。軟件可以通過專門的渲染方法來模擬玉锌。

Vector graphics

Three-dimensional

與2D圖形相比涛救，3D圖形是使用幾何數(shù)據(jù)的三維表示的圖形。為了提高性能业扒，它存儲在計算機中检吆。這包括可能用于以后顯示或?qū)崟r查看的圖像。

盡管存在這些差異程储，3D計算機圖形依賴于類似的算法蹭沛，就像2D計算機圖形在框架和光柵圖形(像在2D)在最終渲染顯示。在計算機圖形軟件中章鲤，2D和3D之間的區(qū)別有時很模糊;2D應(yīng)用程序可以使用3D技術(shù)來實現(xiàn)諸如照明等效果摊灭，而3D主要可以使用2D渲染技術(shù)。

3D計算機圖形與3D模型是一樣的败徊。除了呈現(xiàn)之外帚呼，模型包含在圖形數(shù)據(jù)文件中。然而皱蹦，也有不同之處煤杀，包括3D模型是任何3D對象的表示。在視覺上顯示之前根欧，模型不是圖形化的怜珍。由于打印技術(shù)，3D模型不再局限于虛擬空間凤粗。3D渲染是模型顯示的方式酥泛。也可用于非圖形計算機模擬和計算。

Computer animation

Concepts and principles

Images are typically created by devices such as cameras, mirrors, lenses, telescopes, microscopes, etc.

Digital images include both vector images and raster images, but raster images are more commonly used.

圖像通常是由相機公浪、鏡子、鏡頭船侧、望遠鏡欠气、顯微鏡等設(shè)備生成的。數(shù)字圖像包括矢量圖像和光柵圖像镜撩，但光柵圖像更常用预柒。

Pixel

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在圖像的放大部分，單個像素被渲染為方塊袁梗，可以很容易地看到宜鸯。

在數(shù)字成像中，像素(或圖像元素[29])是光柵圖像中的單點遮怜。像素被放置在一個規(guī)則的二維網(wǎng)格上淋袖，通常用點或正方形表示。每個像素都是原始圖像的一個樣本锯梁，越多的樣本通常就能更準確地表示原始圖像即碗。每個像素的強度是可變的;在彩色系統(tǒng)中焰情，每個像素通常由紅、綠剥懒、藍三部分組成内舟。

圖形是表面(如計算機屏幕)上的可視表示。例如照片蕊肥、繪圖谒获、圖形設(shè)計、地圖壁却、工程圖或其他圖像批狱。圖形常常結(jié)合文字和插圖。平面設(shè)計可能僅包括有意選擇展东、創(chuàng)作或排印赔硫，如宣傳冊、傳單盐肃、海報爪膊、網(wǎng)站或書籍中沒有任何其他元素。目的可能是清晰或有效的溝通砸王，可能是尋求與其他文化元素的聯(lián)系推盛，或者僅僅是創(chuàng)造一種獨特的風(fēng)格。

Primitives

原語是圖形系統(tǒng)可以組合起來創(chuàng)建更復(fù)雜圖像或模型的基本單元谦铃。例如2D視頻游戲中的精靈和人物地圖耘成，CAD中的幾何原語，或3D渲染中的多邊形或三角形驹闰。原語可能在硬件中被支持以實現(xiàn)有效的渲染瘪菌，或者圖形應(yīng)用程序提供的構(gòu)建塊。

Rendering

渲染是用計算機程序從三維模型中生成二維圖像嘹朗。場景文件以嚴格定義的語言或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含對象;它將包含幾何體师妙，視點，紋理屹培，照明默穴，和陰影信息作為虛擬場景的描述。在場景文件中包含的數(shù)據(jù)然后被傳遞到一個渲染程序被處理和輸出到一個數(shù)字圖像或光柵圖形圖像文件惫谤。渲染程序通常內(nèi)置在計算機圖形軟件中壁顶，盡管其他程序可以作為插件或完全獨立的程序使用。術(shù)語“渲染”可以與場景的“藝術(shù)家渲染”進行類比溜歪。盡管渲染方法的技術(shù)細節(jié)各不相同若专，但在從存儲在場景文件中的3D表示生成2D圖像時要克服的一般挑戰(zhàn)是沿著渲染設(shè)備(如GPU)的圖形管道概述的。GPU是一種能夠協(xié)助CPU進行計算的設(shè)備蝴猪。如果一個場景在虛擬燈光下看起來比較真實和可預(yù)測调衰，渲染軟件應(yīng)該解決渲染方程膊爪。渲染方程并不能解釋所有的光照現(xiàn)象，但它是計算機生成圖像的一般光照模型嚎莉∶壮辏“渲染”也用于描述在視頻編輯文件中計算效果以產(chǎn)生最終視頻輸出的過程。

三維投影是一種將三維點映射到二維平面的方法趋箩。由于目前顯示圖形數(shù)據(jù)的方法大多基于平面二維介質(zhì)赃额，因此這種投影的使用非常廣泛。這種方法在大多數(shù)實時3D應(yīng)用中使用叫确，通常使用光柵化來生成最終圖像跳芳。射線tracingRay跟蹤是一種來自于圖像序列算法家族的技術(shù)，用于通過跟蹤光通過圖像平面像素的路徑來生成圖像竹勉。該技術(shù)能夠產(chǎn)生高度的照相現(xiàn)實主義;通常比典型的掃描線繪制方法要高飞盆，但計算成本較高。

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陰影的例子次乓。陰影是指在3D模型或插圖中通過不同程度的黑暗來描繪深度吓歇。這是一種用于在紙上描繪黑暗層次的繪畫過程，通過對較暗的區(qū)域使用更密集或更暗的陰影票腰，對較亮的區(qū)域使用更少密集或更亮的陰影城看。有各種各樣的陰影技術(shù)，包括交叉陰影杏慰，其中垂線的不同的親密度繪制在一個網(wǎng)格模式析命，以陰影區(qū)域。線條越靠近逃默，區(qū)域就越暗。同樣的簇搅，線間距越遠完域，區(qū)域就越亮。這個術(shù)語最近被概括為指著色器的應(yīng)用瘩将。紋理映射是一種添加細節(jié)吟税，表面紋理，或顏色到計算機生成的圖形或3D模型的方法姿现。1974年肠仪，Edwin Catmull博士率先將其應(yīng)用到3D圖形中。紋理貼圖應(yīng)用于一個形狀或多邊形的表面备典。這個過程類似于把圖案紙涂在一個普通的白色盒子上异旧。多重紋理是在一個多邊形上一次使用多個紋理。[30]程序紋理(從調(diào)整參數(shù)創(chuàng)建一個底層算法產(chǎn)生一個輸出紋理),和位圖紋理圖像編輯應(yīng)用程序中創(chuàng)建(或進口數(shù)碼相機),一般來說,常用的方法實現(xiàn)紋理的定義在3 d模型在計算機圖形學(xué)軟件,盡管表面紋理模型上的預(yù)定位置常常需要一種技術(shù)稱為UV映射(任意,非均勻有理b樣條(NURB)曲面有其固有的參數(shù)化作為紋理坐標(biāo)提佣。紋理映射作為一門學(xué)科也包含了創(chuàng)建法線貼圖和凹凸貼圖的技術(shù)吮蛹，它們對應(yīng)于紋理來模擬高度和高光貼圖來幫助模擬光照和光線反射荤崇，以及環(huán)境映射來模擬類似鏡面的反射率，也稱為光澤潮针。在光柵(基于像素的)設(shè)備(如液晶顯示器或CRT電視)上觀看與分辨率無關(guān)的實體(如3D模型)不可避免地會導(dǎo)致主要沿著幾何邊緣和紋理細節(jié)邊界的混疊失真;這些人工制品被非正式地稱為“鋸齒”术荤。反混疊方法糾正了這些問題，使圖像更易于觀看每篷，但可能在一定程度上計算昂貴瓣戚。各種抗混疊算法(如超采樣)可以被使用，然后定制為最有效的渲染性能相對于合成圖像的質(zhì)量;如果要使用抗鋸齒方法焦读，圖形藝術(shù)家應(yīng)該考慮這種權(quán)衡子库。pre-anti-aliased位圖的紋理顯示在屏幕上(或屏幕位置)分辨率不同的分辨率紋理本身(如變形模型在虛擬攝像機的距離)將展示混疊的工件,而任何程序定義紋理總是顯示混疊工件時分辨率無關(guān);mipmapping和紋理過濾等技術(shù)有助于解決與紋理相關(guān)的混疊問題。

Volume rendering

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Volume rendered CT scan of a forearm with different colour schemes for muscle, fat, bone, and blood.

Volume rendering is a technique used to display a 2D projection of a 3D discretely sampled data set. A typical 3D data set is a group of 2D slice images acquired by a CT or MRI scanner.

Usually these are acquired in a regular pattern (e.g., one slice every millimeter) and usually have a regular number of image pixels in a regular pattern. This is an example of a regular volumetric grid, with each volume element, or voxel represented by a single value that is obtained by sampling the immediate area surrounding the voxel.

對前臂肌肉吨灭、脂肪刚照、骨骼和血液的不同顏色方案的體積渲染CT掃描。

體繪制是一種用于顯示離散采樣數(shù)據(jù)集的二維投影的技術(shù)喧兄。典型的三維數(shù)據(jù)集是CT或MRI掃描儀獲得的一組二維切片圖像无畔。

通常這些圖像以規(guī)則模式獲得(例如，每毫米一片)吠冤，并且通常以規(guī)則模式擁有規(guī)則數(shù)量的圖像像素浑彰。這是規(guī)則體積網(wǎng)格的一個示例，每個體積元素或體素由單個值表示拯辙，該值是通過對體素周圍的鄰近區(qū)域采樣獲得的郭变。

3D modeling

3D建模是通過專門的軟件開發(fā)任何三維物體的數(shù)學(xué)、線框表示的過程涯保，稱為“3D模型”诉濒。模型可以自動或手動創(chuàng)建;為三維計算機圖形準備幾何數(shù)據(jù)的手工建模過程類似于造型藝術(shù)，如雕刻夕春。三維模型可以使用多種方法創(chuàng)建:使用NURBs生成精確和光滑的表面斑塊未荒，多邊形網(wǎng)格建模(處理面幾何)，或多邊形網(wǎng)格細分(多邊形的高級鑲嵌及志，產(chǎn)生類似NURB模型的光滑表面)片排。一個3D模型可以通過一個叫做3D渲染的過程顯示為一個二維圖像，用于計算機模擬物理現(xiàn)象速侈，或直接動畫的其他目的率寡。模型也可以使用3D打印設(shè)備進行物理創(chuàng)建。

Pioneers in computer graphics

Charles CsuriCharles Csuri是計算機動畫和數(shù)字美術(shù)的先驅(qū)倚搬，在1964年創(chuàng)造了第一個計算機藝術(shù)冶共。Csuri被史密森尼公認為數(shù)字藝術(shù)和計算機動畫之父，并被現(xiàn)代藝術(shù)博物館(MoMA)和計算機機器- siggraph協(xié)會視為計算機動畫的先驅(qū)。Donald P. Greenberg是計算機圖形學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先創(chuàng)新者比默。格林伯格撰寫了數(shù)百篇文章幻捏，并擔(dān)任許多杰出的計算機圖形藝術(shù)家、動畫師和研究人員的導(dǎo)師命咐，如羅伯特·l·庫克篡九、馬克·勒沃伊、布萊恩·a·巴斯基和韋恩·萊特爾醋奠。他以前的學(xué)生中有許多獲得了奧斯卡技術(shù)成就獎榛臼，還有一些獲得了SIGGRAPH成就獎。參考譯文:格林伯格是美國國家科學(xué)基金會計算機圖形和科學(xué)可視化中心的創(chuàng)始主任窜司。Michael NollNoll是最早使用數(shù)字計算機來創(chuàng)造藝術(shù)模式并將隨機過程在視覺藝術(shù)創(chuàng)作中的使用形式化的研究者之一沛善。1962年，他開始創(chuàng)作數(shù)字藝術(shù)塞祈，成為最早的數(shù)字藝術(shù)家之一金刁。1965年，諾爾與弗里德·納克(Frieder Nake)和格奧爾格·內(nèi)斯(Georg Nees)率先公開展示了他們的計算機藝術(shù)作品议薪。1965年4月尤蛮，霍華德·懷斯畫廊展出了諾爾的計算機藝術(shù)和貝拉·朱爾斯的隨機點圖案。

Other pioneers

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A modern render of the Utah teapot, an iconic model in 3D computer graphics created by Martin Newell, 1975

Pierre Bézier
Jim Blinn
Jack Bresenham
John Carmack
Paul de Casteljau
Ed Catmull
Frank Crow
James D. Foley
William Fetter
Henry Fuchs
Henri Gouraud
Charles Loop
Nadia Magnenat Thalmann
Beno?t B. Mandelbrot
Martin Newell
Fred Parke
Bui Tuong Phong
David Pearson
Steve Russell
Daniel J. Sandin
Alvy Ray Smith
Bob Sproull
Ivan Sutherland
Daniel Thalmann
Andries van Dam
John Warnock
J. Turner Whitted
Lance Williams
Jim Kajiya

Organizations

SIGGRAPH
GDC
Bell Telephone Laboratories
United States Armed Forces, particularly the Whirlwind computer and SAGE Project
Boeing
IBM
Renault
The computer science department of the University of Utah
Lucasfilm and Industrial Light & Magic
Autodesk
Adobe Systems
Pixar
Silicon Graphics, Khronos Group & OpenGL
The DirectX division at Microsoft
Nvidia
AMD

Study of computer graphics

Main article: Computer graphics (computer science)

The study of computer graphics is a sub-field of computer science which studies methods for digitally synthesizing and manipulating visual content. Although the term often refers to three-dimensional computer graphics, it also encompasses two-dimensional graphics and image processing.

As an academic discipline, computer graphics studies the manipulation of visual and geometric information using computational techniques. It focuses on the mathematical and computational foundations of image generation and processing rather than purely aesthetic issues. Computer graphics is often differentiated from the field of visualization, although the two fields have many similarities.

計算機圖形學(xué)是計算機科學(xué)的一個子領(lǐng)域斯议，研究數(shù)字合成和操縱視覺內(nèi)容的方法产捞。雖然這個術(shù)語通常指三維計算機圖形，但它也包括二維圖形和圖像處理哼御。

作為一門學(xué)科坯临，計算機圖形學(xué)研究利用計算技術(shù)處理視覺和幾何信息。它關(guān)注的是圖像生成和處理的數(shù)學(xué)和計算基礎(chǔ)恋昼，而不是純粹的美學(xué)問題看靠。計算機圖形學(xué)常常與可視化領(lǐng)域相區(qū)別，盡管這兩個領(lǐng)域有許多相似之處液肌。

Applications

Computer graphics may be used in the following areas:

Computational biology
Computational photography
Computational physics
Computer-aided design
Computer simulation
Design
Digital art
Education
Graphic design
Infographics
Information visualization
Rational drug design
Scientific visualization
Special Effects for cinema
Video Games
Virtual reality
Web design

References

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External links

A Critical History of Computer Graphics and Animation
History of Computer Graphics series of articles
Computer Graphics research at UC Berkeley
Thomas Dreher: History of Computer Art, chap. IV.2 Computer Animation

計算機圖形學(xué)歷史

計算機圖形學(xué)歷史

Computer graphics

Overview

History

Introduction

1950s

1960s

1970s

1980s

1990s

2000s

2010s

Image types

Two-dimensional

Pixel art[edit]

Sprite graphics

Vector graphics

Three-dimensional

Computer animation

Concepts and principles

Pixel

Primitives

Rendering

Volume rendering

3D modeling

Pioneers in computer graphics

Other pioneers

Organizations

Study of computer graphics

Applications

See also

References

Further reading

External links