1.3 计算机图形学的研究内容

人类对客观世界各种事物的认识及相关知识大多来源于分类，但对任何领域进行分类都不是一件容易的事情。这对计算机图形学领域也不例外。所幸的是大多数图形学业内人士认同以下三大方向，并认为它们同属于计算机图形学范畴。

① 建模。对景物的形状和外观属性进行数学定义，并且存储在计算机内。例如，一只咖啡壶可以表示为有序的三维点的集合，这些三维点按一定的插值规则连接起来构成了咖啡壶的模型。

② 绘制。在艺术和建筑等领域也称为渲染、绘制效果图等。即根据三维计算机模型生成带光照明暗效果的具有真实感的图像。例如，可以建立咖啡壶受光线照射的反射模型，生成十分逼真的咖啡壶图像。

③ 动画。利用图像序列产生物体运动视觉效果的一种技术。这里也要用到建模和绘制，但加入了控制时间这个关键因素。而控制时间这个因素在基本建模和绘制中一般不予考虑。

还有很多用到计算机图形学的领域，它们是否属于计算机图形学范畴还存在争议，但至少可以认为是联系密切的研究领域。

① 人机交互。在输入/输出设备（如鼠标、数位板、触摸屏等硬件）、应用程序和以图形或其他感官方式向用户发送的反馈之间建立接口，特别是图形用户接口（GUI）。历史上，该领域和计算机图形学关系非常紧密，因为图形学研究人员最早接触这些输入/输出设备。但现在这些设备已经非常普及，随处可见了。

② 虚拟现实。试图让用户置身于三维虚拟世界。虚拟现实强调沉浸感，为了产生这种效果，系统至少要有立体显示，并对人的头部运动产生响应。真正的虚拟现实系统还要有声音反馈和力反馈等。由于这一领域需要应用复杂的图形技术和显示技术，因此与计算机图形学的关系很密切。

③ 可视化。试图通过视觉传达让用户对客观规律看得更明白。可视化问题通常都会涉及图形学。

④ 三维扫描。利用测距技术，特别是用激光扫描技术建立三维测量模型。这种模型在创建细节丰富的视觉图像方面很有用，而且模型处理常常要用到图形学的算法。