计算机图形学

计算机图形学在电脑上制作图像，以供任何媒体使用。用于平面设计的印刷材料经常是在计算机上产生的，正如在计算机中看到的静止和运动图像一样漫画而且动画．观看和操作的真实图像电子游戏如果没有。计算机模拟就无法创建或支持增强现代计算机绘图能力。计算机图形学也是必不可少的科学可视化,一个纪律它使用图像和颜色来模拟复杂的现象，如气流和电场计算机辅助工程设计，在计算机程序中绘制和分析物体。即使是基于windows的图形用户界面电脑图形是计算机图形学的产物，现在是与无数计算机程序交互的常用手段。

图像显示

图像具有很高的信息含量，无论是在信息理论(即…的数目位需要表示图像)和语义(即图像可以传达给观看者的含义)。因为图像在任何域在复杂的信息显示或操作中，也因为消费者对图像质量有很高的期望，计算机图形一直对计算机提出了很高的要求硬件而且软件．

在20世纪60年代早期使用计算机图形系统矢量图形将直线段组合成图像，在专门的计算机视频监视器上显示。矢量图形在使用内存方面是经济的，因为整个线段仅由其端点的坐标指定。然而，这对于高度逼真的图像是不合适的，因为大多数图像至少有一些弯曲的边缘，并且使用全部直线来绘制弯曲的物体会导致明显的“阶梯”效果。

在20世纪70年代末和80年代光栅图形，由电视技术，变得更加普遍，尽管仍然局限于昂贵的图形工作站电脑．光栅图形表示存储在位图中的图像计算机内存并在屏幕上显示由微小的像素．每一个像素由一个或多个内存位表示。每像素一位就足够了对于黑白图像，而每像素4位则指定16步灰度图像。每像素8位指定256个颜色级别的图像;所谓的“真彩色”要求每像素24位(即超过1600万种颜色)。在这种分辨率或位深度下，一张全屏图像需要几兆字节(数百万字节;8位= 1字节)的内存。自20世纪90年代以来，光栅图形已经成为无处不在的．个人电脑现在通常配备专用的显存来保存高分辨率的位图。

三维呈现

位图虽然用于显示，但不适用于大多数计算任务，这需要组成图像的物体的三维表示。一个标准基准用于将计算机模型渲染成图形图像的是犹他州的茶壶，创建于犹他大学在1975年。犹他茶壶由许多小多边形组成，以线框图像的骨架形式表示。然而，即使有数百个多边形，图像也不是平滑的。可以提供更流畅的表示贝塞尔曲线，它的进一步优势是需要更少的计算机内存。Bezier曲线由三次方程描述;一个三次曲线由四个点决定，或者等价地，由两个点和曲线在这两个点上的斜率决定。两条三次曲线可以通过在连接处赋予相同的斜率而平滑地连接起来。贝塞尔曲线，并与相关曲线称为将b样条曲线引入到汽车车身的计算机辅助设计程序中。

在追求真实感的过程中，渲染提供了许多其他计算挑战。当物体相对于观察者的视点旋转或移动时，它们必须进行转换。随着视点的变化，固体物体一定会遮住后面的物体，它们的正面也一定会遮住后面的物体。这种技巧隐藏表面消除”可以通过扩展像素属性来包括场景中每个像素的“深度”，这是由它是对象的一部分所确定的。算法然后可以计算场景中哪些表面是可见的，哪些表面被其他人隐藏。在配备了专门用于电子游戏、计算机模拟和其他交互式计算机应用的显卡的计算机中，这些算法执行得非常快，以至于没有可察觉的延迟——也就是说，渲染是“实时”实现的。