CG-Review

1260 字
6 分钟
CG-Review

有一份复习课的PPT,主要按照上面列出的点来复习。痛快地背单词及考默写阶段。期末考完没有骂,估计是考到复习的内容了。

Understanding of basic algorithms and operations introduced in the lecture. (~27%)

2 questions about transformation requiring very simple calculations. (~33%)

Ray tracing, illumination model, aliasing (~40%)

比较重要的是[CG-02], [CG-03], [CG-04], [CG-06], [CG-07]

1 Three type of Rendering#

  • Rasterization based rendering pipeline 光栅化
  • Ray tracing and radiosity 光线追踪、辐射
  • Real-time Rendering 实时渲染

2 Rasterization based rendering pipeline#

2.1 Object Modeling 对象建模#

  • 2D drawing - line, circle 2D绘图——直线、圆

    • 直线绘制
      • 使用算法(如Bresenham算法)优化像素选择,通过整数运算高效绘制直线。
      • 判断线段与像素的接近程度,选择最接近的像素进行着色。
    • 圆形绘制
      • 通过对称性减少计算量,逐步绘制圆的像素。
  • Representations of 3D object (8种)

    • 3D Point Clouds 点云
    • Polygon Meshes 多边形网格(可定向/不可定向,欧拉公式)
      • 不可定向 - 莫比乌斯环、克莱因瓶
    • Subdivision Surfaces 细分曲面
    • Implicit Surfaces 隐式曲面
    • Parametric Surfaces 参数曲面
    • Voxel Representation 体素
    • Constructive Solid Geometry (CSG) 构造实体几何
    • Fractals 分形

2.2 [Transformation]⭐#

  • Homogeneous coordinates 齐次坐标
  • 2D transformations 2D变换
    • Translation 平移
    • Scaling 缩放
      • uniform/non-uniform, simple/general case 均匀/非均匀,简单/一般情况
    • Rotation 旋转
      • rotation orientation, simple/general case, three-step trick: move to origin point 旋转方向,简单/一般,三步法技巧
    • Shearing 错切
  • 3D transformations 3D变换
    • Translation, scaling, rotation around x, y and z-axis 平移,缩放,旋转
  • Inverse transformation 逆变换
  • The order of transformation 变换顺序

2.3 Projection 投影#

  • The elements of projections 投影元素
    • COP, projector, projection plane 摄影中心、投影体、投影平面
  • Parallel projection平行投影
    • Orthographic projection and the corresponding projection 正交投影及对应投影矩阵
    • Oblique projection 斜投影
  • Perspective projection 透视投影
    • Vanish point 消失点
    • One/two/three-point perspectibe projection 一点/两点/三点透视投影

Perspective Transformation 透视变换#

  • After the transformation, the z coordinates keep unchanged 变换后z坐标保持不变
  • Its advantages (2):
    • make clipping easy
    • 深度值 z 被保留,用于后续的深度测试(如隐藏面去除)
  • The transformation matrix

Relationship btw xx projection and pesp transfmt

2.4 Hidden/Back Surface Removal 隐面/背面移除(算法理解)#

  • Object space algorithm 对象空间算法
    • Back-face culling 背面剔除算分
  • Image spcae algorithm 图像空间算法
    • Depth-sorting (or Painter’s) , limitation (overlap problem) 深度排序(画家算法)重叠问题
    • Z/Depth-Buffering Z缓冲算法

After the perspective transformation#

  • Using the z componet of the normal vector of a typical face 利用典型面的法向量的z分量

2.5 Clipping 裁剪(算法理解)#

  • The Cohen-Sutherland line-clipping 线段裁剪(期中考了三维的)
  • The Sutherland Hodgman polygon-clipping 多边形裁剪

After the perspective transformation#

  • The 6 clipping planes become parallel to the 3 axises, making the clipping easier. 6个裁剪平面与三轴平行,简化裁剪

2.6 Rasterization 光栅化#

  • The process of taking a primitive and figuring out which pixels it covers 处理基元,确定覆盖哪些像素

2.7 Aliasing 锯齿效应#

  • Spatical aliasing 空间锯齿
  • Temporal alisaing 时间锯齿
    • Introduced by spactical aliasing 由空间锯齿导致
    • Understanding in the time domain 时间采样不足

2.8 Anti-aliasing 抗锯齿技术#

  • Supersampling 超采样
  • Accumulation buffer 累积缓冲区
  • Stochastic sampling 随机采样
  • Catmull’s algorithm Catmull算法
  • The A-buffer method A-缓冲方法

2.9 Illumination model 光照模型#

  • Light sources 光源
    • Ambient/point/area/spotlight 环境光/点光源/面积光/聚光灯
  • Phone illumination model Phong光照模型
    • Ambient reflection 环境反射
    • Diffuse reflection 漫反射
    • Specular reflection 镜面反射

2.10 Shading method 着色方法#

  • Flat shading 平面着色
  • Smooth shading 平滑着色
    • Gouraud shading
    • Phong shading

2.11 Ray Tracing 光线追踪#

  • The process 过程
  • How to calculate the color of a pixel 计算像素颜色
  • The advantages and disavantages 优缺点
  • Acceleration 加速技巧
    • Bounding volumes 包围体
    • Space subdivision 空间细分

2.12 Radiosity 辐射度#

  • The process 过程
  • The advantages and disavantages 优缺点

3 Real-Time Rendering 实时渲染#

  • Progressive rending technique 渐进式渲染技术

    • Discrete LoD 离散细节层次(LoD)
    • Progressive mesh 渐进网格
      • Edge collapse 边坍塌
      • Vertex split 顶点分裂
    • Selective refinement 选择性细化
  • Ways to estimate the visual quality and rendering cost 视觉质量与渲染成本估计方法

  • Shadows 阴影

    • Hard shadows 硬阴影
      • Shadow volume and shadow map 阴影体和阴影贴图
    • Soft shadows 软阴影

4 GPU and Animation GPU与动画#

4.1 GPU#

  • CPU vs GPU

    • data-intensive tasks 控制密集型任务 vs control-heavy tasks 数据密集型任务
  • Efficient computation: Data-level parallelism and task-level parallelism 高效计算:数据级并行和任务级并行

    • GPU支持数据级并行(同一操作作用于不同数据子集)和任务级并行(多个独立阶段流水线处理)
  • Efficient communication 高效通信

    • CPU与GPU之间通信是性能瓶颈,优化策略包括批量传输数据流、应用管线化设计、深度流水线来隐藏数据访问延迟
  • GPU architecture GPU架构

    • Traditional hardware graphics pipeline 传统硬件图形流水线

    • Advanced hardware graphics pipeline 进阶硬件图形流水线

      (Programmable vertex processer, rasterizer, programmable fragment processors (which processor performs which tasks?)) 可编程顶点处理器、光栅器、可编程片段处理器

4.2 Computer animation 计算机动画#

  • Key frame 关键帧
  • Procedure 过程动画
  • Motion capture 动作捕捉

5 Point Cloud Processing 【不考】#

The irregular structure of point cloud data makes it challenging to design

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CG-Review
https://cauchyoooo.github.io/posts/2025/cs5182cg/review/
作者
Cauchy
发布于
2025-05-06
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0

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