第五章计算机图形与动画技术

5.1-计算机图形学概念

定义：通过计算机将信息、数据转换为图形，并在专门显示设备上显示原理、方法和技术的学科
目标：通过图形/几何的方式来表示/展示一些问题和信息（观察-->问题-->几何-->图像）
内容体系
1. 基础模块
  1. 向量、矩阵、齐次坐标和几何变换等数学工具
  2. OpenGL、Direct3D等图形API
  3. 图形输出设备与输出技术的简单基础知识，如光栅显示器基本原理、颜色处理与颜色模型
2. 建模与表示模块
  1. 概念：利用图形方式表示现实/虚拟世界的对象与信息
  2. 操作：在计算机中，通过坐标、连接关系所对应的几何信息与拓扑信息来表示
3. 绘制模块
  1. 概念：可视化过程
  2. 操作：将数字几何模型转换为直观形象的图形/图像形式
  3. 过程
    1. 应用程序：给图形系统提供几何模型信息
    2. 几何处理：几何图元处理（插值）、投影、裁剪
    3. 像素处理：光栅化、像素着色
相关学科
1. 图像处理：图像➡️图像
  1. 概念：客观世界物体影像 --> 数字化图像的相关技术
  2. 例子：图像压缩/复原/增强
2. 模式识别：图像➡️数据
  1. 概念：用计算的方法模拟人类的视觉系统，从图像中提取相应的数据特征
  2. 例子：文字/语音/人脸识别
3. 计算几何：模型➡️模型
  1. 概念：方便、灵活、有效建立几何形体的数学模型，以及在计算机中更好存储和管理这些模型数据
4. 计算机图形：数据➡️图形

5.3-色彩

光/电磁波中的一部分范围：能产生色觉的光
人能感受到的光/可见光：380纳米～780纳米，太阳光属于可见光
电磁波按照波长分类：Gamma --> X射线 --> 紫外线 --> 可见光 --> 红外线 --> 雷达波 --> FM（调频广播） --> TV --> 短波 --> AM（调幅广播）
色彩3属性
1. 色度/色相 Hue：每种颜色都有自己独特的色相，区别于其他颜色
2. 亮度/明度 Lightness/Brightness/Value：明度是辨别色彩明暗的程度。有彩色系-——两种情况:
  1. 各种色相之间的明度差别，同样的纯度，黄色明度最高，蓝色最低，红绿色居中
  2. 同一色相的明度，因光量的强弱而产生不同的明度变化
3. 饱和度/纯度 Saturation/Chroma：色彩的饱和度或纯净程度，也就是一种色彩中所含该色素成分的多少，含的越多，纯度就越高，越少则纯度就越低
  1. 加入白色，加入越多，纯度越低，趋向粉色
  2. 加入黑色，加入越多，纯度越低，趋向灰色
  3. 加入对比色，加入越多，纯度越低，趋向灰色
混色模型
1. 加法混色模型RGB：电视机、显示器
  1. 白色的光线由红绿蓝三原色加色产生的
  2. 原色意味着他们可以产生其他不同的色彩
2. 减法混色模型CMYK：绘画、印刷
  1. 当彩色的墨水/墨粉打印在页面上，则发生减色过程，因为颜料吸收（减去）了其他颜色的波形
色彩模型
1. HLS/HSB色彩系统
  1. 概念：是工业界的一种颜色标准，通过对色相(H)，饱和度（S），亮度（L）三个通道的叠加来获得各种各样的颜色
  2. 运用最广泛的颜色系统之一
2. RGB/CMYK系统
3. Lab系统
  1. 是国际照明委员会指定的色彩模式
  2. 色彩空间比RGB空间大
  3. L: Lightness，亮度数值，从0到100；a：红色和绿色两种原色之间的变化区域，数值从-120到+120；b:黄色到蓝色两种原色之间的变化区域，数值从-120到+120
色彩的对比和感觉
1. 色彩的对比
  1. 边缘对比：两种颜色在对比时，它的边缘部分对比效果最强烈，尤其当两种颜色互为补色
  2. 色度对比：在色彩三属性中以色度/色相差异为主形成的对比
  3. 亮度对比：在色彩三属性中以亮度差异形成的对比。同一种颜色在白底商会显得更亮，在黑底上会显得更暗
  4. 饱和度对比：在色彩三属性中以饱和度差异形成的对比。同一种颜色在饱和度低的背景上会显得更鲜艳，在饱和度高的背景下会显得浑浊
2. 色彩的感觉
  1. 色彩的视认性
    1. 概念：在一定背景颜色下，在多长距离范围内能够看清楚的程度
    2. 最大影响因素：色彩和背景之间的亮度差
      
      使用黑色背景时，很多人都会采用白色的文字，文字看起来很清晰，但是如果采用蓝色或其他颜色，读者就要凑近一点仔细辨认才能看清楚。这就是明度差造成的差别。
  2. 色彩醒目性
    1. 概念在色彩设计中，经常要某些部分色彩特别突出，例如：路边的交通警示牌，路边标志等
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