主题：数字图形图形技术及其行业应用

时间：10月26日（周三）13：30-14：30

主讲人：黄晶

地点：信电楼508

记录人：李凯涛

内容：

黄晶老师以虚拟现实技术在1990年和2010年的两次爆发作为引入，介绍了图形图像技术在游戏，动画，电影，设计，可视化等各行各业的应用。然后，黄晶老师分别从几何表达与处理，渲染，计算机动画以及AI技术在图形学应用四个方面，对图形学领域所涉及的三大方向进行了概述。

首先，黄老师介绍了几何表达与处理。在计算机图形学中，简体物体的几何表达可以通过点，线，面来构成，构造完几何体后，还要考虑它们的贴图和着色来满足实际的需求。实际应用中还需要对几何进行处理，比如当一个物体距离屏幕很远时，我们不需要使用大量几何体来描述它，因为对于一些远处的物体使用精细模型描述不仅会严重增加计算量，而且显示出的效果和用低精度模型的效果差不多。黄老师主要从三个方面介绍了几何处理的方法分别是：通过增加几何体数量让模型更加精细的模型细分；通过减少几何体数量来提升运算性能的模型简化；通过让表示模型的几何体更加统一来帮助后续计算的模型正规化。

然后，黄老师介绍了在计算机图形学中，渲染的定义-三维图形渲染管线就是将三维场景转化为一幅二维图像的过程，以及一些常用的渲染方法：光线追踪，光栅化，阴影处理。光线追踪就是从相机出发，连接一个像素，打出射线，通过计算射线与场景中的物体发生的反射折射等现象来模拟真实生活中从人眼看到被光照射物体应该表现出的视觉效果。光栅化就是把相机看到的3D空间中的图像投影到2D的屏幕上的过程，光栅化主要需要解决的问题是判断2D屏幕上哪些像素点在某个几何体内。黄老师通过介绍了一种用于生成硬阴影的Shadow Map，来阐述阴影处理的作用，它是为了让图像中的物体根据光照产生对应的阴影。

接着，黄老师介绍了几种计算机动画，分别是基于关键帧的动画，基于物理的动画，基于粒子系统的动画，运动动力学和反向动力学。基于关键字的动画可以通过对两个关键帧之间进行插值生成连续的动画。基于物理的动画要求物体的运动满足物理条件（比如重力，浮力等）。基于粒子系统的动画效果好，但是计算量大，因为它需要计算每个粒子的运动。运动动力学就是根据当前的输入信息计算出下一时刻物体应该往哪移动，往哪转动等。而反向动力学就是已知物体的运动信息来计算出施加在物体上的物理量，这与运动动力学的步骤正好相反。

最后，黄老师简单介绍了人工智能在图形学的应用。介绍了：训练AI翻越障碍物时应该做出何种动作；ARIA-VALUSPA，一种可以用于理解、社交技能和个性化定制的虚拟的语音助理。此外，黄老师还演示了UE5的一些工程实例，让学生体会到了UE5强大的功能。

  参加人：研一部分学生