虚拟现实技术与计算机图形学
计算机科学中的图形学和虚拟现实技术
计算机科学中的图形学和虚拟现实技术图形学和虚拟现实技术是现代计算机科学中非常重要的学科，它们的发展使得计算机技术的应用范围不断扩大，为了更好的展示这两个学科的发展历程和应用场景，本文将分为四个部分讨论。
一、图形学的发展历程图形学是研究计算机图形处理技术的学科，其发展历程可以分为三个阶段。
1. 1960年代至1980年代早期，主要是关注于二维图形的处理和显示，如线性代数、几何学、扫描转换、裁剪等。
2. 1980年代至1990年代，主要是关注于三维图形的处理和显示，如照明模型、渲染技术、纹理映射和三维几何建模等。
3. 1990年代至今，主要是关注于实时图形处理技术，如游戏图形引擎、虚拟现实技术和视频处理技术等。
二、虚拟现实技术的应用场景虚拟现实技术是一种基于计算机图形学实现的技术，它可以构建虚拟的三维环境，让用户在其中进行交互，它的应用场景非常广泛。
1. 游戏娱乐：虚拟现实技术在游戏娱乐行业中的应用非常广泛，它可以为用户提供身临其境的游戏体验。
2. 医疗教育：虚拟现实技术可以用于医疗教育服务，如手术模拟、病例研究和医学学习等。
3. 建筑设计：虚拟现实技术可以用于建筑设计与模拟，可以在虚拟环境中构建建筑模型，进行设计和演示。
4. 汽车航空：虚拟现实技术可以用于汽车和航空领域，例如设计车身外形、模拟驾驶等。
三、图形学在计算机游戏中的应用计算机游戏是图形学应用最广泛的领域之一，图形学技术在游戏开发中扮演着极为重要的角色。
下面是图形学在计算机游戏中的具体应用。
1. 游戏引擎：游戏引擎是指游戏开发者使用的软件工具，旨在简化游戏开发流程。
游戏引擎中包含着大量的图形学代码，如渲染引擎、物理模拟引擎、动画引擎、碰撞检测引擎等。
2. 渲染技术：渲染可以将三维模型转换为二维图形，然后将图形显示在屏幕上。
计算机游戏中采用的渲染技术包括光栅化、光线追踪、镜面反射和阴影生成等。
3. 动画技术：动画技术可以让游戏中的角色、物品进行動態操作。
计算机图形学与虚拟现实技术
计算机图形学与虚拟现实技术一、引言计算机图形学和虚拟现实技术是现代计算机科学领域中具有重要意义的两个分支。
通过计算机图形学，我们可以模拟并渲染出具有现实感的图像和动画。
而虚拟现实技术则是一种通过计算机仿真技术，模拟出一个虚拟的三维交互环境，让用户能够与虚拟环境互动并感受其中的真实性。
本文将从理论基础、应用领域和未来发展等方面分别介绍计算机图形学和虚拟现实技术。
二、计算机图形学计算机图形学是一门研究如何利用计算机生成图像的学科。
它涉及到图像的表示、处理、存储和显示等方面的理论和算法。
计算机图形学的核心内容包括几何建模、渲染技术、交互技术和图像处理等。
其中几何建模主要研究如何对物体进行数学建模和描述；渲染技术则负责将几何模型转换为真实感图像；交互技术则是为用户提供与计算机图形进行交互的方法；图像处理则是对图像进行编辑和处理。
三、虚拟现实技术虚拟现实技术是一种通过计算机仿真技术，模拟出一个虚拟的三维交互环境。
虚拟现实技术的核心包括虚拟环境建模、虚拟环境渲染、交互设备和人机界面。
虚拟环境建模主要研究如何对现实世界进行数学建模和描述；虚拟环境渲染则负责将虚拟环境模型转换为逼真的图像和声音；交互设备则是用户与虚拟环境进行交互的工具；人机界面则负责将用户的输入转换为虚拟环境能够理解的信号。
四、计算机图形学与虚拟现实技术的应用领域计算机图形学和虚拟现实技术在众多领域中都有广泛的应用。
在游戏开发领域，计算机图形学和虚拟现实技术被广泛应用于游戏画面的建模和渲染，以及虚拟现实游戏的开发和设计。
在电影和动画制作领域，计算机图形学和虚拟现实技术则能够帮助制作出令人惊叹的特效和动画片段。
在医学领域，计算机图形学和虚拟现实技术则能够辅助医生进行手术模拟和人体解剖教学。
在建筑设计领域，计算机图形学和虚拟现实技术则能够帮助建筑师进行建筑模型的设计和可视化展示。
五、计算机图形学与虚拟现实技术的未来发展随着计算机技术的不断发展和进步，计算机图形学和虚拟现实技术也将继续迎来新的发展。
计算机图形学的应用与发展趋势
计算机图形学的应用与发展趋势计算机图形学是研究计算机对图像和图形的处理、生成和显示的学科领域。
它涉及了计算机图像的创建、呈现和处理技术，以及与图形有关的算法、软件和硬件的研究。
随着计算机技术的快速发展，计算机图形学已经在各个领域得到广泛应用，并且呈现出一些明显的发展趋势。
一、虚拟现实技术的兴起虚拟现实技术是计算机图形学的一个重要应用领域。
它通过对虚拟环境的模拟，使用户能够感受到身临其境的沉浸式体验。
虚拟现实技术已经在娱乐、教育、医疗等领域得到广泛应用。
随着硬件设备的不断改进，如头盔显示器和手部控制器等，虚拟现实技术将进一步提升用户体验，拓展应用领域。
二、增强现实技术的发展增强现实技术是在现实场景中叠加虚拟图像的技术。
它通过识别和跟踪真实环境中的物体，将虚拟图像与之结合，使用户能够感知到增强的现实。
增强现实技术已经广泛应用于游戏、广告、设计等领域。
未来，随着计算机视觉和感知技术的进一步发展，增强现实技术有望在人机交互、智能制造等领域实现更广泛的应用。
三、计算机图形渲染技术的提升计算机图形渲染技术是指将三维模型转化为二维图像的过程。
它在游戏、电影、动画等领域扮演着至关重要的角色。
随着计算机硬件的发展和算法的改进，图形渲染技术越来越接近真实感，物理光照模型、阴影算法和纹理映射等方面得到了长足的进步。
未来，图形渲染技术将更好地满足对真实感和表现力的要求。
四、人工智能与计算机图形学的结合人工智能在计算机图形学中的应用也是一个重要的发展趋势。
机器学习和深度学习等人工智能技术为计算机图形学提供了新的思路和方法。
例如，通过深度学习可以实现图像的内容生成，利用生成对抗网络可以生成逼真的虚拟图像。
人工智能和计算机图形学的结合将进一步推动图形技术的发展，并拓展更多应用领域。
综上所述，计算机图形学在虚拟现实技术、增强现实技术、图形渲染技术和人工智能等方面都有着广泛的应用和发展。
随着技术的不断进步和创新，计算机图形学将在各个领域发挥更加重要的作用，为人们带来更多的惊喜和便利。
计算机图形学的新技术及其应用研究
计算机图形学的新技术及其应用研究近年来，随着计算机技术的不断发展，图形学技术也日益成熟，为我们的生活和工作提供了许多便利和乐趣。
计算机图形学是一门研究计算机生成、处理和显示图形的学科，是计算机图形学、计算机视觉和计算机图像处理三者的交叉学科。
本文将围绕计算机图形学的新技术及其应用研究展开阐述。
一、计算机图形学的新技术1.虚拟现实技术虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）是一种能够将用户沉浸在虚拟世界中的技术。
通过头戴式显示器（Head-Mounted Display, HMD）等设备，用户可以感受到身临其境的虚拟环境，从而更加直观地理解事物、进行操作等。
虚拟现实技术已经广泛应用于游戏、教育、医疗、建筑等领域。
2.增强现实技术增强现实技术（Augmented Reality, AR）是一种可以将现实世界与虚拟信息叠加的技术。
通过摄像机捕捉到的实时图像和相关算法，将虚拟信息放置于现实场景中，使用户可以直观地感受到虚拟信息和现实环境的结合。
增强现实技术已经广泛应用于智能家居、游戏、广告等领域。
3.光线追踪技术光线追踪技术（Ray Tracing）是一种高级的图形学计算方法，基于物理学原理，模拟了光线在场景中的传播和反射，生成高质量的图像。
与传统的光栅化渲染技术不同，光线追踪技术可以实现真实的光线效果，例如自然光、阴影、反射、折射等。
随着计算机硬件的不断升级，光线追踪技术已经成为主流的图像生成技术之一。
二、计算机图形学的应用研究1.游戏领域在游戏领域中，计算机图形学技术的应用可以使游戏的效果更加逼真、炫酷。
例如，通过虚拟现实技术，玩家可以沉浸在3D虚拟世界中，感受到更加真实的游戏体验；通过光线追踪技术，游戏场景的光影效果可以更加真实自然，为玩家提供更好的游戏体验。
2.工业制造领域在工业制造领域中，计算机图形学技术的应用可以辅助设计师和工程师进行产品设计和检测。
例如，通过增强现实技术，工程师可以在真实的环境中模拟和测试产品，避免因设计不合理而导致生产成本增加；通过光线追踪技术，工程师可以更好地预测产品的光线效果和反射效果，为生产提供更加精细的工艺。
计算机图形学在虚拟现实中的应用
计算机图形学在虚拟现实中的应用随着虚拟现实技术（Virtual Reality, VR）的不断发展，计算机图形学扮演了越来越重要的角色。
计算机图形学是一门研究计算机图形处理技术的学科，在计算机图形学中，通过计算机图形生成方法、图形存储方法、图形显示方法等途径，实现对图像、图形的处理与图形呈现的过程。
而在虚拟现实中，计算机图形学则可以用于创造逼真的人工环境和人物角色，完美地模拟真实世界，使用户感受到身临其境的感觉。
计算机图形学主要包括三个方面：图形生成、图形存储和图形显示。
其中，虚拟现实技术中的图形生成指的是利用计算机技术，通过一系列操作和计算生成虚拟世界中的物体形态、颜色等信息的过程。
图形存储则是将生成的图像或模型进行存储，以便后续显示或操作使用。
最后，图形显示技术则是将存储的图像或模型进行显示，让用户直接看到虚拟世界中的物体和色彩。
在虚拟现实中，计算机图形学的三个方面都是不可或缺的。
首先，计算机图形学可以用于虚拟现实技术中的图形生成。
虚拟现实技术中，图形生成主要包括三个部分：几何建模、材质贴图和光源模拟。
几何建模是指将虚拟现实环境中的所有对象转换为数字模型，如将真实环境中的建筑、人物等物体转化为三维模型；材质贴图则是通过计算机图像处理技术，将实际物质的纹理和颜色贴在三维模型上，使得虚拟现实环境中的物体变得逼真；而光源模拟则是使用计算机图形学技术，模拟真实世界中的光影效果，让虚拟现实中的影像更接近真实世界。
其次，计算机图形学可以用于虚拟现实技术中的图形存储。
在虚拟现实中，模型数据量往往非常巨大，因此存储技术的效率和可靠性都非常关键。
而计算机图形学中的图形数据结构、压缩和存储技术等都可以用于优化虚拟现实技术存储的效率和可靠性。
例如，计算机图形学中的多边形网格模型（Polygon Mesh）可以用于几何建模和虚拟现实中的场景渲染，同时其数据结构也可以用于高效的模型压缩和存储；而计算机图形学中的贴图技术也可以用于虚拟现实中的材质映射和细节纹理的存储和处理等方面。
计算机图形学和虚拟现实技术的应用
计算机图形学和虚拟现实技术的应用一、计算机图形学的应用计算机图形学是利用计算机生成和显示图像的学科，在现代工业、文化娱乐和科学研究中发挥着至关重要的作用。
以下是计算机图形学的主要应用。
1.游戏开发游戏开发是计算机图形学的一大应用领域。
现代游戏的成功与否往往取决于其视觉质量和互动性。
因此，游戏设计师需要利用计算机图形学技术创造出令人惊叹的视觉效果，并确保游戏中的角色和场景可以与玩家互动。
游戏公司为此投入了大量资金和人力，以开发引人入胜的游戏。
2.医学成像计算机图形学在医学成像方面也显示出了其重要性。
医学成像使医生能够诊断和治疗疾病，因此医疗机构花费大量资金开发和使用这些技术。
例如，计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）都是基于计算机图形学技术的。
3.制造业在制造业中，计算机图形学也被广泛应用。
对于机械设计师和工程师来说，计算机图形学是进行产品设计、模拟和测试的重要工具。
利用计算机图形学技术，这些专业人士可以创建视觉化的产品模型，并进行更好的设计和测试。
4.建筑设计建筑师也需要利用计算机图形学技术完成复杂的设计和建模工作。
通过计算机图形学软件，建筑师可以创建令人印象深刻的建筑设计，提高他们的创造力和设计效率。
二、虚拟现实技术的应用虚拟现实技术是一种模拟真实环境的技术，它通过计算机生成的图像为用户营造出一种沉浸式体验。
以下是虚拟现实技术的主要应用。
1.游戏和娱乐虚拟现实技术已经成为游戏和娱乐行业的重要组成部分。
利用虚拟现实技术，游戏开发者可以创建真实且令人难忘的游戏体验。
沉浸式游戏为用户带来更高的娱乐和互动体验，使游戏更加生动。
2.教育和培训虚拟现实技术在教育和培训领域也有广泛的应用。
通过虚拟现实技术，学生可以沉浸在令人生动的学习环境中，大大提高他们的学习效率。
此外，虚拟现实技术还可以为培训带来更实际的体验。
3.医疗和健康虚拟现实技术在医疗和健康方面也有广泛的应用。
这些技术被用于提高患者的生活质量，例如，当患者无法访问某些地点时，虚拟现实技术可以为他们提供数字化的旅行体验。
虚拟现实技术应用主要课程
虚拟现实技术应用主要课程
1. 计算机图形学，这门课程主要涉及计算机生成的图像、图形处理、渲染技术等内容，对于虚拟现实技术的图像生成和呈现至关重要。
2. 人机交互，这门课程主要研究人与计算机之间的交互方式和技术，包括虚拟现实设备的用户界面设计、交互技术等内容。
3. 三维建模与动画，这门课程主要教授三维模型的创建、动画制作等技术，是虚拟现实技术开发中必不可少的一部分。
4. 虚拟现实技术原理与应用，这门课程通常涵盖虚拟现实技术的基本原理、发展历史、应用案例等内容，是学习虚拟现实技术的基础课程之一。
5. 传感器技术，虚拟现实技术通常需要借助传感器来获取用户的动作、位置等信息，因此传感器技术的课程对于虚拟现实技术的学习和应用至关重要。
6. 虚拟现实技术开发与编程，这门课程通常包括虚拟现实技术
的开发工具、编程语言、开发环境等内容，是学习如何实际开发虚拟现实应用的重要课程。
除了上述主要课程外，还有许多相关的选修课程和研究课题，如增强现实技术、虚拟现实技术在医疗、教育、游戏等领域的应用等。
总的来说，虚拟现实技术的学习涉及多个学科领域，需要学习者具备扎实的计算机科学、图形学、感知心理学等方面的知识和技能。
希望以上回答能够全面地解答你的问题。
计算机图形学与虚拟现实技术
计算机图形学与虚拟现实技术在当今数字化的时代，计算机图形学和虚拟现实技术正发挥着日益重要的作用。
它们不仅改变着我们生活的方方面面，同时也深刻地影响着人们的思维方式和未来的发展方向。
本文将探讨计算机图形学和虚拟现实技术在各个领域的应用，并分析它们对社会的积极影响。
首先，计算机图形学的应用范围非常广泛。
它不仅可以创建逼真的三维模型和动画，还可用于渲染、游戏开发、电影特效等方面。
比如在电影制作过程中，计算机图形学可以模拟出逼真的爆炸、火焰、水流等效果，使电影场景更加精彩纷呈。
此外，计算机图形学在教育领域也具有广泛的应用。
通过使用计算机图形学技术，教师可以创造出生动直观的视觉效果，帮助学生更好地理解抽象的概念，提高学习效果。
其次，虚拟现实技术被广泛应用于游戏、娱乐和培训等领域。
虚拟现实技术通过模拟创造出一个虚拟的环境，使用户可以身临其境地体验和互动。
在游戏中，虚拟现实技术可以有效提升游戏的沉浸感和娱乐性。
同时，在医学领域，虚拟现实技术可以被用于进行手术模拟和康复训练。
虚拟现实技术能够创建出与实际场景高度相似的虚拟环境，使医学专业人员能够进行实时操作和培训，提高手术的安全性和成功率。
此外，计算机图形学和虚拟现实技术也被广泛用于建筑设计和城市规划。
在建筑设计中，计算机图形学可以帮助建筑师更好地表达自己的想法，同时可以进行结构仿真和可视化展示。
借助虚拟现实技术，规划师可以在虚拟环境中进行城市设计和交通规划，以便更好地评估城市的可行性和环境影响。
除了以上应用领域，计算机图形学和虚拟现实技术还被应用于心理治疗和训练。
虚拟现实技术可以创造出各种场景，例如治疗恐惧症的高空恐惧和社交恐惧症等。
通过暴露疗法，患者可以在虚拟环境中逐渐面对他们所害怕的事物，从而减少或消除恐惧感。
此外，计算机图形学和虚拟现实技术也可以被用于驾驶模拟和飞行模拟训练，帮助新手提高驾驶和飞行技能。
总的来说，计算机图形学和虚拟现实技术在各个领域的应用为我们带来了巨大的便利和创新。
虚拟现实技术中计算机图形学的应用——三维计算机图形
虚拟现实技术中计算机图形学的应用——三维计算机图形虚拟现实技术中计算机图形学的应用——三维计算机图形近年来虚拟头盔的发展越来越快。
目前，这个虚拟头盔仅在瑞士圣约翰公园能够让体验者进入虚拟3D世界，体验者能够在“真实公园”的混合环境下进行探索，通过照相机进行观看，以及通过计算机形成3D虚幻假像，其中包括：发光的草、梦幻般的昆虫，以及天空中出现的奇特景象。
这种新型虚拟头盔被称为“生命放大器(Lifeclipper)”，是一种全新的娱乐高科技装置，通过背包中的高性能计算机使体验者进入一个与现实并行的虚拟世界。
其主要技术是近年来越来越火的虚拟现实技术。
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。
虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。
使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。
该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。
虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。
而“虚拟”是指用计算机生成的意思。
因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。
计算机图形学和虚拟现实技术的研究和应用
计算机图形学和虚拟现实技术的研究和应用计算机图形学和虚拟现实技术是近年来快速发展的领域。
计算机图形学可以让我们用计算机生成各种图像，包括2D、3D、动态等，而虚拟现实技术能够带我们进入虚拟世界并进行沉浸式体验。
这两个领域的研究和应用已经深入到许多领域，如游戏、电影、教育和医学等。
计算机图形学的发展始于20世纪60年代，随着计算机硬件和软件的进步，它的应用范围也在不断扩大。
目前它已经不仅仅局限于绘制简单的图形，而是能够创造出高保真度的3D虚拟场景和逼真的角色动画。
游戏开发是计算机图形学应用的一个重要领域。
无论是游戏中的人物模型、场景、特效，还是游戏的UI设计都需要计算机图形学的支持。
随着计算机图形学技术的不断提升，游戏画面也越来越逼真，游戏的沉浸感也越来越强。
虚拟现实技术的发展始于上个世纪80年代。
虚拟现实技术不仅可以用于游戏领域，还可以应用到多个行业，如医疗、教育、文化艺术等。
在科研方面，医生可以使用虚拟现实技术进行手术演练，以锻炼技能和减少手术风险。
在教育方面，虚拟现实技术可以创造出各类场景，提高学生的实践能力和学习兴趣。
在文化艺术方面，虚拟现实技术的应用能够让本来具有一定距离感的艺术品展现出更加逼真的效果和更为深刻的内涵。
除了以上已经应用到的领域，计算机图形学和虚拟现实技术还有很多潜在领域等待发掘，例如军事等。
从训练士兵到规划战斗，计算机图形学和虚拟现实技术可以在这个领域实现革命性的变化。
而随着科技的进步和技术不断的完善，计算机图形学和虚拟现实技术的应用前景将会更加广阔。
总体来说，计算机图形学和虚拟现实技术对于人类的前进有着不可忽视的作用。
这个领域的快速发展不仅仅是科技水平提高的表现，同时也是科技们可以完善我们的现实，加强和拓宽我们的想象力。
伴随着计算机图形学和虚拟现实技术的进一步发展，我们对世界的认识和理解也将实现更大的提升。
计算机图形学在虚拟现实中的应用
计算机图形学在虚拟现实中的应用在当今科技飞速发展的时代，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术正逐渐走进我们的生活，为我们带来前所未有的沉浸式体验。
而计算机图形学作为虚拟现实技术的核心支撑，发挥着至关重要的作用。
虚拟现实旨在创建一个完全虚拟的环境，让用户感觉仿佛身临其境。
要实现这样逼真的效果，计算机图形学需要解决诸多关键问题，如建模、渲染、动画等。
首先，建模是构建虚拟世界的基础。
通过计算机图形学技术，可以创建各种复杂的三维模型，包括人物、物体、场景等。
建模的方法多种多样，常见的有多边形建模、曲面建模和数字雕刻等。
多边形建模是通过组合多个多边形来构建物体的形状，这种方法简单直观，适用于大多数常见的物体建模。
曲面建模则更适合创建具有光滑表面的物体，如汽车外壳、飞机机身等。
数字雕刻则类似于传统的雕塑艺术，能够更加精细地塑造模型的细节。
在建模完成后，渲染技术则负责将模型转化为逼真的图像。
渲染过程中需要考虑光照、材质、纹理等众多因素。
光照模拟是渲染中的关键环节，它决定了物体在虚拟环境中的明暗分布和阴影效果。
真实的光照效果能够大大增强虚拟场景的逼真感。
材质和纹理则赋予物体表面的外观特征，如金属的光泽、木材的纹理等。
为了实现高效的实时渲染，计算机图形学还不断研究和优化渲染算法，以在保证图像质量的同时提高渲染速度。
动画是虚拟现实中另一个重要的方面。
它使得虚拟角色和物体能够生动地运动起来。
计算机图形学中的动画技术包括关键帧动画、骨骼动画和物理模拟动画等。
关键帧动画通过设置关键的姿势或状态，并在它们之间进行插值来生成连续的动画。
骨骼动画则通过控制角色的骨骼结构来实现动作，常用于人物角色的动画制作。
物理模拟动画则基于物理规律来模拟物体的运动，使动画更加真实自然。
在虚拟现实的应用中，计算机图形学还需要解决交互性的问题。
用户在虚拟环境中的动作和操作需要得到及时的响应和反馈。
例如，当用户伸手抓取一个虚拟物体时，系统需要准确地计算手与物体的碰撞，并做出相应的反应。
计算机图形学中的新技术与应用
计算机图形学中的新技术与应用计算机图形学是研究计算机如何生成、处理、显示图像的领域。
随着科技的飞速发展，计算机图形学也不断推陈出新。
本文将介绍一些计算机图形学中的新技术和应用。
一、深度学习深度学习是一种机器学习的方法，它通过模仿人类的神经网络进行计算机分析问题，并得出结论。
在计算机图形学中，深度学习可以用于图像分类、分割、合成等方面。
例如，在图像分类中，通过深度学习方法，可以将图像分为多个不同的类别，实现自动识别。
在图像分割中，可以自动将图像分割成多个不同的部分，方便后续处理。
在图像合成中，可以利用深度学习生成更加真实的图像。
二、虚拟现实虚拟现实是一种模拟仿真技术，可以将人们置身于虚拟场景中，感受身临其境的感觉。
在计算机图形学中，虚拟现实可以用于游戏、教育、医疗等方面。
例如，在游戏中，可以利用虚拟现实技术，增加游戏的真实感，并提升游戏体验。
在教育中，可以利用虚拟现实技术，让学生在虚拟环境中进行实验、练习，提高学习效果。
在医疗中，可以利用虚拟现实技术，进行手术模拟，提高手术成功率。
三、增强现实增强现实是一种计算机图形学技术，可以将虚拟图像与真实场景进行结合，让人们体验更加丰富的感觉。
例如，在旅游中，可以利用增强现实技术，将历史文化场景与现实景观结合，让游客更加全面地了解景点。
在商业中，可以利用增强现实技术，让用户在购物中体验更加真实的感觉，提高用户满意度。
四、物理仿真物理仿真是一种计算机图形学技术，可以通过计算机模拟真实物理场景，让人们感受到真实的物理感觉。
例如，在游戏中，可以利用物理仿真技术，模拟真实物理场景，让游戏更加真实。
在工程中，可以利用物理仿真技术，对产品进行设计、测试，提高产品质量。
五、光线追踪光线追踪是一种计算机图形学技术，可以模拟光线在场景中的传播过程，计算出场景中每个像素点的颜色和亮度。
光线追踪可以用于图像渲染、视频游戏、电影制作等方面。
例如，在电影制作中，可以利用光线追踪技术，实现更加真实的影像效果。
计算机图形学与虚拟现实
计算机图形学与虚拟现实一、引言计算机图形学是计算机科学的一个重要分支，它研究如何利用计算机生成、处理和显示图像。
而虚拟现实则是一种通过计算机生成的仿真环境，使用户能够沉浸其中并与虚拟环境进行交互。
本文将介绍计算机图形学和虚拟现实的基本概念、原理以及应用。
二、计算机图形学1. 基本概念计算机图形学是研究如何生成、处理和显示图像的科学和技术。
它涉及到图像的表示、变换、渲染等方面。
•图像表示：图像可以通过点阵、向量、多边形等形式来表示。
常见的图像表示方法有光栅图、向量图等。
•图像变换：图像变换可以对图像进行平移、旋转、缩放等操作。
变换通常使用矩阵运算来实现。
•图像渲染：图像渲染是将图像转化为具有真实感的图像的过程。
常见的渲染技术有光线追踪、着色等。
2. 图形学算法计算机图形学中常用的算法有：•Bresenham算法：用于直线和圆的绘制。
•DDA算法：用于直线的绘制。
•Foley-So.cgansky算法：用于多边形的裁剪。
•Z-buffer算法：用于隐藏面消除。
3. 图形学应用计算机图形学在许多领域都有应用，包括电影、游戏、虚拟现实等。
它可以用来生成逼真的图像、模拟物理效果、实现计算机动画等。
在电影制作中，计算机图形学被广泛应用于特效的生成。
通过计算机图形学技术，电影制作团队可以实现一些在现实中无法实现的特效场景，例如变身、爆炸等。
在游戏开发中，计算机图形学用于生成游戏场景、角色模型等。
通过计算机图形学技术，游戏开发者可以创建出逼真的游戏画面和动画效果，提供更好的游戏体验。
三、虚拟现实1. 基本概念虚拟现实是通过计算机生成的仿真环境，使用户能够沉浸其中并与虚拟环境进行交互。
虚拟现实通常通过头戴式显示器、手柄等设备来实现用户与虚拟环境的交互。
虚拟现实可以模拟现实世界中的场景、物体和行为，用户可以在虚拟环境中进行互动。
通过虚拟现实技术，用户可以体验到身临其境的感觉，例如在虚拟世界中参观博物馆、进行游戏等。
计算机图形学技术的新发展与应用前景
计算机图形学技术的新发展与应用前景计算机图形学技术的新发展：1.虚拟现实（Virtual Reality，VR）：通过计算机技术模拟出的虚拟世界，用户可以与之互动，感受身临其境的体验。
2.增强现实（Augmented Reality，AR）：在现实世界中，通过计算机技术增加虚拟元素，用户可以与之互动。
3.3D打印：利用计算机图形学技术，将虚拟模型转化为实体模型，广泛应用于制造业、医疗、建筑等领域。
4.计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）：利用计算机图形学技术进行产品设计，提高设计效率，降低成本。
5.计算机辅助制造（Computer-Aided Manufacturing，CAM）：利用计算机图形学技术，实现制造过程的自动化、智能化。
6.数字图像处理：利用计算机图形学技术对图像进行处理，提高图像质量，实现图像识别、分析等功能。
7.计算机动画：利用计算机图形学技术制作动画，包括二维动画和三维动画。
8.图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）：利用计算机图形学技术，设计友好的用户界面，提高用户体验。
9.教育：虚拟现实、增强现实等技术在教育领域的应用，可以为学生提供更加生动、直观的学习体验。
10.医疗：计算机图形学技术在医学领域的应用，如三维影像重建、虚拟手术等，可以提高诊断和治疗效果。
11.娱乐：计算机图形学技术在游戏、电影、音乐等娱乐领域的应用，可以提供更加丰富、立体的娱乐体验。
12.制造业：计算机辅助设计、计算机辅助制造等技术在制造业的应用，可以提高生产效率，降低成本。
13.建筑：计算机图形学技术在建筑领域的应用，如三维建模、虚拟现实等，可以提高设计效果，降低建筑成本。
14.交通：计算机图形学技术在交通领域的应用，如智能导航、三维地图等，可以提高出行效率，降低交通事故。
15.环境保护：计算机图形学技术在环保领域的应用，如三维仿真、数据分析等，可以提高环保监测效果。
计算机图形学在虚拟仿真中的应用
计算机图形学在虚拟仿真中的应用一、前言计算机图形学是一门研究如何利用计算机来生成和处理图像的学科，近年来随着虚拟现实、增强现实等技术的兴起，它在虚拟仿真领域的应用越来越广泛，成为了虚拟仿真技术中不可或缺的一部分。
本文将从基础原理、应用场景、发展趋势等方面来探讨计算机图形学在虚拟仿真中的应用。
二、计算机图形学基础原理计算机图形学是一门非常复杂的学科，涉及到计算机图像处理、图像分析、图像生成等多个方面，其核心技术包括三维建模、渲染、动画等。
三维建模是指用计算机绘制三维物体的过程，通常包括点、线、面等元素的建立，并通过各种算法、工具进行修改、编辑。
渲染是指将三维模型转换成二维图像的过程，包括光照、阴影等技术。
动画是指通过计算机动态生成的图像序列，这些序列可以用来模拟现实世界的运动形态，实现虚拟仿真。
这三大核心技术是计算机图形学应用的基础，本文将从这三个方面来探讨计算机图形学在虚拟仿真中的应用。
三、虚拟仿真中的应用场景虚拟仿真技术可以在实际场景中进行一些难以实现的操作，可以模拟现实环境中特定条件下的物理过程和现象，从而提高效率、节约成本，减少安全风险等。
在虚拟仿真中，计算机图形学则为其提供了支持的技术基础。
以下是虚拟仿真中常见的应用场景：1. 仿真环境的建立：虚拟仿真可提供活动和操作方案测试环境，通过这种仿真建立一个高度真实的环境，来造仿真现实工艺流程。
其中系统内的三维交互界面，由计算机图形学完成，包括环境美化、灯光设定的等。
此外，虚拟仿真还提供了模拟装配、维护、修理等现实操作的仿真环境，对工业制造、军事模拟等领域有很大的应用价值。
2. 环境的拓扑结构分析：虚拟仿真技术可对一个系统环境进行详细模拟，并在这个过程中提供一些必要的信息。
在此基础上，计算机图形学可以根据预设好的几何条件、场景动画要素等对环境的拓扑结构进行分析。
3. 资源管理与优化：再计算机图形学基础构建虚拟仿真环境时，它还能够对资源要求进行实时优化，适应实际用途。
虚拟现实技术与计算机图形学
虚拟现实技术与计算机图形学随着科技的不断发展，虚拟现实技术成为当今最引人注目的突破之一。
虚拟现实技术为用户提供了一种与现实世界完全分离的全新体验，使得用户可以身临其境地感受到虚拟环境中的一切。
而支撑虚拟现实技术的核心就是计算机图形学。
本文将探讨虚拟现实技术与计算机图形学之间的关系，并展望其未来发展的前景。
一、虚拟现实技术的定义与应用虚拟现实技术是指通过计算机生成的虚拟环境，将用户带入到一个模拟的现实世界中。
通过戴上特殊的头盔、手套、眼镜等装置，用户可以感受到听觉、触觉、视觉等多种感官的刺激，从而达到身临其境的效果。
虚拟现实技术的应用非常广泛，涵盖了游戏、教育、医疗、工业、娱乐等众多领域。
在游戏领域，虚拟现实技术为玩家提供了一种全新的游戏体验。
玩家不再仅仅是通过控制手柄来操控游戏角色，而是可以身临其境地投入到游戏中。
他们可以自由探索游戏世界，与游戏角色进行互动，使得游戏更加真实、沉浸式。
在教育领域，虚拟现实技术可以为学生提供更加生动、直观的学习体验。
通过虚拟实验室、虚拟场景等形式，学生可以在虚拟环境中进行实践操作和模拟实验，加深对知识的理解和掌握。
二、计算机图形学的作用与发展计算机图形学是虚拟现实技术的核心支撑，其主要研究如何利用计算机生成图像，使得图像更加逼真、真实。
计算机图形学涉及到图像的生成、呈现、处理、修改等多个方面的技术，包括光线追踪、纹理映射、多边形填充等等。
计算机图形学的发展可以追溯到20世纪60年代，当时主要应用于计算机绘图和计算机辅助设计领域。
随着计算机技术的不断提升，计算机图形学逐渐向虚拟现实技术领域延伸。
如今，计算机图形学已经成为支撑虚拟现实技术的核心技术之一。
计算机图形学的发展不仅推动了虚拟现实技术的进步，也对其他领域产生了深远的影响。
例如，在电影制作领域，计算机图形学技术被广泛应用于特效的制作，使得电影画面更加逼真、壮观。
在医疗领域，计算机图形学技术可以通过模拟人体内部器官、组织等结构，辅助医生进行手术规划和模拟，提高手术的准确性和安全性。
计算机图形学与虚拟现实技术的发展趋势
计算机图形学与虚拟现实技术的发展趋势随着科学技术的不断发展，计算机图形学与虚拟现实技术的应用领域也在不断扩大，并逐渐渗透到人们的日常生活中。
在这个数字转型的时代，计算机图形学和虚拟现实技术被广泛应用于电影、游戏、医疗、教育等行业。
在未来，这两个领域的发展趋势将更加迅猛，不断刷新人类认知的边界。
计算机图形学是研究计算机如何生成、显示、分析和处理图形的学科，旨在通过数字技术构建出与现实世界相对应的视觉效果，从而实现更加真实的感官体验。
在过去的几十年里，计算机图形学技术得到了长足的发展，已经不断地丰富人们的生活。
此外，计算机图形学技术也开始涉足到人工智能等前沿领域，为科技创新注入了新的活力。
虚拟现实技术是一种模拟真实世界的数字技术，主要通过仿真技术来实现。
虚拟现实技术可以创建出一种类似真实世界的感官体验，让用户感觉彷佛置身于一个虚拟环境中，这相当于人类发展史上的一大里程碑。
在虚拟现实技术的应用领域中，游戏、影视、教育、医疗等都是相当重要的领域。
而且，如今许多公司都在积极探索虚拟现实技术在互联网、科技、文娱等各个行业的应用前景，实现VR技术从硬件和软件技术到内容的全方位升级，进而推动VR产业迎来积极发展的新时代。
随着人们对计算机图形学和虚拟现实技术的应用需求不断增长，这两个领域也在不断创新与进步。
其中，大数据、云计算、深度学习等新兴技术正在逐渐成为计算机图形学与虚拟现实技术应用的重要支撑和补充。
通过云计算技术，这两个领域的应用能够突破硬件配置和环境限制，将模拟和仿真效果达到更高的品质。
而大数据和深度学习等人工智能技术能够为计算机图形学及虚拟现实技术提供更精细、更真实和更完整的视觉体验和感官体验，为用户带来更强的沉浸感和参与感。
由此可以预见，以人工智能为代表的技术将成为计算机图形学与虚拟现实技术不可或缺的关键技术。
走在计算机图形学和虚拟现实技术的发展路上，人们看到的是一种对信息技术理解的全新体验，也看到了未来的数字世界的美好可能。
虚拟现实技术中计算机图形学的应用——三维计算机图形
虚拟现实技术中计算机图形学的应用——三维计算机图形近年来虚拟头盔的发展越来越快。
目前，这个虚拟头盔仅在瑞士圣约翰公园能够让体验者进入虚拟3D世界,体验者能够在“真实公园”的混合环境下进行探索，通过照相机进行观看，以及通过计算机形成3D虚幻假像，其中包括：发光的草、梦幻般的昆虫，以及天空中出现的奇特景象。
这种新型虚拟头盔被称为“生命放大器（Lifeclipper)”,是一种全新的娱乐高科技装置，通过背包中的高性能计算机使体验者进入一个与现实并行的虚拟世界。
其主要技术是近年来越来越火的虚拟现实技术.虚拟现实（Virtual Reality,简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。
虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物.VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。
使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感.该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式,与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比,虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。
虚拟现实中的“现实"是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的.而“虚拟”是指用计算机生成的意思。
因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境,人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中,并操作、控制环境，实现特殊的目的,即人是这种环境的主宰.早在60年代初，随着CAD技术的发展，人们就开始研究立体声与三维立体显示相结合的计算机系统。
计算机图形学的发展趋势虚拟现实和增强现实的兴起
计算机图形学的发展趋势虚拟现实和增强现实的兴起计算机图形学的发展趋势：虚拟现实和增强现实的兴起计算机图形学是研究计算机处理和生成图像的学科。
随着技术的不断进步，计算机图形学得到了广泛的应用和发展。
在当今科技发展日新月异的时代，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）和增强现实（Augmented Reality，简称AR）成为了计算机图形学领域中的热门话题，它们正在改变着人们的生活方式和工作方式。
一、虚拟现实技术的兴起虚拟现实技术是一种通过计算机生成的仿真环境，使用户沉浸其中并与环境进行交互。
它通过利用头戴式显示器、手柄和传感器等设备，将用户置身于虚拟的三维场景中，使其可以感受到逼真的视觉和声音效果，并实现与虚拟世界的交互。
虚拟现实技术不仅在游戏娱乐领域得到广泛应用，还在医疗、教育、建筑设计等领域展现了强大的潜力。
在游戏娱乐领域，虚拟现实技术为玩家提供了更加身临其境的游戏体验。
通过戴上VR头盔，玩家可以仿佛置身于游戏世界中，与虚拟角色互动，体验到逼真的场景和动作。
同时，虚拟现实技术还为电影、电视等娱乐产业带来了全新的创作方式和观赏体验。
在医疗领域，虚拟现实技术可以用于模拟手术、康复训练等。
医生可以通过虚拟现实模拟各种手术场景，提前进行操作演练，从而减少手术失误的风险。
康复训练方面，虚拟现实技术可以为患者提供更加刺激的训练环境，促进其康复进程。
此外，在教育、建筑设计、旅游等领域，虚拟现实技术也具有巨大的应用潜力。
通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地参观名胜古迹、上课听讲等。
建筑师可以使用虚拟现实技术进行建筑模拟设计，提前预览设计效果。
二、增强现实技术的兴起增强现实技术是一种通过计算机将虚拟信息叠加到真实世界中的技术。
它通过摄像头、传感器等设备获取真实环境的信息，并在设备上展示虚拟信息，使用户同时感知到真实和虚拟的信息。
增强现实技术在娱乐、教育、工业等领域具有广阔的应用前景。
在娱乐领域，增强现实技术为手机游戏、AR眼镜等带来了全新的游戏方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章引言翻开历史的篇章，不难发现人类社会的每一次巨大进步与发展总是离不开科学的发明与技术的进步。
科学技术的变革不断地将人们的幻想变为现实。
1.1 虚拟现实技术与计算机图形学39年前，Mort Heilig申请的一项专利预言了我们今天称之为虚拟现实（Virtual Reality——VR）技术的很多功能细节，而今天这一预言的技术已经用于飞行模拟、训练模拟、医学诊断等许多实践领域。
当然，目前的技术水平还不能使人们在操作VR设备时象生活在真实世界中那样自然、方便，但这并不能阻碍VR的发展与应用。
相反，正是VR技术的应用使人们能够仿真模拟各种复杂、危险、代价高的实验情况，从而节省了大量的财力、物力和人力，并保证了人的生命安全。
有科学家和企业家预测，VR技术将引起未来人类生活的变革[Watt98]。
虚拟现实是一项九十年代孕育发展起来的、极具潜力的核心技术。
它的应用能够带来对科学和工程领域中许多挑战性问题的深入认识和解决。
对VR一词虽然有很多的解释，但由于其应用的依赖性，故很难给它下一个确切的定义。
一般地，虚拟现实是这样一种技术，它利用计算机生成模拟的三维环境，并通过各种传感设备将人带到该环境中，最终实现人与虚拟环境间直接自然的交流。
就其特点来说，虚拟现实是一种计算机生成的，具有临场感（Immersive）、实时交互性（Real-time Interactive）及多感官（Multi-sensory）体验的合成技术（见图1.1）。
作为虚拟现实系统的组成，包括视觉显示设备、跟踪系统、输入设备、语音系统、触觉反馈装置、图形与计算硬件、软件环境与软件工具等。
因此虚拟现实的研究涉及到计算机科学、认知科学、工程学、神经生理学、心理学、声学以及力学等许多领域的关键技术。
本论文力图从VR对计算机图形学的要求和激励方面出发，在研究和探索新的场景建模和绘制机制方面作了一定的努力。
计算机图形学是实现虚拟现实最重要的技术保证。
为了让人在计算机所创造的虚拟世界里有一种身临其境的视觉感受，VR对传统的计算机图形学技术提出了挑战：高质量的、实时的图象生成。
VR应用要求绘制系统能根据用户视点和视线方向的变化及时地生成相应的视图（一般刷新率应在15Hz以上）；“高质量”是指绘制场景的复杂度和真实感应满足特定应用的需要。
高分辨率的显示。
表现为一个宽视角的立体显示器，这是产生“沉浸感”的前提。
目前最流行的是头盔显示器HMD（Head-Mounted Display）。
这也相应地要求绘制系统能同时生成一对（左、右眼）立体视图。
自然的交互。
系统应确保用户在虚拟环境中的操作简单易学，并得到有效的响应。
比如HMD的头部跟踪器应能准确即时地反馈观察者所处的位置和视线方向。
图1.1 虚拟现实系统上述挑战中，计算机成像（Computer Imagery）技术是VR中最根本和关键的核心问题。
在传统的图形学里，图象的生成是利用透视投影原理将三维几何模型变换到二维屏幕空间的过程，这其中包括光照、消隐、纹理、阴影等一系列复杂的计算和处理。
尽管经典的图形学发展已经能在很短的时间里产生具有相当复杂度的真实感图形，但其固有的矛盾却无法使它满足高级VR应用的要求，从而也在一定程度上限制了VR技术的应用推广。
九十年代中后期国际上跃然兴起了一股新的研究热潮——基于图象的建模与绘制技术（Image-Based Modeling and Rendering ——IBMR），它企图从根本上打破传统绘制模式的禁锢，这无疑将是图形学史上的一次飞跃。
本论文将主要涉及IBMR的讨论，在下一节里还将对这两种模式作详细的比较和分析。
其次，人眼是一个复杂的器官，它通过分析来自左右眼的视图的视差来感知物体的深度，产生三维立体感。
计算机视觉上称左右眼看到的这一对视图为一个立体对（Stereo Pair）[Ma98]。
HMD这类宽视场的立体显示器就是通过仿真人眼的视觉原理，将绘制系统生成的一个立体对分别投影到HMD的左右两个显示屏上。
当人的双眼同时看这两组图象时就会产生真实三维景物的立体感，因而也使VR系统具有了“沉浸感”。
可以说，VR将“立体视觉”概念带到了图形学中，从而促使图形学工作者对新的成像方法进行研究。
也既是说VR促成了计算机图形学与计算机视觉的结合。
在论文后面讨论的IBMR建模和绘制方法中都将用到计算机视觉中的理论和方法。
另外，VR的出现还引入了很多新的输入设备，如数据手套、空间球、各种传感器等，需要研究新的交互技术。
例如怎样有效地协调发挥各种图形资源（软件、硬件）的性能、即时地根据用户的动作刷新场景，等等。
论文将不涉及这方面的内容。
尽管今天的学科发展尚不能使人们全面地认识人类的视觉、听觉、触觉等感觉器官的功能原理及构造；机器智能技术也还远不能使机器代替人类。
但不可否认，虚拟现实是人们对计算机“人化”、“社会化”的一种展望。
同时它又是一种激励技术（enabling technique），导致许多新问题的研究和探讨、导致不同基础学科的交叉与渗透、也导致应用的深入和推广。
论文将从这里开始，先总结分析图形学中两种虚拟现实的实现模式，然后逐步引出我们要讨论的问题和解决的方法。
1.2 基于几何的VR与基于图象的VR目前虚拟现实应用方面存在的问题是：质量的可接受性。
即系统所生成的图象复杂度能否满足对真实世界进行模拟的要求？如果从建模和绘制角度来划分，VR 系统可以总的分为基于几何的VR和基于图象的VR。
本节将从VR的上述目的出发，详细讨论这两种方法的特点。
1.2.1 基于几何的实现方法80年代初开始，三维计算机图形发展的核心就是围绕真实感图形的生成。
过去一直认为是标准且被广泛接受的方法是：首先建立一精确的三维几何模型，设置视点位置，然后经过明暗（shading）、隐藏面消除（hidden surface removal）等处理生成一个屏幕投影。
这种方法导致的直接问题是：建模的开销(modeling cost)和绘制的开销(rendering cost)都非常大。
建模的复杂性：建模过程虽然可以离线（off-line）进行，但却要浪费大量的人力和时间，而且还需要相当的技巧。
因为在传统的图形学方法中，所有的场景几何都是用三维点采样的方法来定义的，如多边形网格表示。
这对于复杂的景物，如雄伟的故宫，它包括近万间房屋，其建筑外观的亭台楼阁、室内布置的独巨匠心，非但是计算机所难以模拟，就算可以几何再现，也是一项宏大的“工程”。
绘制的速度：主要指一幅图象合成所需要的时间。
图形工作站的出现和其性能的趋于稳定已经能够将用于隐藏面消除的Z-buffer算法固化在一个特殊硬件中，以提高多边形网格物体的绘制速度。
而且，各硬件厂商还将多边形的吞吐量作为相互追逐的目标之一。
但是，图象合成的时间仍然是困绕图形学界的问题。
“相片真实感”(photo-realism)的目标意味着：只要绘制方法的复杂性和环境的复杂性超过了主流硬件的发展，就会导致图象生成时间的增加。
根本原因就是图形学理论的发展还不能反映越来越复杂的光传播过程。
因此，VR应用只能在图象质量与绘制时间上进行折中，从而往往无法使用户感知到真正的“浸入”。
自然界中的事物是形态各异、千变万化的。
传统的绘制方法无论从理论上还是方法上都无法满足VR系统的要求，因此限制了VR的应用发展。
“除其惯性之外，没有更好的理由再停留在标准的绘制方法上”[Watt98]。
1.2.2 基于图象的建模和绘制另一种可能的选择就是用相片代替传统的几何输入来进行建模和图象合成。
在这种假设下，相片可以有两种用途：一是利用从相片中抽取出的三维信息，重构传统的几何模型。
这其中很多问题可以归结到计算机视觉领域。
另一种可能就是将照片作为系统的输入，消除了以往的建模和绘制过程，而代之以二维的、基于图象的视图重构方法。
这两种途径在IBMR方法中可能同时采用，也可能只选择后者。
本论文将更多地考虑后一种途径，但第五章将介绍一种几何与图象混合的表示和绘制模式。
图形学中利用照片/图象由来已久，典型的例子就是纹理映射技术（Texture mapping）。
为了获得传统绘制技术中难以做到的真实感和细节层次，将真实照片作为模板映射到由几何造型技术创建的模型上和结构上。
另一种广泛采用的技术就是环境映照（Environment map），是指将周围的环境映射到一个有光泽的物体上的过程。
最初使用环境映照是作为光线跟踪的一种廉价替代。
其思想是由于发光物体会反射出它周围的环境，因此可以将这种现象预先计算好存储起来，当绘制该物体时直接用纹理映射的方法来产生那种环境的映射效果，从而避免了光线跟踪的复杂过程。
环境映照中使用的典型环境形状有平面、立方体和球面。
环境映照技术在基于图象的绘制中也将发挥重要作用。
IBMR—基于图象的建模和绘制，顾名思义是指用预先获得的一组图象（合成的或真实的）来表示场景的形状和外观；而新图象的合成则是通过适当地组合原有的图象来实现。
与基于几何的建模和绘制模式相比，IBMR有以下突出的优点：建模容易：不需耗费大量的精力和技巧，因为拍摄照片是比较容易的。
另外，相机这类光捕获设备不仅能直接体现真实景物的外观和细节，而且从照片中还可以抽取出场景的几何特征、对象的运动特征、及物体的反射特征等。
把不同视线方向、不同位置拍摄的照片数据按某种形式组织起来以表示场景，如全景图象（panoramic image）和光场(light field)，这就是IBMR 意义下的所谓建模。
绘制快：不需要复杂的计算，直接从已有的视图中合成新的视图，例如只要根据不同的视线方向映射全景图象相应的部分即可。
整个绘制过程都在二维空间进行，绘制时间不依赖于场景的复杂度，只跟显示分辨率有关。
真实感强：基于图象的方法能真实地反映景物的形状和丰富的明暗、材料及纹理细节，不需要经过额外的光照模拟。
交互性好：由于有绘制速度和真实感的保证，再加之先进的交互设备和反馈技术，使得基于图象的VR有更好的交互性。
另外，基于几何的方法需要建立场景完整的、精确的表达，绘制时也要对整个场景进行计算和存储。
相反，IBMR方法只需要离散的相片采样，绘制时也只要对与当前视点相邻的图象进行处理。
因此后者具有较小的计算开销。
但是，就已有的IBMR方法来看，也存在着很多问题和局限[Xu98]：表示模式：即数据的组织问题。
怎样找到一种简便有效且适合计算机存贮的表示模型，能精确完整地对场景进行编码。
这一点对于完全基于图象的方法是难以做到的。
捕获方法：是用手持相机还是用被精确定位与控制的数控摄像机，图象采样的数量多少、采样模式及样本均匀性等都会影响问题求解的难度和精度。
手持相机价格便宜、灵活，但难以控制采样；数控相机能准确采样，但装置复杂、昂贵，且只适合小的景物。