node框架做网站,做问卷的网站好,外贸建英文网站的重要性,大丰专业做网站的公司来源#xff1a;AI科技评论摘要#xff1a;清华 AMiner 团队近日发布新一期研究报告——《计算机图形学研究报告》#xff0c;报告全文共 53 页#xff0c;从概念、技术、人才、会议、应用及相应趋势详细介绍了计算机图形学的相关内容。报告内容速览概述篇#xff1a;计算… 来源AI科技评论摘要清华 AMiner 团队近日发布新一期研究报告——《计算机图形学研究报告》报告全文共 53 页从概念、技术、人才、会议、应用及相应趋势详细介绍了计算机图形学的相关内容。报告内容速览概述篇计算机图形学概念 / 发展历史 / 中国计算机图形学发展/ 著名公司技术篇计算机图形学总体框架 / 研究内容/ 相关技术算法人才篇 领军人物 / 中坚力量/ 青年学者会议篇 在各地举办的会议应用篇计算机图形学在各个领域的应用趋势篇计算机图形学的发展趋势1 概述篇1.1 计算机图形学概念1什么是计算机图形学Computer Graphics 关于计算机图形学的定义众说纷纭。IEEE 对计算机图形学的定义为Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer。国际标准化组织 ISO 将计算机图形学定义为计算机图形学是一门研究通过计算机将数据转换成图形并在专门显示设备上显示的原理方法和技术的学科。它是建立在传统的图学理论、应用数学及计算机科学基础上的一门边缘学科。总而言之计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学科这里的图形是指三维图形的处理。2相关概念辨析表1 图形和图像辨析计算机图形学 图像处理 计算机视觉 计算机图形学computer graphics的基本含义是使用计算机通过算法和程序在显示设备上构造图形。图形是人们通过计算机设计和构造出来的不是通过摄像机、扫描仪等设备输入的图像。这里的图形可以是现实中存在的图形也可以是完全虚拟构造的图形。以矢量图的形式呈现更强调场景的几何表示记录图形的形状参数与属性参数。例如工程图纸 (drawing)其最基本的图形单元是点、线、圆/弧等其信息包含图元的几何信息与属性信息 (颜色、线型、线宽等显式属性和层次等隐式属性)。图像处理image processing则是研究图像的分析处理过程图像处理研究的是图像增加、模式识别、景物分析等研究对象一般为二维图像。图像以点阵图形式呈现并记录每个点的灰度或色彩。例如照片、扫描图片和由计算机产生的真实感和非真实感图·形等最基本的图像单元pelspicture elements是点—像素pixel其信息实际上是点与它的属性信息 (颜色、灰度、亮度等)。计算机视觉computer vision包括获取、处理、分析和理解图像或者更一般意义的真实世界的高维数据方法它的目的是产生决策形式的数字或者符号信息。计算机图形学和计算机视觉是同一过程的两个方向。计算机图形学将抽象的语义信息转化成图形计算机视觉则从图形中提取抽象的语义信息图像处理研究的则是一个图像或一组图像之间的相互转化和关系与语义信息无关。下表从输入和输出的角度对三者的区别进行辨析表2 图像处理计算机视觉计算机图形学对比计算机图形学输入的是对虚拟场景的描述通常为多边形数组而每个多边形由三个顶点组成每个顶点包括三维坐标、贴图坐标、RGB 颜色等。输出的是图像即二维像素数组。计算机视觉输入的是图像或图像序列通常来自相机、摄像头或视频文件。输出的是对于图像序列对应的真实世界的理解比如检测人脸、识别车牌。图像处理输入的是图像输出的也是图像。Photoshop 中对一副图像应用滤镜就是典型的一种图像处理。常见操作有模糊、灰度化、增强对比度等。尽管三者所涉及的都是运用计算机来处理对象但是长期以来却是属于不同技术领域近些年来随着多媒体技术、计算机动画以及三维数据场显示技术等的迅速发展计算机图形学、图像处理和计算机视觉结合日益紧密并且相互渗透。例如三维游戏为了增加表现力会叠加全屏的后期特效原理就是数字图像处理只是将计算量放在了显卡端计算机视觉对需要识别的照片进行预处理也是运用了数字图像处理技术最明显的是增强现实AR用数字图像处理技术进行预处理用计算机视觉技术进行跟踪物体的识别与姿态获取用图形学技术进行虚拟三维物体的叠加和显示。1.2 计算机图形学发展历史图 1 计算机图形学发展历史20 世纪 50 年代1950 年美国 MIT 的旋风一号whirlwind I计算机配备了世界上第一台显示器——阴极射线管CRT来显示一些简单的图形使得计算机摆脱了纯数值计算的单一用途能够进行简单的图形显示从此计算机具有了图像显示功能但是还不能对图形进行交互操作这时的计算机图形学处于准备和酝酿时期并称之为「被动式」图形学。50 年代末期MIT 的林肯实验室在「旋风」计算机上开发 SAGESemiAutomatic Ground Environment System空中防御体系。SAGE 于 1957 年投入试运行已经能够将雷达信号转换为显示器上的图形并具有简单的人机交互功能操作者使用光笔点击屏幕上的目标即可获得敌机的飞行信息这是人类第一次使用光笔在屏幕上选取图形。1959 年麻省理工学院林肯实验室第一次使用了具有指挥和控制功能的 CRT「被动式」图形学开始迈向交互式计算机图形学。20 世纪 60 年代1962 年美国 MIT 林肯实验室的 Ivan E.Sutherland 发表了一篇题为「sketchpad一个人机交互通信的图形系统」的博士论文首次使用了「Computer Graphics」这一概念证明了交互式计算机图形学是一个可行的、有应用价值的研究领域从而确立了计算机图形学正式成为一个独立学科的分支。1968 年 Ivan E. Sutherland 又发表了《头戴式三维显示器》的论文在头盔的封闭环境下利用计算机成像的左右视图匹配生成立体场景使人置身于虚拟现实中。Ivan E. Sutherland 为计算机图形学技术做出了巨大的贡献被称作计算机图形学的开山鼻祖1988 年 Ivan E. Sutherland 被授予 A.M 图灵奖。并且这一时期光栅图形学算法开始萌芽。图 2 Ivan E. Sutherland20 世纪 70 年代图形学在这一时期进入了兴盛期光栅图形学算法迅速发展区域填充、裁剪、消隐等概念及其相应算法纷纷被提出实用的 CAD 图形系统也开始出现。除此之外真实感图形学和实体造型技术的产生也是 70 年代计算机图形学的两个重要进展。1970 年 J. Bouknight 在 ACM 上发表论文提出了第一个光反射模型指出物体表面朝向是确定物体表面上一点光强的主要因素并用 Lambert 漫反射定律计算物体表面上各多边形的光强对光照射不到的地方用环境光代替。1971 年 Henri Gouraud 在 IEEE Trans.Computer 上提出被称为 Gouraud 明暗处理的「漫反射模型插值」思想对多面体模型用漫反射模型计算多边形顶点的光亮度再用增量法插值计算多边形的其他内部点。1975 年 Phong 在 ACM 上发表论文提出了著名的简单光照模型「Phong 模型」Phone 模型虽然只是一个经验模型但其真实度已经达到了较好的显示效果。这些都是真实感图形学最早的开创性工作。从 1973 年开始相继出现了英国剑桥大学 CAD 小组的 Build 系统、美国罗彻斯特大学的 PADL-1 系统等实体造型系统这些都为 CAD 领域的发展做出了重要贡献。70 年代图形软件标准化程度提高1974 年ACM SIGGRAPH「与机器无关的图形技术」的工作会议的召开提出了图形软件标准化问题ACM 成立图形标准化委员会制定「核心图形系统」core graphics systemISO 发布 CGI、CGM、GKS、PHIGS 一系列的图形标准其中 19777 年的 CKS 是 ISO 批准的第一个图形软件标准软件是一个二维图形软件标准1986 年ISO 公布了程序员级的分层结构交互图形系统 PHIGS这是一些非官方的图形软件广泛应用于工业界并成为事实上的标准PHIGS 是对 CKS 的扩充增加的功能有对象建模、彩色设定、表面绘制和图形管理等。伺候 PHIGS 的扩充成为 PHIGS1988 年的 CKS3D是 ISO 批准的第二个图形软件标准软件是一个三维图形软件标准。20 世纪 80 年代以后出现了带有光栅扫描显示器的微型计算机和图形工作站极大的推动了计算机图形学的发展如 Machintosh、IBM 公司的 PC 及其兼容机Apollp、Sun 工作站等。随着奔腾 III 和奔腾 IV 系列 CPU 的出现计算机图形软件功能一开始部分地由硬件实现。高性能显卡和液晶显示屏的使用高传输率大容量硬盘的出现特别是 Internet 的普及使得微型计算机和图形工作站在运算速度、图形显示细节上的差距越来越小这些都为图形学的飞速发展奠定了物质基础。1980 年 Turner Whitted 提出了光透视模型并第一次给出光线跟踪算法的范例实现了 Whitted 模型1984 年美国 Cornell 大学和日本广岛大学的学者分别将热辐射工程中的辐射度算法引入到计算机图形学中用辐射度的方法成功地模拟了理想漫反射表面间的多重漫反射效果。以上二者的提出标志着真实感图形的显示算法已逐渐成熟。80 年代中期以后超大规模集成电路的发展计算机运算能力的提高图形处理速度的加快促使了图形学各个研究方向都得到了充分发展和广泛的应用。20 世纪 90 年代以后微机和软件系统的普及使得图形学的应用领域日益广泛计算机图形学朝着标准化、集成化和智能化的方向发展多媒体、人工智能、计算机可视化、虚拟现实等分支蓬勃发展三维造型也获得了长足发展。ISO 公布的图形标准越来越精细更加成熟。这是存在着一些事实上的标准如 SGI 公司开发的 OpenGL 开放式三维图形标准微软公司为 PC 游戏开发的应用程序接口标准 DirectX 等Adobe 公司 Postscript 等均朝着开放式、高效率的方向发展。1.3 中国计算机图形学发展中国的计算机图形学发展最早可以追溯到 20 世纪 80 年代末期清华大学、浙江大学等率先开始了对计算机图形学技术的研究但是由于经济发展程度以及对外开放程度等原因绝大多数的学校和个人都没有机会接触计算机图形学计算机图形学此时在中国处于萌芽阶段。1990 年-1998 年间图形学在中国迎来了发展。中国图形学专家在贝塞尔曲线、非均匀有理 B 样条曲线以及计算机真实感图形渲染算法方面都取得了一定的成绩。比如邵敏之教授和朱一宁教授分别在 1988 年和 1990 年成功采用辐射度算法在封闭空间中绘制出了真实感很强的图像浙江大学 CADCG 国家重点实验室开发出中国自己的虚拟现实系统——CAVE这套系统依靠高性能计算机同步产生同一场景相邻视域内的四幅画面并分别投影到大屏幕上通过液晶眼镜产生立体视觉效果。这些成就都表明中国的计算机图形学发展已经取得了一定的成果。1998 年至今中国计算机图形学逐渐走入了正轨。中国计算机图形学行业的分工以及产业结构日益专业化、标准化、商业化和智能化。国内不断有新的动画算法和渲染算法理论被提出不断有论文入选 SIGGRAPH各大高校纷纷开设图形学课程一批具有自主版权的二维绘图软件和三维 CAD 商品化软件进入市场。近年来随着我国改革开放的不断深化以及各项方针政策的落实科学技术得到了广泛的发展应用计算机图形学的理论和技术迅速发展并取得了可喜的成果。在硬件方面我国研制出多种系列和型号的绘图机、数字化仪和图形显示器其技术指标居国际先进水平具有高分辨率的光栅图形显示器、全色的图形图像处理卡、国际上广泛应用的 Sun SPANC 系列工作站、HP 9000/800 系列工作站等在我国也有定点工厂生产鼠标等交互设备也已在国内生产。1.4 计算机图形学著名公司欧特克公司 欧特克股份有限公司AutodeskInc为财富杂志票选全球前 1000 大企业更为杂志内 100 强之公司企业均使用其产品和服务。欧特克一直致力于用户的创意实现并在 2009 年于全球突破拥有超过 900 万用户提供制造业、传媒暨娱乐、地理信息空间、汽车与交通运输业、建筑、工程与施工以及无线数据服务等领域行业的全球顶尖软件和服务之企业。欧特克系由约翰·沃克等人在 1982 年建立。在美国的马林县设有多个分公司且在全球拥有 16 家研发中心超过 3000 名研发人员而目前则以圣拉菲尔为总部。其中位于中国上海的欧特克中国研究院是欧特克全球最大的研发机构拥有超过 1500 名研发人员欧特克每年的研发投入基本维持在全球总收入的 20% 的比例。纵观历史欧特克从过去 2D 设计到现在的 3D 建模从数字化原型DP、建筑信息模型BIM到在过去十四年历届奥斯卡最佳视觉特效奖全部获奖视频的数字娱乐创作解决方案DEC欧特克提供数字化设计领域中广泛且强大的产品组合。工业光魔 工业光魔Industrial Light and MagicILM是著名的电影特效制作公司。乔治·卢卡斯George Lucas于 1975 年创建该公司、并参与第一部《星球大战》Star Wars的特效制作到今天工业光魔已经为多达 300 多部影片提供了视觉特效制作服务。工业光魔的奇迹并不局限于在很多影片中创造的许多惊人的 CG 和视觉效果更在于它开创了一个电影特效行业的新时代迄今为止ILM 获得过 15 次奥斯卡最佳视觉效果奖。时至今日工业光魔公司依然代表着当今世界电影特效行业顶尖的制作水准取得的技术成就更是无出其右。工业光魔是卢卡斯影业公司的子公司总部位于加利福尼亚州旧金山市的莱特曼数码艺术中心2012 年沃特·迪士尼公司以 40.5 亿美元收购卢卡斯影业此次收购包括了卢卡斯影业旗下的所有子公司工业光魔也在其中《星球大战》《加勒比海盗》《变形金刚》《哈利波特》《冒牌天神》等系列电影的特效都与工业光魔有关。Oculus Facebook2014 年 7 月宣布以 20 亿美元的价格收购 Oculus被外界视为 Facebook 为未来买单的举措。2015 年 1 月Oculus 周一在圣丹斯电影节上宣布已组建了一个名为「故事工作室」Oculus Story Studio的内部实验室以创作虚拟现实版本的电影。Facebook 于 2017 年 5 月份宣布关闭 Oculus Story Studio 故事工作室以重新分配资源通过投资的方式继续资助虚拟现实影视内容。Oculus 成立于 2012 年当年 Oculus 登陆美国众筹网站 kickstarter总共筹资近 250 万美元2013 年 6 月Oculus 宣布完成 A 轮 1600 万美元融资由经纬创投领投。Facebook 在 2014 年 7 月宣布以 20 亿美元的价格收购 Oculus被外界视为 Facebook 为未来买单的举措。在 Facebook 看来Oculus 的技术开辟了全新的体验和可能性不仅仅在游戏领域还在生活、教育、医疗等诸多领域拥有广阔的想象空间。对于虚拟现实技术的态度Facebook 已经用行动证明自己的观点其抢购 Oculus 背后的野心已昭然若揭「攻」可做虚拟现实领域的「苹果」「守」可为下一个社交时代做准备。Base FX 是一家电影后期视觉特效和动画公司2010 年公司凭借在 HBO 迷你剧集《太平洋战争》中的特效制作获得第 62 届艾美奖最佳视觉特效奖2011 年公司凭借为 HBO 制作的《海滨帝国》再度赢得艾美奖最佳视觉特效奖2014 年公司凭借为 Starz 制作的《黑帆》第三次赢得艾美奖最佳视觉特效奖。公司成立于 2006 年总部位于北京特效制作和项目管理团队位于北京、无锡、厦门和洛杉矶并在大厂建立了培训基地。截至 2015 年 3 月公司现已完成了 130 余部国内外的影视特效制作如《美国队长 2》、《变形金刚 4》、《环太平洋》、《狼图腾》、《王的盛宴》、《金陵十三钗》、《赵氏孤儿》、《四大名捕》等。2012 年 5 月底Base FX 正式与工业光魔展开战略合作进行好莱坞项目的特效制作。2015 年 5 月 20 日在第五届北京国际电影节上Base FX 发起成立了中国影视后期产业联盟CPPA皮克斯 皮克斯动画工作室Pixar Animation Studios是一家位于加州爱莫利维尔市的计算机动画制片厂。该公司制作计算机三维软件如用于影视效果制作并匹配自家制定的 RenderMan 规范的三维渲染软件包——PRMan。皮克斯的前身是卢卡斯影业于 1979 年成立的的计算机动画部。1986 年苹果公司联合创始人史蒂夫·乔布斯收购了卢卡斯的计算机动画部成立了皮克斯动画工作室。2006 年皮克斯被迪士尼以 74 亿美元收购成为华特迪士尼公司的一部分乔布斯亦因此成为迪士尼的最大个人股东。截至 2018 年皮克斯共发布了 20 部动画长片第一部是 1995 年的《玩具总动员》最近的一部是 2018 年的《超人总动员 2》。皮克斯的 20 部作品都获得了好评与商业上的成功这些作品都获得了 CinemaScore 至少「A-」的评价该公司也制作一些动画短片。截至 2017 年 12 月该公司的所有作品在全世界累计获得了 115 亿美元的票房平均每部电影获得 6.08 亿美元。皮克斯电影都曾进入电影票房收入前五十名其中《海底总动员》与《玩具总动员 3》一直保持在前五十名《玩具总动员 3》在全球获得了十亿美元票房。PPT版本报告https://static.aminer.cn/misc/article/cg-p.pdf word版本报告https://static.aminer.cn/misc/article/cg.pdf未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能互联网和脑科学交叉研究机构。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
