電腦圖形學研究領域分哪些

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電腦圖形學各個領域的目標或許不同，但最終的形式都是渲染(即繪製)在二維的顯示裝置上的映像。下面是一個簡單（可能並不完全）的分類：

?電腦圖形學-領域及分支：

?1 繪製1.1 真實感繪製(非即時)1.1.1 光線追蹤(Ray-tracing)1.1.2 全域光照(Global Illumination)......1.2 即時繪製1.2.1 Shading(BRDF, Programmable Shading等)1.2.2 紋理(Texture Synthesis, 反走樣, 採樣等)1.2.3 陰影和環境光線照(Ambient Occlusion, Shadow Volume等)1.2.4 基於映像的演算法(HDR, Depth of Field, Motion Blur等)1.2.5 光照演算法(PRT, 球面諧波(Spherical Harmonic)等)......

?2 建模2.1 曲面/曲線(Bézier曲線, B樣條(B-Spline), 細分曲面(Subdivision Surface/Tessellation))2.2 網格(Mesh)及形變(Morphing)2.3 模型修複及重建(電腦視覺交叉方向)......

?3 物理類比3.1 剛體碰撞類比3.2 流體類比(煙 火 水)3.3 柔體類比(布料 頭髮 皮膚 橡膠等)......

?4 動畫4.1 主要畫面格技術(keyframe)4.2 基於物理的動畫(Human motion capture, character animation等)......

?5 科學計算可視化5.1 標量場可視化(Isosurface和體繪製 Raycasting等)5.2 向量場可視化(Flow visualization等)5.3 資訊可視化(如Social-Network Link Graph等)......

?6 延展和相關領域6.1 圖形硬體和GPU Computing(利用GPU進行普適的並行計算)6.2 計算攝影學Computational Photography(影像處理和圖形學的結合)6.3 電腦視覺Computer Vision(是電腦圖形學的逆向學科 如何從二維映像和視頻中提取三維空間資訊和內容理解)6.4 大規模資料分析(大規模資料的可視化及物理類比 如天氣 洋流 社交網路資訊等)6.5 遊戲引擎(是即時繪製+建模+物理類比+動畫的集合體)6.6 電影動畫及特效(是真實感繪製+建模+物理類比+動畫+電腦視覺等的集合體)6.7 編譯器及編程模型(GPU Shading Language語言設計及並行編程模型)......

?參考資料：[

1] Real-Time Rendering, Third Edition

?[2] Physical-based Rendering, Second Edition

?[2] The Visualization Hand Book

?這個分類一定還不夠完全，歡迎各位同仁指出不完備之處。不過提問者可以通過上面的表大概瞭解圖形學的研究內容。至於未來的發展趨勢，我個人從事的圖形硬體和並行計算我認為是一個很有前景的方向。另外幾乎在每個我所列出的領域內都有迷人而艱難的未解決的問題。在圖靈獎曆次獲獎者中，和電腦圖形學唯一相關的就是圖形學之父Ivan Sutherland。所以說，電腦圖形學是一個相當年輕的學科，會有很光明的發展前途。我會在下面列出一些曾經協助過我的參考資料和一些領域的教授頁面/軟體資源以 1)供提問者進一步擷取資訊 2)展示圖形學的迷人之處：

?[1] 一篇極好的介紹球面諧波的教程：http://www.cs.columbia.edu/~cs4162/slides/spherical-harmonic-lighting.pdf

[2] Gatech教授Karen Liu 主要研究動畫技術：http://www.cc.gatech.edu/~karenliu/Home.html

[3] TAMU教授Jin-xiang Chai 動畫技術：http://faculty.cs.tamu.edu/jchai/

[4] Cornell教授Doug L. James 物理類比：http://www.cs.cornell.edu/~djames/

[5] Stanford教授Ron Fedkiw 物理類比：http://physbam.stanford.edu/~fedkiw/

[6] 物理類比的一篇Siggraph課程：http://www.matthiasmueller.info/realtimephysics/

[7] 微軟的Hugues Hoppe 模型+紋理：http://research.microsoft.com/en-us/um/people/hoppe/

[8] Caltech應用幾何實驗室：http://www.geometry.caltech.edu/geo.html

[9] 浙江大學GAPS實驗室：http://www.gaps-zju.org/

[10] 清華大學胡事民教授實驗室： http://cg.cs.tsinghua.edu.cn/

[11] 中科院深先所陳寶權教授： http://web.siat.ac.cn/~baoquan/

[12] UC Davis教授John Owens(我的導師:-)，GPU Computing：http://www.ece.ucdavis.edu/~jowens/

[13] GPU Gems 1/2/3: http://developer.nvidia.com/content/gpu-gems-part-i-natural-effects

http://developer.nvidia.com/node/17

 http://developer.nvidia.com/content/gpu-gems-3

[14] Pixar的Renderman頁面： https://renderman.pixar.com/

[15] 國內最好的開源遊戲引擎(作者是MSRA的龔敏敏)： http://www.klayge.org/

[16] 最適宜學習引擎結構的遊戲引擎OGRE： http://www.ogre3d.org/

[17] 個人認為最好的開源的基於物理的真實感繪製引擎LuxRender: http://www.luxrender.net/en_GB/index

[18] 圖形學界最無私的奉獻者Ke-sen Huang的首頁，包含曆次重要圖形學會議所有可公開下載論文及資料連結 向他致敬：http://kesen.realtimerendering.com/

 另外，上面提到的三本教材也值得一讀。希望提問者能享受圖形學的學習，儘快找到研究方向並作出好的成果。個人認為在擁有資料採礦背景的前提下，提問者可以嘗試在大規模資料分析和可視化或電腦視覺領域尋找感興趣的方向，我個人有如下推薦：[1] 社交網路分析 http://en.wikipedia.org/wiki/Social_network_analysis

[2] 基于海量網路照片的3D 模型重建http://www.cs.cornell.edu/~snavely/courses/phototour_im2gps/index.html

 http://phototour.cs.washington.edu/

 photosynth是微軟的一個項目，看看埃菲爾鐵塔的例子：http://photosynth.net/view.aspx?cid=be06fae6-bda7-4e91-aea3-d214fb4508e7

 [3] 胡事民老師的一個非常聰明的項目，Sketch2photo：http://cg.cs.tsinghua.edu.cn/montage/main.htm

 

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