【2021graphics-01:Week03电脑图学】这个主题主要涉及的是计算机图形学的一个教学单元，可能是课程或研讨会的一部分。在这一周的学习中，学生和专业人士将深入探讨C++编程语言在创建和操纵图形方面的应用。计算机图形学是计算机科学的一个重要分支，它涉及到图像的生成、处理和交互，广泛应用于游戏开发、电影特效、虚拟现实、工程设计等领域。
在C++环境中学习计算机图形学，通常会接触到以下关键知识点：
1. **基本概念**：需要理解基本的计算机图形学术语，如顶点（vertices）、图元（primitives，如点、线段、三角形）、坐标系统、视口变换等。
2. **矩阵与向量运算**：C++中处理图形时，矩阵和向量运算至关重要。它们用于表示几何变换，如平移、旋转、缩放和投影。了解线性代数的基础知识，包括矩阵乘法和逆矩阵，是必要的。
3. **OpenGL或DirectX**：这两个是常用的图形库，用于在C++中实现图形渲染。OpenGL是一个跨平台的API，而DirectX主要用于Windows系统。学习如何设置这些库，创建窗口，以及初始化渲染上下文是初学者的常见任务。
4. **顶点着色器和片段着色器**：现代GPU使用着色器语言（如GLSL或HLSL）来执行计算。顶点着色器处理顶点数据，片段着色器决定像素的颜色。理解这两者的功能和编写相应的着色器程序是核心技能。
5. **几何变换**：学习如何应用旋转、平移和缩放等几何变换，以在3D空间中移动和操作物体。这涉及到矩阵的使用，以及如何组合这些变换。
6. **光照和材质**：理解光照模型，如Phong模型，以及如何模拟表面的反射、折射和阴影。材质属性如颜色、镜面反射、漫反射和透明度也会影响最终图像效果。
7. **纹理映射**：使用2D图像为3D模型增添细节，通过纹理坐标将图像贴合到模型表面。
8. **深度缓冲**：这是解决重叠物体渲染问题的关键技术，确保正确地绘制前景和背景元素。
9. **帧缓冲对象（FBOs）和后期处理**：使用FBO可以实现离屏渲染和后期处理效果，如模糊、抗锯齿和色彩校正。
10. **碰撞检测**：在交互式应用中，检测物体间的碰撞是非常重要的。基础的碰撞检测方法包括轴对齐边界框（AABB）和球体碰撞。
学习这些概念并将其应用到实践中，需要编写和调试C++代码，同时使用图形库提供的函数。通过不断实践和项目开发，可以逐步掌握计算机图形学的精髓，创造出令人惊叹的视觉效果。在实际的学习过程中，可能会使用到如Git这样的版本控制工具，以及如Visual Studio或Code::Blocks这样的C++集成开发环境，以提高开发效率和协作能力。
