本文整理了 GAMES101 计算机图形学课程的笔记大纲，方便快速查找和学习相关内容。

基础变换

图形学三大变换

介绍计算机图形学中的三大核心变换：

  • Model 模型变换（缩放、旋转、平移）
  • View 相机变换
  • Projection 投影变换（正交投影、透视投影）
  • 罗德里格斯旋转公式

光栅化

图形学光栅化

光栅化是将三维场景投影到二维屏幕的过程：

  • Viewport 视口变换
  • 三角形渲染离散化
  • 深度测试 Z-Buffer
  • 反走样技术

着色

图形学-Sharding着色

着色是对物体应用不同材质的过程：

  • Blinn-Phong 反射模型（BPR）
  • 着色频率
  • 图形管线
  • 纹理映射

几何

图形学-Geometry几何

几何表示方法和曲线曲面：

  • 隐式表示与显式表示
  • 贝塞尔曲线
  • 贝塞尔曲面

光线追踪

光线追踪是计算机图形学中用于生成逼真图像的重要技术，本课程分为多个部分深入讲解：

图形学-光线追踪（Whitted风格光线追踪）

介绍经典的 Whitted 风格光线追踪：

  • 光线追踪基本原理
  • 光线与面交点计算
  • 光线追踪优化
  • AABB 包围盒

图形学-光线追踪2（辐射度量学）

介绍光的物理量测量：

  • Radiometry 辐射度量学
  • 辐射能（Radiant Energy）
  • 辐射通量（Radiant Flux）
  • 辐射强度、辐照度、辐射亮度

图形学-光线追踪3（渲染方程）

渲染方程是现代光线追踪的理论基础：

  • 反射方程
  • 渲染方程
  • BRDF（双向反射分布函数）
  • 全局光照

图形学-光线追踪4（概率论）

蒙特卡洛方法的数学基础：

  • 随机变量
  • 概率密度函数（PDF）
  • 蒙特卡洛积分

图形学-光线追踪5（路径追踪）

现代光线追踪的核心算法：

  • 路径追踪算法
  • 俄罗斯轮盘赌（Russian Roulette）方法
  • 渲染效率优化

材质和外观

GAMES101笔记-材质和外观

深入讲解材质的表示：

  • BRDF 双向反射分布函数
  • 漫反射系数
  • Manuka 渲染器

动画

计算机动画的原理和实现方法：

图形学-Animation动画

动画基础和关键技术：

  • 关键帧动画
  • Rigging 绑定
  • 质点弹簧系统
  • 粒子系统
  • 物理仿真动画

图形学-Animation动画2

动画的物理仿真：

  • 单质点模拟
  • 常微分方程求解
  • 欧拉方法
  • 刚体模拟
  • 流体模拟

学习建议

建议按照以下顺序学习：

  1. 基础变换 → 理解三维空间到二维屏幕的变换过程
  2. 光栅化 → 了解如何将几何体绘制到屏幕上
  3. 着色 → 学习如何给物体着色
  4. 几何 → 掌握几何表示方法
  5. 光线追踪系列 → 深入学习现代渲染技术（按顺序学习 5 篇文章）
  6. 材质和外观 → 理解材质的物理表示
  7. 动画系列 → 学习物体运动和物理仿真

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