課程簡介：

本課程將全面而系統(tǒng)地介紹現(xiàn)代計算機圖形學的四大組成部分：（1）光柵化成像，（2）幾何表示，（3）光的傳播理論，以及（4）動畫與模擬。每個方面都會從基礎原理出發(fā)講解到實際應用，并介紹前沿的理論研究。通過本課程，你可以學習到計算機圖形學背后的數(shù)學和物理知識，并鍛煉實際的編程能力。

顧名思義，作為入門，本課程會盡可能的覆蓋圖形學的方方面面，把每一部分的基本概念都盡可能說清楚，讓大家對計算機圖形學有一個完整的、自上而下的全局把握。全局的理解很重要，學完本課程后，你會了解到圖形學不等于OpenGL，不等于光線追蹤，而是一套生成整個虛擬世界的方法。從本課程的標題，大家還可以看到“現(xiàn)代”二字，也就是說，這門課所要給大家介紹的都是現(xiàn)代化的知識，也都是現(xiàn)代圖形學工業(yè)界需要的圖形學基礎。

本課程與其它圖形學教程還有一個重要的區(qū)別，那就是本課程不會講授OpenGL，甚至不會提及這個概念。本課程所講授的內(nèi)容是圖形學背后的原理，而不是如何使用一個特定的圖形學API。在學習完這門課的時候，你一定有能力自己使用OpenGL寫實時渲染的程序。另外，本課程并不涉及計算機視覺、圖像視頻處理、深度學習，也不會介紹游戲引擎與三維建模軟件的使用。

具體課程內(nèi)容請參見課程大綱:http:///intro-graphics。

教師簡介：

閆令琪，博士，加州大學圣芭芭拉分校（UCSB）助理教授。閆令琪教授于2013年在清華大學獲得學士學位，并于2018年在加州大學伯克利分校（UCB）獲得博士學位。他的主要研究方向是真實感圖形渲染（舊稱繪制），具體請參考學術主頁：https://sites.cs./~lingqi/。簡而言之，閆令琪教授目前有三個成就：（1）在圖形渲染領域，他保持著博士期間（5年）以第一作者身份發(fā)表7篇SIGGRAPH系列論文的最高紀錄（SIGGRAPH，SIGGRAPH Asia，Transaction on Graphics）；（2）他的博士論文于2019年獲得SIGGRAPH最佳博士論文獎，并得到官方盛贊“每章都可以作為一篇獨立的博士論文”；（3）他的科研成果被直接應用于工業(yè)界，如影片《猩球崛起3：終極之戰(zhàn)》與《獅子王2019》，以及與 NVIDIA 合作推動了實時光線追蹤技術的產(chǎn)生；（4）在本課程的第一節(jié)課上，大家會了解到第四點也是最重要的一點：）

直播方式：

GAMES虎牙直播間webinar.

課程需求：

【必須】：高等數(shù)學（微積分、線性代數(shù)）、算法、數(shù)據(jù)結構

【非必須】：信號處理、數(shù)值分析、大學物理（光學）

課程安排：

【課時】：共安排20節(jié)課，每節(jié)一小時，每周兩節(jié)，安排在北京時間周二和周五上午10:00-11:00，2020年2月11日開始

【作業(yè)（非必須）】：共7次小作業(yè)，1次大作業(yè)，全部是編程任務，會提供代碼框架。作業(yè)不作強制要求，自愿完成

【考試】：無考試安排

【其它】：中文授課，英文課件，采用直播互動形式，以輕松愉快為主，每課結束當天會放出錄像

教材：

【非必須】：Steve Marschner and Peter Shirley, “Fundamentals of Computer Graphics”, 第三版或更新版本。很遺憾中文版應該只有第二版，大家也可以對照著看。不過英文版寫得非常好，淺顯易懂，所以應該并無太大問題

課程大綱（暫定）：

【1】：計算機圖形學概述

【2】：向量與線性代數(shù)

【3】：基礎變換（二維）

【4】：基礎變換（三維）

【5】：三維到二維變換（模型、視圖、投影）

【6】：光柵化（離散化三角形）

【7】：光柵化（深度測試與抗鋸齒）

【8】：著色（光照與基本著色模型）

【9】：著色（著色頻率、圖形管線、紋理映射）

【10】：幾何（基本表示方法）

【11】：幾何（曲線與曲面）

【12】：幾何（前沿動態(tài)）

【13】：光線追蹤（基本原理）

【14】：光線追蹤（加速結構）

【15】：路徑追蹤與光的傳播理論

【16】：復雜外觀建模與光的傳播、實時光線追蹤（前沿動態(tài)）

【17】：相機、透鏡與光場

【18】：顏色與感知

【19】：動畫與模擬（基本概念、逆運動學、質點彈簧系統(tǒng)）

【20】：物質點法（前沿動態(tài)）

助教征集：

本課程誠征志愿者助教，暫定4人，主要工作為發(fā)布消息、提供作業(yè)框架、批改作業(yè)、答疑解惑。助教需要有圖形學基礎，最好參與過圖形學相關的科研課題。如果有導師則需要得到導師同意。考慮到時間緊迫，請有意的同學立刻聯(lián)系我們的技術秘書。聯(lián)系方式為：chenlinghao@zju.edu.cn或jtdong@zju.edu.cn。閆令琪教授之后會與大家討論安排。如助教工作表現(xiàn)出色，可以獲得閆令琪教授指導科研項目的機會。  

其它：

如果同學們對本文有任何疑問或者建議，歡迎留言！在課程開始之后也歡迎大家提出寶貴的意見建議！另外，本課程是閆令琪教授在UCSB所講授的CS180課程的中文版（以及內(nèi)容加強版），其中很大一部分內(nèi)容來自于UCB的Ren Ng教授和UCSD的Ravi Ramamoorthi教授。大家的建議也會被總結并反饋到這兩位老師。謝謝大家對計算機圖形學的發(fā)展作出的貢獻！