【从0到元宇宙】图形学探索笔记

Metaverse 突然很火,

图形学涉及的领域:

  • 游戏 Video Games
  • 模拟 Simulation
  • 设计 Design
  • 字体 Typography(矢量)

【必须】:高等数学(微积分、线性代数)、算法、数据结构
【非必须】:信号处理、数值分析、大学物理(光学)

图形学依赖那些基础学科:

  • 基础数学
  • 力学
  • 信号
  • 美学

图形学包括的内容:

  • 数学计算
  • 物理
  • 渲染
  • 动画

光栅化 Rasterization
曲线曲面 Curves and Meshes
光线追踪 Ray Tracing
动画/模拟 Animation、Simulation

线性代数 Linear Algebra

  • 向量(矢量) Vectors 表示一个方向
  • 向量可以表示一个长度与方向
  • 我们并不关注向量的绝对起始位置

向量基本操作

通过几何的方式来理解,也可以通过数学代数的方式来理解

  • 向量求和

    • 平行四边形法则
    • 三角形法则
  • 向量点积 Dot product
    可以快速算出两个向量的夹角
    可以知道一个向量到另外一个向量的投影

  • 向量插积 Cross product
    计算与原本两个向量都垂直的向量
    可以判定左右
    可以判定内外

矩阵

  • 矩阵的乘积
    其实矩阵并不难
    矩阵没有交换律
    由结合律与分配率

    • 矩阵与向量相乘
  • 矩阵转置

  • 单位矩阵:矩阵与逆矩阵相乘为 单位矩阵(求逆矩阵)

向量点积,向量插积都可以转换为矩阵转换