谈及“计算机图形学”，兴许有的人会生出疑惑，还有这个学科？甚至可能很多人会觉得很有距离感，或者和计算机视觉、图像处理等学科混淆。实际上，计算机图形学自诞生到现在已经走过了悠悠半个多世纪了。

此外，如果告诉大家图形学技术是为各种影视特效、三维动画影片、PC及移动端游戏、虚拟现实以及各位常用的照片美化软件提供技术基础一门学科，相信大家都不会再觉得陌生。那么，这个让大家既陌生又熟悉的学科到底是一个怎样的存在呢？计算图形学是一个专业性极强的学科，本次将从通俗易懂的角度去了解了解计算机图形学的过去现在及未来。

计算机图形学的初生

1963年1月，MIT林肯实验室24岁的萨瑟兰完成了关于人机通信的图形系统的博士论文。萨瑟兰引入了分层存储符号的数据结构，开发了交互技术，可以用键盘和光笔实现定位、选项和绘图，还提出了至今仍在沿用的许多图形学的其他基本思想和技术。他在论文中首次使用了计算机图形学“Computer Graphics” 这个术语，证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位。

萨瑟兰的博士论文被认为既是计算机图形学的奠基，也是现代计算机辅助设计之肇始。

但是，在这之前计算机图形技术就已经在实际应用中登场，1958年，一部名为VERTIGO的电影上映，片中一个绿色的螺旋动画从电影角色的眼中缓缓升起。这个在现如今看起来粗糙、简陋的特效却是世界上第一个计算机动画。

计算机图形学的发展

从二十世纪七十年代到现在，计算机图形学经历了标准化建设、算法成型及产业链成型等众多划时代的历史时刻。

七十年代对于计算机图形学来说是一个重要的时代，由于光栅显示器的产生，与之相关的光栅图形学算法在七十年代取得了突破性的进展。现如今业内人员熟知的区域填充、剪裁、消隐等基本图形概念及其配套算法都应运而生，自此计算机图形学进入了第一个兴盛时期。

面对纷繁的行业信息，美国国家标准局（ANSI）提出制定有关标准的基本规则，ACM为此成立了一个图形标准化委员会。诸如计算机图形接口CGI、计算机图形文件标准CGM等文件都是在这一时期出台的。

随着行业标准化建设的推进，计算机图形学的发展走上了发展的高速公路。光反射模型和“漫反射模型+插值”思想也是在这一时期产生。

时间来到二十世纪八十年代，光线追踪算法和辐射度算法在这一时期被提出并加以实际论证，标志着真实感图形的现实算法已趋于成熟。同时期，在硬件研发上，产大规模集成电路的发展为图形学的飞速发展奠定了坚实的硬件基础。计算机图形学依托强大的计算机算力成功破界，广泛并逐渐深入应用于动画、科学计算可视化、CAD/CAM、影视娱乐等多个领域。

进入千禧年后，计算机图形学挺过了互联网泡沫，依旧保持着强大的生命力。在娱乐领域，计算机游戏百花齐放，其中涌现了一大批优质的游戏制造商，如美国艺电（ElectronicArts）、育碧（UBISOFT）等。迪士尼梦工厂和好莱坞也通过运用图形技术为世人带来了超乎想象的视觉盛宴。

计算机图形学的前沿

现阶段计算机图形学仍有许多问题需要解决，这也是研究人员正在寻找最优解的方向。主要有三个方面。

一是获取和建模

主要研究如何有效地构建、编辑、处理不同的三维信息在计算机中的表达，以及如何从真实世界中有效地获取相应的三维信息。这既包括三维几何建模和几何处理这一研究方向，也包含材质和光照建模、人体建模、动作捕捉这些研究课题。

二是理解和认知

主要研究如何识别、分析并抽取三维信息中对应的语义和结构信息。这个方向有很多图形学和计算机视觉共同感兴趣的研究课题，如三维物体识别、检索、场景识别、分割以及人体姿态识别跟踪、人脸表情识别跟踪等。

三是模拟和交互

主要研究如何处理和模拟不同三维对象之间的相互作用和交互过程。这既包含流体模拟和物理仿真，也包含绘制、人体动画、人脸动画等方面的研究

计算机图形学的未来

应用领域的革新和载体设备的革新将会是未来一段时间内从业人员将重点发力的方向。

为了将现有的应用领域再次拓宽并进行发散性延伸；背后的从业人员及研发人员广开视野，从多行业技术入手结合图形学的技术特性与５Ｇ通信技术相结合，采用云计算与线下交互的方法使之服务的对象更为广泛。

在教育领域，视觉传达的方式作为辅助教育的重要组成部分之一，以其利用图形这一易于接受的手段让教学过程更为形象、直观且生动。无论是数学科目中让人挠头的各种图形、地理课上让人难以直观理解的山脉等高线，还是说物理老师粉笔下充满魔性的小滑块运动都能够立体而真实的出现在课堂当中。这对激发学生的学习兴趣以及提高教学效果有着极为重要的意义。

在城市建设与管理方面，智慧城市的发展已是必然，这当中也离不开计算机图形学提供最为重要的基础技术支撑。要做好智慧城市首先要复制这个城市，要管好智慧城市首先要管理好相应城市数据，要想发展智慧城市首先要发展智慧城市的管理中枢。这一切都需要计算机图形学为城市的建设与管理者提供管理工具及管理平台。复制智慧城市需要对城市进行实景建模，管理智慧城市需要将城市信息进行可视化处理，发展智慧城市需要对城市进行实时感知并进行渲染。

为了推动载体设备的发展，在设备的普及和社会中的存量设备性能两个方面需要重点考虑。与专业的科研机构及大型企业相比，大量的使用人群甚至民营中小型企业、公司使用的设备在性能及设备拓展方面与实际需要还存在差距，这当中又以社会存量巨大的移动设备为最。

移动终端受限于体积及使用环境等方面的限制，算力严重不足，往往只能进行边缘计算等非核心运算，计算机图形学的拓宽与延伸需要将弱终端纳入体系内。随着硬件设备的革新与图形引擎的迭代/重新开发，弱终端必将在未来大放异彩。

计算机图形学从诞生之初就注定了世界将从图形领域被再创造，尽管目前来还处于较为直接的数字孪生阶段，但人类的想象是无穷的。虚拟与现实在未来不再界限明晰，现实中难以长存或者已不复存在的事物并不代表不可存在。试想，梦回大唐不夜城与李白对饮，闲逛于侏罗纪与霸王龙赛跑这都可通过计算机图形学去实现。甚至说家装不再是实体，墙壁就是你灵感的落脚点，告别单一的墙漆/墙纸，让孩子天马行空的想象力去装扮你的家园。

粒界科技的诞生与成长，既是时代的产物也是改变时代的先行者，找到图形学的源动力并发展属于自己的源动力，用后浪之躯推动前浪的走向，用图形引擎的澎湃动力去影响图形学的发展。

总而言之，言而总之。计算机图形学的前世今生都离不开创新二字，粒界科技在浪潮之中深明协同共生的道义，扎根技术的底层，向上创新向上生长才能做到守正出奇。