電腦圖像

電腦圖像（粵音：din6 nou5 tou4 zoeng6；英文：computer graphics，簡稱 CG）係指運用電腦整出嚟嘅圖像或者影片。呢啲圖像有好多各式各樣嘅用途，例如用嚟整電影同電子遊戲等嘅影視娛樂作品、用嚟處理由現實世界探測到嘅影像、又或者喺科研上將一啲理論所模擬嘅現象呈現出嚟呀噉。

猶他茶壺；呢個 3D 模型喺電腦圖像學當中成日俾人攞嚟做例子。

用 Blender 軟件整嘅一個 3D 模型；個模型係一隻黑猩猩塊面。

一幅用電腦畫、有三條軸嘅立體坐標圖；幅圖將一啲數據呈現出嚟，等研究者唔使齋靠睇啲數字，亦都方便佢哋發表研究結果俾人睇。

整電腦圖像大致上涉及以下嘅工作：

• 如果係 2D 嘅圖像，噉部電腦要以某啲方式記住幅圖，通常嘅做法係，幅圖嘅每一點都有一柞數字俾部電腦記住，而柞數字就代表咗嗰點「乜嘢色」同埋「有幾光」等嘅資訊；
• 如果係 3D 模型，噉部電腦要以某啲方式記住個模型嘅樣，例如個模型每隻角都有柞數字俾部電腦記住，數字表達佢個坐標位置，然後每兩隻角之間有數字表達佢哋之間「有冇表面」同埋「塊表面乜嘢色」等嘅資訊；
• 幾何變換喺整電腦動畫嗰陣會用到：部電腦會用一啲算式計出幅圖像或者個立體模型要點郁，達到某啲視覺效果。例：假想幅圖喺熒光幕中心點，佢會有個坐標值，然後下一刻部電腦將幅圖嘅 X 坐標值（打橫坐標值）加 40 個像素－就會令到幅圖向右手邊跳 40 像素（喺實際應用上，通常 X 坐標值愈右愈大）。

電腦圖像呢家嘢係喺 1960 年嗰時由美國圖像設計師威廉·費他同佢嘅同事搞起嘅。及後電腦圖像大幅度噉改革咗好多行業，好似係電子遊戲產業呢個大行業，就係因為有電腦圖像先至搞得成嘅，而拍戲同圖像設計等嘅領域亦都因為電腦圖像嘅技術而多咗好多花款。到咗廿一世紀，電腦圖像學經已係電腦科學上相當有影響力嘅一個子領域，大學同技術學院嘅電腦科學基礎課程基本上實會教電腦圖像嘅相關知識，而且科技界仲出咗好多專化嘅硬件同軟件幫手整電腦圖像。

基礎

一個人腦嘅立體模型

睇埋：幾何學同電腦圖像學

最廣義嚟講，電腦圖像呢隻詞可以包嗮所有「用電腦整出嚟但係又唔係字或者聲嘅嘢」，多數包括咗以下呢幾樣：

• 用電腦呈現同埋操作嘅影像；
• 用嚟整同操作影像嘅電腦技術；
• 電腦圖像學，專門研究點樣用數碼方式合成同操控視像資訊嘅電腦科學子領域。

到咗廿一世紀，第一同第二意義上嘅電腦圖像周圍都係，喺電視、報紙、各種嘅大眾媒體同埋醫療上嘅程序都會用到，而喺科研上一幅整得靚嘅電腦圖像可以用嚟清楚噉表達啲數據，令到啲數據更加容易明同詮釋，而且又可以用嚟將研究緊嘅現象以視覺形式呈現出嚟。因為電腦圖像咁有經濟價值，社會對識整電腦圖像嘅人才嘅需求開始提升，而電腦圖像學亦都變成咗電腦科學一個好緊要嘅子領域。喺廿一世紀頭，電腦圖像學嘅發展仲勁到開始有咗一啲子領域，好似係科學視覺化噉，就專門研究點樣有效同準確噉用電腦圖像模擬現實世界嘅現象，例如係建築物、天氣同人體呢啲嘢嘅視像化。

運算步驟

睇埋：Processing

顯示電腦圖像嘅過程大致上可以想像成噉嘅演算法：

1. 設定背景嘅影像；
2. 計算下一刻嘅影像大致上係點嘅，包括「嗰一刻每件物件喺乜嘢位置」、（如果係 立體嘅話）「光源喺邊」、（如果係 3D 嘅話）「鏡頭喺邊」呀噉；
3. 基於步驟 2 所得嘅資訊，計算喺下一刻，畫面嘅每一點應該係乜嘢色水；
4. 將步驟 3 嘅計算結果傳去個熒光幕嗰度，等個熒光幕將個影像顯示俾個用家睇；
5. 返去步驟 2，直至用家叫部電腦收工為止。

好似係以下呢段簡單嘅 Processing 源碼噉（Processing 係一種專門用嚟整電腦圖像嘅程式語言）：

float y = 100; // 設 y 呢個變數值做 100。
 
void setup() { // 喺 processing 當中，setup(){} 包括嘅碼淨係會喺個程式開始嗰陣運行一次。呢個係步驟 1。
  size(640, 360);  // 設定幅圖嘅大細做 640 x 360 粒像素。
  stroke(255);     // 設筆觸做白色（255 代表白色）。
  
  y = height * 0.5; // 設 y 做幅圖嘅高度嘅一半。
}

void draw() { // 喺 processing 當中，draw(){} 包括嘅碼會係噉重複運行直到個程式結束為止。呢個係步驟 2。
  background(0);   // 將背景設做黑色（0 代表黑色），呢個黑色背景會遮嗮一切之前畫落嘅嘢。
  line(0, y, width, y);  // 喺 (0,y) 同 (width,y) 呢兩點之間畫一條線，線嘅色水同筆觸嘅一樣。
  
  y = y - 1; // 將 y 嘅數值下降 1。
  if (y < 0) { 
    y = height; 
  } // 如果 y 跌到變咗做負數，將佢設做等如幅圖嘅高度。
  // 步驟 3 同 4 喺 processing 當中被省略咗。
} 
// 以上嘅碼會造出一幅背景係黑色嘅圖，背景上有一條白色嘅橫線，而且條橫線仲會一路向上郁，去到最上之後返去最落嘅地方。

2D 圖像

内文：2D 電腦圖像

點陣圖

内文：點陣圖

一幅點陣圖由若干粒像素組成。一部電腦所顯示嘅點陣圖每一幅都係由一大柞像素所組成嘅，每一粒像素都有一個坐標記住佢喺邊個位置，並且有一隻色水，（如果用紅綠藍色彩模式）隻色水係由唔同濃度嘅紅、綠、同藍結合形成（例如紅溝藍會出紫），從而一齊組成一幅圖。舉個例說明，用紅綠藍色彩模式將一幅圖存入去佢嘅記憶體，部電腦會記住類似

 [[207, 229, 78], [141, 159, 138], [146, 109, 81], ...]

噉嘅一系列數字，每組數字有三個數，每個最細可以係 0 最大可以係 255，第一個數代表嗰一點有幾多紅（R），第二個數代表嗰一點有幾多綠（G），而第三個數代表嗰一點有幾多藍（B），而成串嘢當中有 $n$ 組「每組三個數」嘅數－$n$ 就係幅圖嘅像素；最後形成一個矩陣，令到部電腦可以記住幅圖嘅樣。

一幅點陣圖嘅解像度係指幅圖有幾多粒像素（$n$），解像度愈高，幅圖就會愈精細，但同時亦都需要嘥更多嘅記憶體嚟保存。廿一世紀嘅電腦經已先進到幅幅圖像都閒閒地都有過 1,000,000 粒像素，用佢哋整嘅圖像就噉用肉眼睇望落好似冇點點噉，但係無論一幅電腦圖像幾精細都好，如果靠得夠近，係可以睇到佢由一點點組成嘅。

一幅點陣圖近睇嘅話就會睇得出係由好多點點所組成嘅。

向量圖像

内文：向量圖像

向量圖像係相對於點陣圖嘅一種圖像記憶法。

點陣圖嘅做法將一幅圖像以一大柞像素同埋「每粒像素係乜嘢色水」嘅方式嚟代表，並且要部電腦死記住每粒像素嘅色水數值。相比之下，向量圖像用嘅係一種冇咁靠死記嘅做法：喺向量圖像當中，部電腦會記住幅圖有啲乜嘢形狀同每個形狀喺乜嘢位置（每種形狀都可以用一條數學式表達；睇幾何學），仲有係幅圖每一忽係乜嘢色水，當個用家想睇幅圖像嗰時，部電腦再用呢啲資訊即場砌返幅圖出嚟。例：部電腦記住一幅向量圖像當中背景係白色，有一個紅色嘅圓形，圓形直徑係幾多幾多，圓心坐標喺邊（唔使好似點陣圖噉死記一大柞數字），然後當個用家叫部電腦顯示幅圖像嗰時，部電腦就即刻按照佢所知嘅呢啲資訊即刻砌返幅圖出嚟。喺某啲情況下，向量圖像儲起上嚟比較慳記憶體，而且無論放幾大，幅圖都唔會起格。

記住啲色

睇埋：紅綠藍色彩模式同HSV、HSL、HSB 色彩模式

電腦圖像學界有研究唔同嘅方法嚟向部電腦表示一點嘅顏色。頭先提到嘅紅綠藍色彩模式（Red Green Blue）係最常用嘅，幅圖每點用三個由 0 到 255 嘅數嚟表達嗰點有幾多紅幾多綠同幾多藍，但電腦圖像學界仲有第啲方法嚟向部電腦表示一點嘅顏色，例如 HSV 色彩模式噉，都係用三個數字代表一點嘅顏色，不過三個數字代表嘅唔係紅綠藍嘅濃度，而係代表

• 色相（Hue；基本顏色屬性）、
• 飽和度（Saturation；色彩純度）同
• 光度（Value；色彩光度）。

有電腦圖像學方面嘅學者指出，一般人類思考一隻顏色嗰陣都係傾向諗「呢隻係乜嘢色」（色相），而唔係諗「呢隻係幾多紅幾多綠幾多藍」，所以 HSV 色彩模式比較合乎直覺，對唔係專業做圖像嘢嘅人嚟講比較易用。

坦克遊戲當中嘅平面圖像。喺 2D 電腦圖像當中，每幅圖都係由多幅細啲嘅 2D 圖像砌出嚟嘅，嗰兩架坦克喺個遊戲程式入面都有各自嘅精靈圖。

精靈圖

内文：精靈圖

精靈圖係指一啲用嚟結合埋一齊，並且產生一部大嘅景嘅 2D 圖像。例如係喺一隻 2D 嘅超級瑪利奧電子遊戲入面，個遊戲嘅程式會內含主角嘅精靈圖同埋啲怪獸嘅精靈圖，而個主角瑪利奧嘅精靈圖又會包含咗例如佢企喺度嗰陣嘅樣、佢行路嗰陣嘅樣、同埋佢跳嗰陣嘅樣等等。喺每一個時間點，個程式都會

1. 接收玩家俾嘅輸入（例：如果玩家撳咗個「跳」掣，就將遊戲主角向上移動），
2. 按照「個主角同每隻怪獸喺邊個位置，喺度做緊乜」呢樣資訊，揀應該用邊幾幅精靈圖，並且
3. 按照每件物件嘅位置，將呢啲精靈圖同個背景合拼埋一齊，最後形成一個畫面。

精靈圖喺廿世紀嘅電子遊戲當中極之常見，好似係超任時代嘅遊戲多數都係用精靈圖嚟代表隻遊戲啲人物嘅。但由廿一世紀開始，電子遊戲產業變成以 3D 圖像做主導，會用精靈圖嘅遊戲已經買少見少，多數都係喺一啲運算能力冇咁勁嘅平台上面出嘅遊戲嗰度先會見到，好似係手機遊戲噉。

一隻遊戲入面某個角色嘅精靈圖；遊戲程式入面儲住咗描繪個角色企喺度、行緊、跳緊... 等嘅樣嘅精靈圖。

3D 圖像

一個旋轉緊嘅 3D 模型；個模型由好多個細少嘅簡單立體物件（立方體、錐體等等）組成。

内文：3D 電腦圖像

睇埋：景深感知同消失點

3D 電腦圖像會要部電腦記住一啲 3D 嘅圖像。呢啲圖像會要求部電腦記住 3D 嘅資訊，即係長度、闊度、同高度－相比之下，2D 嘅圖像淨係使部電腦記住一幅圖像長度同闊度。3D 電腦圖像嘅處理會用到一啲 2D 圖像會用嘅技術（例如記顏色嘅方法），但又會涉及一啲 2D 圖像唔需要嘅技術，例如係彩現（睇下面）噉。

3D 模型

内文：3D 模型

睇埋：幾何變換

3D 模型，或者叫立體模型，係指一個（對於部電腦嚟講）用數字呈現嘅 3D 物體。3D 模型可以用自動或者手動嘅方法整：有研究者會用一啲架生掃描一件真實嘅物件，再將啲數據傳去部電腦嗰度，等部電腦計算出個 3D 模型嘅樣，例如個掃描器嘅感應器可以射啲波出嚟，喺每一點嗰度量度吓「啲波射出去嘅時間」同「返到個感應器度嘅時間」之間差幾遠，噉就可以知道喺每個點度件物件嘅表面離個感應器幾遠，跟手將呢個數據傳過去部電腦，就係有關件物件嘅形狀嘅數據；另一方面，研究者又有得手動噉整啲 3D 模型出嚟。

舉個簡單例子說明，以下呢段 VRML 原始碼（VRML 係一種廿世紀常用嘅程式語言，專門用嚟整 3D 模型）代表咗一個喺一條好幼嘅藍色圓柱上面嘅紅色球體（即係好似珍寶珠噉嘅形狀）：

Shape {     // 整一件物體出嚟。
   geometry Cylinder {    // 設佢形狀係「圓柱體」。
      radius 0.1
      height 3.0}    // 碌圓柱嘅高度係 3.0 個單位，但係半徑得嗰 0.1 個單位－係一碌好幼嘅圓柱。
   appearance Appearance {
      material Material { diffuseColor 0.1 0.1 0.9 }     // 設佢色水係藍色。
   }
}

Transform {     // 整一件新物體
   translation 0 2.5 0     // 將佢移去第一件物體對上 2.5 單位高嘅位置。
   children [
      Shape {
         geometry Sphere { radius 1 }     // 設佢形狀係「球體」，半徑係 1 個單位。
         appearance Appearance {
            material Material { diffuseColor 1 0 0 }     // 設佢色水係紅色。
         }
      }
     ]
}

呢段碼係一個簡單嘅例子，一啲複雜啲嘅模型－好似係一個人類角色嘅 3D 模型－閒閒地可以有成幾千幾萬行呢啲噉嘅碼。

線框模型

内文：線框模型

線框模型係 3D 模型嘅一種。呢啲模型會用類似上面嗰段 VRML 碼噉嘅源碼，話俾部電腦聽件物體有邊啲邊，每條連接住兩個喺數學上連續嘅平滑表面，又或者俾部電腦知件物體有邊啲頂點同每隻角嘅位置坐標以及邊啲角之間有邊，再俾部電腦喺要睇個模型嗰陣按某啲法則（例如「所有邊都係直線」）做彩現，砌個模型俾個用家睇。線框模型淨係考慮角同邊，唔似得多邊形網格噉會講埋表面嘅色水同光源等嘅資訊，所以一旦一個線框模型做咗彩現，望落會好似用鐵線幫件物體整咗個模型噉。如果喺個線框模型上加色水同光源等嘅資訊，就會變成一個完整嘅多邊形網格（睇下面）。即係好似噉：

一個線框模型例子：

每隻角嘅坐標

角	X	Y	Z
1	1	1	1
2	1	-1	1
3	-1	-1	1
4	-1	1	1
5	1	1	-1
6	1	-1	-1
7	-1	-1	-1
8	-1	1	-1

個模型有邊幾條邊

邊	起始角	終結角
1	1	2
2	2	3
3	3	4
4	4	1
5	5	6
6	6	7
7	7	8
8	8	5
9	1	5
10	2	6
11	3	7
12	4	8

多邊形網格

内文：多邊形網格

多邊形網格係完整過－即係更加接近出得街嘅完成品－線框模型嘅 3D 模型。呢啲模型又係會用類似上面嗰段 VRML 碼噉嘅語言，話俾部電腦聽個模型有幾多個角、每隻角嘅位置坐標、每兩個角之間有冇邊、同埋（更加重要嘅係）塊表面係乜嘢色水呀噉。而當個用家要睇個 3D 模型嗰陣，部電腦就會即場砌返個模型出嚟，再考慮個用家由乜嘢角度睇緊個模型，計出最後個平面影像應該係點嘅樣（彩現）。廿一世紀開始嘅電腦運算能力勁到可以俾個用家即場改變觀察角度，即刻以肉眼睇唔到嘅速度計出由呢個新角度睇個模型會係乜樣，等個用家可以自由噉睇個模型嘅唔同面。

好似係以下呢個立方體嘅 3D 模型噉：

上面幅圖嘅意思係：部電腦記住咗一串數字，代表每隻角嘅坐標位置（$vn$ 代表第 $n$ 隻角），跟住另一串數字記住每條邊喺邊兩隻角之間（$en$ 代表第 $n$ 條邊），最後再有一串數字記住邊啲邊之間有表面（$fn$ 代表第 $n$ 塊面）。當要用個模型嗰陣，部電腦就會睇吓個用家由乜嘢角度睇緊個模型，計出個模型由嗰個角度睇應該係點嘅樣嘅。

材質貼圖

内文：材質貼圖

材質貼圖指嘅係，個圖像處理程式要加一啲仔細位、色水、或者表面材質落一個 3D 模型嗰度。個電腦圖像設計師喺整好咗一個 3D 模型之後，好多時會想個模型表面唔淨係只係得純色，而係想個模型望落似真實嘅物體，而真實嘅物體嘅表面好少可真係純色嘅，所以佢哋就會想加啲材質落個模型嗰度，令到個模型表面好似用例如木頭造嘅噉；佢要搵一幅 2D 嘅圖像返嚟，幅圖像望落似佢想要嗰款材質，然後再教部電腦將幅材質圖貼落去個模型嘅表面嗰度；成個過程可以想像成將一張有圖案嘅紙包落去一件立體物件嗰度噉。

材質貼圖嘅圖解；一個 3D 模型每個表面都有特定嘅材質。

彩現

一嚿有濃淡嘅物體

内文：彩現

睇埋：3D 投影同透視投影

彩現係指運用電腦程式由一柞 3D 模型嗰度整一幅 2D 影像出嚟嘅過程。想做彩現嘅人會首先整一個景檔案出嚟，呢個檔案會包含咗多種資訊，包括係

• 「個景入面用咗啲乜嘢 3D 模型」、
• 「每個 3D 模型喺邊個位置」、
• 「光源喺邊」、
• 「個鏡頭擺喺邊個位置」同埋
• 幾何變換

呀噉，描述個景係點嘅。然後部電腦會將呢個檔案入面嘅數據傳去一個彩現程式嗰度，等個程式做一大柞人手做唔嚟嘅運算，計出個鏡頭會睇到嘅（2D）影像應該係點嘅樣嘅，並且將個鏡頭所睇到嘅影像俾出嚟做輸出（輸出會係一幅點陣圖或者第啲 2D 圖像）。

掃描線彩現係最常用嘅彩現演算法之一。是但搵一幅電腦圖像，幅嘢都係由一大柞（好多時數以百萬粒）像素組成嘅。掃描線演算法會每粒像素睇一次，並且按照個鏡頭嘅位置、啲 3D 模型嘅位置、以及光源嘅位置同角度等嘅資訊嚟計出嗰粒像素應該顯示啲乜嘢色水。如是者，經過幾百萬次計算，部電腦就可以計出幅圖應該係乜嘢樣嘅。喺現代嘅電腦當中，呢啲運算快得好交關－唔使幾秒部電腦經已俾到幅圖出嚟。

• 
  一個景入面有個鏡頭位置同埋若干件 3D 物件（$A$ 同 $B$ 等，當中得 $A$ 喺個鏡頭嘅視體入面），
  最後要出嗰幅圖像係鏡頭見到嘅 2D 影像。

個彩現程式通常都係內置咗喺個電腦圖像軟件入面嘅，而且好多時會有啲特殊功能嚟做一啲特殊效果。彩現嘅過程涉及好多唔同嘅演算法，例如：

• 3D 投影－係指將 3D 空間入面嘅點對應落去一個 2D 平面嗰度嘅過程。一個彩現程式要（例如）由鏡頭嗰度射多條虛想嘅線出去，再睇下鏡頭每點射出去嘅線最先接觸到個景入面邊嚿嘢，從而計出幅 2D 圖像每一點要顯示由邊嚿嘢邊忽嚟嘅光。
• 光線追蹤－個程式又可以模擬物理學上嘅光，假想有光由光源嗰度射出，並且計出每條光線會由乜嘢表面反射（同埋反射咗之後變成乜嘢顏色），最後進入個鏡頭嗰度變成乜嘢樣。呢種做法可以創造出好真實嘅圖像，但係運算量好大，所以好多時會造成要嘥好多時間做彩現。
• 濃淡處理－個程式要能夠以唔同程度嘅黑暗，嚟描繪一個 3D 模型嘅唔同部份，就好似喺畫畫嗰陣用重啲嘅筆觸嚟令某啲地方深色啲，用輕嘅筆觸嚟令某啲地方淺色啲噉。某啲部份黑啲能夠令到一件物體望落有景深，令到佢望落比較似 3D。喺現今嘅電腦圖像界，要做濃淡處理可以有好多演算法。

動畫

一段用郁緊嘅 3D 模型整嘅電腦動畫

内文：電腦動畫

睇埋：實時電腦圖像同物理引擎

電腦動畫係一種用電腦整曉郁嘅圖像嘅藝術，係電腦圖像同動畫嘅一個子領域。現代嘅電腦動畫多數係用 3D 模型嚟整嘅，但係有陣時啲人仲係會因為藝術風格或者低頻寬等嘅因素而用 2D 圖像整電腦動畫。呢種技術廣泛噉俾人攞嚟整戲（好似係彼思動畫製作室，就喺呢方面好出名）同埋電子遊戲，而當佢俾人用喺戲上面嗰陣，佢通常都會俾人稱之為 CGI 。

整電腦動畫嗰陣，部電腦會記住每個 3D 模型嘅各種屬性－包括個模型嘅位置、方位同埋縮放呀噉，而動畫就即係呢啲屬性隨住時間嘅改變。要造出一幅曉郁嘅圖像有好多方法：

• 最簡單嗰種電腦動畫做法係建基於關鍵格嘅逐一創造同編輯嘅－個設計者可以設一大柞關鍵格，再逐個逐個關鍵格噉編輯，要部電腦記實嗮喺每一個關鍵格當中，每一個 3D 模型要喺邊個位置同埋以啲乜嘢方位擺，再逐個關鍵格做彩現－每個關鍵格整返一幅 2D 嘅圖像，並且形成一串組成嗰段動畫嘅（定格）圖像，而如果關鍵格嘅數量夠多，每幅之間嘅時間間距夠短，噉將啲關鍵格逐幅逐幅播出嚟就會造成好似識郁噉嘅視覺效果。
• 除咗噉，又有所謂嘅動作捕捉技術；喺呢種技術當中，啲程式員會俾個受過訓嘅人員戴住啲感應器喺身上，再要呢啲人員做某啲動作，跟住每一個感應器就會將佢「每一個時間點喺乜嘢位置」嘅資訊傳返去部電腦嗰度，然後程式員就會將人物嘅 3D 模型嘅各忽對應落去相應嘅感應器數據嗰度（個人物模型嘅膝頭對應個人員嘅膝頭），令到部電腦知每個時間點個人物模型嘅每一忽應該要喺乜嘢位置。
• 電腦圖像學上又有方法會將某啲特定嘅變化用數學算式嚟模擬，例如用牛頓運動定律（由牛頓諗出嚟，可以用嚟模擬物體郁動嘅一啲方程式），話俾部電腦聽物件應該係點郁動嘅，等部電腦自動計出（例如）一嚿物件喺受到某啲力之後會以點嘅速度飛走（於是就計得出每個時間點每件物體應該喺乜嘢位置）。

同傳統動畫一樣嘅係，電腦動畫都係建基於人眼嘅錯覺嘅：一段動畫由好多幅靜態嘅圖組成，而喺播段動畫俾人睇嗰陣，部電腦查實只係將嗰啲圖逐幅逐幅按佢哋先後次序播出嚟，但係因為每幅圖像之間嘅時間間距極之短，用肉眼睇望落好似啲嘢識郁噉。

電腦動畫可以用動作捕捉嘅方法整。圖中每一個點都係一個感應器，負責做動作嘅人員戴住呢啲感應器行路，然後每個感應器都將自己「每點時間點嘅位置」話俾電腦知。

數據展示

内文：數據視覺化

數據視覺化可以話係數據科學嘅一個子領域，專門研究點樣將一啲數據視像化：喺科研上，科學家同工程師會搜集一啲數據返嚟，用嚟驗證所研究嘅理論以及測試所研究嘅新機械設計係咪有用等；佢哋好多時都要嘗試用啲數據做滙報，話俾人聽自己嘅研究結果。呢個時候，佢哋就會想將自己手上嘅數據以圖像嘅形式呈現出嚟，等啲數據易理解啲。數據視覺化通常俾人認為係一門科學，但有陣時啲人又會研究點樣將啲數據以有美感嘅方式表達出嚟，令到呢個領域又有少少似藝術。

例子有下面嗰幅散佈圖噉：幅圖條 Y 軸表示通脹率，X 軸表示失業率，而每一點代表美國 2000 年至 2014 年 8 月之間嘅其中一個時間點，所以呢幅圖顯示咗，俾是但一個時間點，如果喺嗰點嘅通脹率愈高，噉喺嗰點嘅失業率傾向會愈低；而畫出嚟嗰條紅色嘅線顯示，通脹率同失業率呢兩個變數大致上成反比（睇埋迴歸分析）。

視像遊戲

睇埋：遊戲編程

視像遊戲好大程度上係能夠同玩家互動嘅電腦圖像，可以想像成以下嘅演算法：

1. 設定背景嘅影像；
2. 按照玩家俾嘅輸入，計算下一刻嘅影像大致上係點嘅，包括嗰一刻每件物件喺乜嘢位置、（如果係立體嘅話）光源喺邊、（如果係立體嘅話）鏡頭喺邊... 呀噉（例：如果玩家撳掣令佢控制嗰個人物向左移動，噉主角人物呢件物體就要向左移動）；
3. 基於步驟 2 所得嘅資訊，計算喺下一刻，畫面嘅每一點應該係乜嘢色水；
4. 將步驟 3 嘅計算結果傳去個熒光幕嗰度，等個熒光幕將個影像顯示俾個用家睇；
5. 返去步驟 2，直至用家叫部電腦停手為止。

電腦圖像技術上嘅進步對於視像遊戲嘅設計嚟講好緊要：研究顯示，一隻遊戲嘅圖像質素（以解像度同雜點等嘅指標量度）愈高，玩家就愈會傾向投入嗰隻遊戲同埋喺玩嗰陣經歷心流（一種特殊心理狀態，指個玩家高度專注於隻遊戲，打後仲會好想再玩多次）。因為呢個緣故，有唔少視像遊戲設計者同製作者會投放資源研究點樣改善視像遊戲嘅圖像嘅質素。

架生

電腦圖像始祖威廉·費他嘅相；呢幅相係喺 1963 年影嘅。

睇埋：繪圖軟件

• Blender：廿一世紀初最常用嘅 CG 軟件之一，而且仲係隻自由開源軟件。
• VRML：到咗廿一世紀初已經比較少人用。
• OpenGL
• Processing
• Autodesk Maya
• Cinema 4D

睇埋

• 電腦圖像詞彙表
• 歐氏幾何
• 程式編寫
• 遊戲製作
• 程序生成
• 數碼藝術
• 建築模型

文獻

• L. Ammeraal and K. Zhang (2007). Computer Graphics for Java Programmers, Second Edition, John-Wiley & Sons, ISBN 978-0-470-03160-5.
• David Rogers (1998). Procedural Elements for Computer Graphics. McGraw-Hill.
• James D. Foley, Andries Van Dam, Steven K. Feiner and John F. Hughes (1995). Computer Graphics: Principles and Practice. Addison-Wesley.
• Donald Hearn and M. Pauline Baker (1994). Computer Graphics. Prentice-Hall.
• Francis S. Hill (2001). Computer Graphics. Prentice Hall.
• Han, J. (2022). Texture image compression algorithm based on self-organizing neural network. Computational Intelligence and Neuroscience，材質貼圖用嘅材質圖好嘥位，有唔少 CG 專家都喺度研究點樣更加有效噉壓縮材質圖。
• Huenniger, D. (2019). Blender 3D Content Creation Noob to Pro. en. wikibooks. org.
• Jeffrey J. McConnell (2006). Computer Graphics: Theory Into Practice. Jones & Bartlett Publishers.
• R. D. Parslow, R. W. Prowse, Richard Elliot Green (1969). Computer Graphics: Techniques and Applications.
• Pearson, M. (2011). Generative Art. Manning Publications Co.
• Peter Shirley and others. (2005). Fundamentals of computer graphics. A.K. Peters, Ltd.
• M. Slater, A. Steed, Y. Chrysantho (2002). Computer graphics and virtual environments: from realism to real-time. Addison-Wesley.
• Wolfgang Höhl (2008): Interactive environments with open-source software, Springer Wien New York, ISBN 3-211-79169-8.

歐詞

文中用咗嘅詞彙嘅英文名：

引述

文中引用咗嘅文獻同埋網頁：

拎

• （香港繁體） 香港制作單位
• （香港繁體） 《明日戰記》橫掃技術獎 耗資 4.5 億逾 1700 個 CG 鏡頭媲美荷里活 曾被批劇本單薄冇發揮（夾雜咗粵文）
• （英文） Blender，廿一世紀初著名 CG 軟件 Blender 嘅官網，有得免費單撈 Blender 嚟用。
• （英文） A Critical History of Computer Graphics and Animation，講 CG 嘅歷史。
• （英文） Thomas Dreher: History of Computer Art, chap. IV.2 Computer Animation，都係講 CG 嘅歷史。
• （英文） Computer Graphics research at UC Berkeley，柏克萊加州大學開咗網頁講 CG 相關嘅學術研究。