GAMES101:现代计算机图形学入门
课程简介：
本课程将全面而系统地介绍现代计算机图形学的四大组成部分：（1）光栅化成像，（2）几何表示，（3）光的传播理论，以及（4）动画与模拟。每个方面都会从基础原理出发讲解到实际应用，并介绍前沿的理论研究。通过本课程，你可以学习到计算机图形学背后的数学和物理知识，并锻炼实际的编程能力。
顾名思义，作为入门，本课程会尽可能的覆盖图形学的方方面面，把每一部分的基本概念都尽可能说清楚，让大家对计算机图形学有一个完整的、自上而下的全局把握。全局的理解很重要，学完本课程后，你会了解到图形学不等于OpenGL，不等于光线追踪，而是一套生成整个虚拟世界的方法。从本课程的标题，大家还可以看到“现代”二字，也就是说，这门课所要给大家介绍的都是现代化的知识，也都是现代图形学工业界需要的图形学基础。
本课程与其它图形学教程还有一个重要的区别，那就是本课程不会讲授OpenGL，甚至不会提及这个概念。本课程所讲授的内容是图形学背后的原理，而不是如何使用一个特定的图形学API。在学习完这门课的时候，你一定有能力自己使用OpenGL写实时渲染的程序。另外，本课程并不涉及计算机视觉、图像视频处理、深度学习，也不会介绍游戏引擎与三维建模软件的使用。
具体课程内容请参见课程大纲:https://games-cn.org/intro-graphics。
教师简介：
闫令琪，博士，加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）助理教授。闫令琪教授于2013年在清华大学获得学士学位，并于2018年在加州大学伯克利分校（UCB）获得博士学位。他的主要研究方向是真实感图形渲染（旧称绘制），具体请参考学术主页：https://sites.cs.ucsb.edu/~lingqi/。简而言之，闫令琪教授目前有三个成就：（1）在图形渲染领域，他保持着博士期间（5年）以第一作者身份发表7篇SIGGRAPH系列论文的最高纪录（SIGGRAPH，SIGGRAPH Asia，Transaction on Graphics）；（2）他的博士论文于2019年获得SIGGRAPH最佳博士论文奖，并得到官方盛赞“每章都可以作为一篇独立的博士论文”；（3）他的科研成果被直接应用于工业界，如影片《猩球崛起3：终极之战》与《狮子王2019》，以及与 NVIDIA 合作推动了实时光线追踪技术的产生；（4）在本课程的第一节课上，大家会了解到第四点也是最重要的一点：）
直播方式：
GAMES虎牙直播间webinar.games-cn.org
课程主页：
https://sites.cs.ucsb.edu/~lingqi/teaching/games101.html
课程BBS：
https://games-cn.org/forums/forum/graphics-intro/
课程PPT和视频：
https://games-cn.org/graphics-intro-ppt-video/
课程需求：
【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）
课程安排：
【课时】：共安排20节课，每节一小时，每周两节，安排在北京时间周二和周五上午10:00-11:00，2020年2月11日开始
【作业（非必须）】：共7次小作业，1次大作业，全部是编程任务，会提供代码框架。作业不作强制要求，自愿完成
【考试】：无考试安排
【其它】：中文授课，英文课件，采用直播互动形式，以轻松愉快为主，每课结束当天会放出录像
教材：
【非必须】：Steve Marschner and Peter Shirley, “Fundamentals of Computer Graphics”, 第三版或更新版本。很遗憾中文版应该只有第二版，大家也可以对照着看。不过英文版写得非常好，浅显易懂，所以应该并无太大问题
课程大纲（暂定）：
【1】：计算机图形学概述
【2】：向量与线性代数
【3】：基础变换（二维）
【4】：基础变换（三维）
【5】：三维到二维变换（模型、视图、投影）
【6】：光栅化（离散化三角形）
【7】：光栅化（深度测试与抗锯齿）
【8】：着色（光照与基本着色模型）
【9】：着色（着色频率、图形管线、纹理映射）
【10】：几何（基本表示方法）
【11】：几何（曲线与曲面）
【12】：几何（前沿动态）
【13】：光线追踪（基本原理）
【14】：光线追踪（加速结构）
【15】：路径追踪与光的传播理论
【16】：复杂外观建模与光的传播、实时光线追踪（前沿动态）
【17】：相机、透镜与光场
【18】：颜色与感知
【19】：动画与模拟（基本概念、逆运动学、质点弹簧系统）
【20】：物质点法（前沿动态）
助教征集：
本课程诚征志愿者助教，暂定4人，主要工作为发布消息、提供作业框架、批改作业、答疑解惑。助教需要有图形学基础，最好参与过图形学相关的科研课题。如果有导师则需要得到导师同意。考虑到时间紧迫，请有意的同学立刻联系我们的技术秘书。联系方式为：chenlinghao@zju.edu.cn或jtdong@zju.edu.cn。闫令琪教授之后会与大家讨论安排。如助教工作表现出色，可以获得闫令琪教授指导科研项目的机会。
其它：
如果同学们对本文有任何疑问或者建议，欢迎留言！在课程开始之后也欢迎大家提出宝贵的意见建议！另外，本课程是闫令琪教授在UCSB所讲授的CS180课程的中文版（以及内容加强版），其中很大一部分内容来自于UCB的Ren Ng教授和UCSD的Ravi Ramamoorthi教授。大家的建议也会被总结并反馈到这两位老师。谢谢大家对计算机图形学的发展作出的贡献！
