計算機圖形學發展前景怎麼樣，現在研究領域一般都分哪些？

01-04

保研的清華，開始聯繫的導師是數據挖掘，自己也喜歡。現在得知聯繫的導師不能帶工學(學術)碩士，自己被分配到了圖形所，之前一直對圖形學不怎麼感興趣啊。我該怎麼辦？

感謝邀請。這個話題太大了，我本人了解的就並不全面，研究的更只是其中一個很小的分支。不過我可以盡量嘗試著講一下。

計算機圖形學各個領域的目標或許不同，但最終的形式都是渲染(即繪製)在二維的顯示設備上的圖像。下面是一個簡單（可能並不完全）的分類：

計算機圖形學-領域及分支：

1 繪製

1.1 真實感繪製(非實時)

1.1.1 光線追蹤(Ray-tracing)

1.1.2 全局光照(Global Illumination)

......

1.2 實時繪製

1.2.1 Shading(BRDF, Programmable Shading等)

1.2.2 紋理(Texture Synthesis, 反走樣, 採樣等)

1.2.3 陰影和環境光照(Ambient Occlusion, Shadow Volume等)

1.2.4 基於圖像的演算法(HDR, Depth of Field, Motion Blur等)

1.2.5 光照演算法(PRT, 球面諧波(Spherical Harmonic)等)

......

2 建模

2.1 曲面/曲線(Bézier曲線, B樣條(B-Spline), 細分曲面(Subdivision Surface/Tessellation))

2.2 網格(Mesh)及形變(Morphing)

2.3 模型修復及重建(計算機視覺交叉方向)

......

3 物理模擬

3.1 剛體碰撞模擬

3.2 流體模擬(煙火水)

3.3 柔體模擬(布料頭髮皮膚橡膠等)

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4 動畫

4.1 關鍵幀技術(keyframe)

4.2 基於物理的動畫(Human motion capture, character animation等)

......

5 科學計算可視化

5.1 標量場可視化(Isosurface和體繪製 Raycasting等)

5.2 矢量場可視化(Flow visualization等)

5.3 信息可視化(如Social-Network Link Graph等)

......

6 延展和相關領域

6.1 圖形硬體和GPU Computing(利用GPU進行普適的並行計算)

6.2 計算攝影學Computational Photography(圖像處理和圖形學的結合)

6.3 計算機視覺Computer Vision(是計算機圖形學的逆向學科如何從二維圖像和視頻中提取三維空間信息和內容理解)

6.4 大規模數據分析(大規模數據的可視化及物理模擬如天氣洋流社交網路信息等)

6.5 遊戲引擎(是實時繪製+建模+物理模擬+動畫的集合體)

6.6 電影動畫及特效(是真實感繪製+建模+物理模擬+動畫+計算機視覺等的集合體)

6.7 編譯器及編程模型(GPU Shading Language語言設計及並行編程模型)

......

參考資料：

[1] Real-Time Rendering, Third Edition

[2] Physical-based Rendering, Second Edition

[2] The Visualization Hand Book

這個分類一定還不夠完全，歡迎各位同仁指出不完備之處。不過提問者可以通過上面的表大概了解圖形學的研究內容。至於未來的發展趨勢，我個人從事的圖形硬體和並行計算我認為是一個很有前景的方向。另外幾乎在每個我所列出的領域內都有迷人而艱難的未解決的問題。在圖靈獎歷次獲獎者中，和計算機圖形學唯一相關的就是圖形學之父Ivan Sutherland。所以說，計算機圖形學是一個相當年輕的學科，會有很光明的發展前途。我會在下面列出一些曾經幫助過我的參考資料和一些領域的教授頁面/軟體資源以 1)供提問者進一步獲取信息 2)展示圖形學的迷人之處：

[1] 一篇極好的介紹球面諧波的教程：http://www.cs.columbia.edu/~cs4162/slides/spherical-harmonic-lighting.pdf

[2] Gatech教授Karen Liu 主要研究動畫技術：http://www.cc.gatech.edu/~karenliu/Home.html

[3] TAMU教授Jin-xiang Chai 動畫技術：http://faculty.cs.tamu.edu/jchai/

[4] Cornell教授Doug L. James 物理模擬：http://www.cs.cornell.edu/~djames/

[5] Stanford教授Ron Fedkiw 物理模擬：http://physbam.stanford.edu/~fedkiw/

[6] 物理模擬的一篇Siggraph課程：http://www.matthiasmueller.info/realtimephysics/

[7] 微軟的Hugues Hoppe 模型+紋理：http://research.microsoft.com/en-us/um/people/hoppe/

[8] Caltech應用幾何實驗室：http://www.geometry.caltech.edu/geo.html

[9] 浙江大學GAPS實驗室：http://www.gaps-zju.org/

[10] 清華大學胡事民教授實驗室： http://cg.cs.tsinghua.edu.cn/

[11] 中科院深先所陳寶權教授： http://web.siat.ac.cn/~baoquan/

[12] UC Davis教授John Owens(我的導師:-)，GPU Computing：http://www.ece.ucdavis.edu/~jowens/

[13] GPU Gems 1/2/3: http://developer.nvidia.com/content/gpu-gems-part-i-natural-effects http://developer.nvidia.com/node/17 http://developer.nvidia.com/content/gpu-gems-3

[14] Pixar的Renderman頁面： https://renderman.pixar.com/

[15] 國內最好的開源遊戲引擎(作者是MSRA的龔敏敏)： http://www.klayge.org/

[16] 最適宜學習引擎結構的遊戲引擎OGRE： http://www.ogre3d.org/

[17] 個人認為最好的開源的基於物理的真實感繪製引擎LuxRender: http://www.luxrender.net/en_GB/index

[18] 圖形學界最無私的奉獻者Ke-sen Huang的主頁，包含歷次重要圖形學會議所有可公開下載論文及資料鏈接向他致敬： http://kesen.realtimerendering.com/

另外，上面提到的三本教材也值得一讀。希望提問者能享受圖形學的學習，儘快找到研究方向並作出好的成果。個人認為在擁有數據挖掘背景的前提下，提問者可以嘗試在大規模數據分析和可視化或計算機視覺領域尋找感興趣的方向，我個人有如下推薦：

[1] 社交網路分析 http://en.wikipedia.org/wiki/Social_network_analysis

[2] 基於海量網路照片的三維模型重建

http://www.cs.cornell.edu/~snavely/courses/phototour_im2gps/index.html

http://phototour.cs.washington.edu/

photosynth是微軟的一個項目，看看埃菲爾鐵塔的例子：http://photosynth.net/view.aspx?cid=be06fae6-bda7-4e91-aea3-d214fb4508e7

[3] 胡事民老師的一個非常聰明的項目，Sketch2photo：

http://cg.cs.tsinghua.edu.cn/montage/main.htm

希望能給你一些靈感。

簡單地說，圖形學主要是研究如何用電腦來顯示和模擬人所觀察到的東西的學科。只要我們還需要用電腦來做顯示，那麼一定會有用得到圖形學的地方。

在就業方面，國內主要是遊戲公司對圖形學有需求，還有跨國公司在國內的分支機構，比如Autodesk，AMD，NVidia，微軟亞州研究院（個人以為國內圖形學最牛的人都在微軟）等。國外就多了，除了遊戲業，電影工業就是圖形學大戶，此外，和設計相關的產業（即CAD）是需求圖形學的經典行業。另外，其實可以預見的是，國內的這些產業雖然現在對圖形學的需求不大，但若要趕上國外，那大量招收圖形學的人才是必須的。

在科研方面，總的來說，如果從科研論文的數量上來看，做圖形學的人不是很多（和計算機視覺，機器學習比，其它的我也不太了解）。但圖形學與其它計算機學科相比，有一個巨大的優勢就是，你做的東西的好壞都是可以直接用眼睛來判斷的，不需要很多數據和圖表什麼的，所以不會很枯燥。

以下是我對圖形學研究方向的分類：

1、真實感繪製。研究如何又快又好地繪製和真實世界一樣的畫面。在以前，現在和將來都是圖形學的一個研究重點。

2、非真實感繪製。研究如何像人類藝術家那樣繪製不真實的畫面。比如水彩畫、鉛筆畫、蠟筆畫等等的繪製。

3、真實物理模擬。研究如何模擬物理現象，比如流水，火焰等等。

4、人體運動。研究如何捕捉、編輯和應用人體運動數據，如何模擬人體運動（比如當人被一個外物撞擊時的動作反應，再比如一群人的群體運動模擬），如何繪製人體運動。

5、計算機照相術（Computational Photography）。我不是很了解，建議用這個詞搜索一下。

6、人機交互。主要研究如何更方便地用計算機來進行三維建模。

7、計算機聲音模擬。研究如何用計算機來生成真實的聲音，比如兩個金屬碰撞的聲音，複雜環境中經過反射的聲音。還有一個相關領域和音樂有關，研究如何根據一段音樂自動生成舞蹈什麼的。

8、計算幾何。這是一個非常理論而且經典的研究方向，和數學中的幾何學非常相關，研究的演算法是其它圖形學研究方向的基礎，比如曲線曲面的表達、繪製和編輯等。按照我的理解（可能有點不準確），數學的幾何學用所表達的幾何概念都是連續的，而計算幾何都是離散的，要把數學的幾何學理論應用到圖形學演算法中，必須要將這些演算法離散化，這一步很重要，而且也不簡單。最近這個方向的研究的一個熱點是幾何圖形的查詢，比如研究如何google三維模型。

9、圖形硬體。研究如何設計對圖形學演算法進行加速的硬體。

圖形學所研究的一部分內容，採用了許多機器學習的方法，比如和人體運動，非真實感繪製相關的研究領域，這和數據挖掘還是有一定的相似性的，所以如果你選擇圖形學的話，還是能接觸許多和數據挖掘類似的演算法的。

前面幾位的回答沒有提到的是，這幾年圖形學不再是吃別的領域的知識了，偶爾也在消化那些知識之後，拉到別的領域去。。。所以也可以考慮跨學科的發展。

計算機圖形學是未來的黃金學科啊！！！！

計算機和媒體，電影，遊戲結合的完美典範啊！！！！

是計算機科學裡面少有的具有藝術氣質的學科啊！！！！！

計算機圖形學出來的產品是最有賣相的啊！！！！

計算機圖形學是高精尖加高帥富啊！！！！！

計算機圖形學是未來社會的中流砥柱！！！！！

想橫跨工科，文科，藝術科，計算機圖形學是唯一選擇啊！！！！！

計算機圖形學是直接接觸美女如雲的電影圈的直接學科啊，想不想給斯嘉麗約翰遜身上綁動作捕捉點啊！！！！

第一次用咆哮體，原因是提問者別猶豫了！！！！！！

你對富有數學家般的大腦和藝術家般的氣質的人怎麼看？

謝邀。圖形學是計算機裡面的一個大方向了，領域也比較多。查了一下，貴校圖形所是軟體學院的，院長孫家廣院士是CAD、三維模型這類的方向的，那可能很多也是會跟這些有關。

有沒有前途，我不是研究圖形學的，說了不算。不過，研究這個確實有用武之地，而且圖形學的入門門檻比起計算機的其他方向，要高一些。不過，也聽說搞圖形的人挺多出來是去遊戲公司的。

個人認為，計算機視覺可能會在未來會有比較廣泛的應用，特別是民用的領域，一個比較典型的搜索就是圖像搜索。至於在專業領域，可能不會想民用這樣會特別迅速吧，在醫療、紡織、監控這些方面一直都在有應用。

我認為前景還是不錯的，因為我就是學這個的 ?

樓主你好可以聯繫你嗎想了解一下關於清華的圖形學方面的東西

現在怎樣了？對了，怎麼聯繫你？