经常玩游戏的同学，和设计师同学们，对于计算机图形学这个词应该并不陌生，它的主要目的就是要利用计算机产生令人赏心悦目的真实感图形，并且研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、计算机动画、虚拟现实等。
下面就从我的角度来看看图形学的历史。
早在 1972 年时，世界上第一台家用游戏机 “棕盒”（Brown Box）就诞生了，后被 Maganavox 购买其专利以转化为商用游戏机，正式更名 Odyssey，也是我们俗称的奥德赛。
（左侧为 “棕盒”，右侧为以此为原型的 “奥德赛”）
接下来就是雅达利（Atari）登场了，在奥德赛发布后的三年，1977 年推出了 AtariVCS，雅达利是第一个使用我们今天都知道的 Sprite 的游戏机。在 2D 游戏时代，Sprite 非常重要，因为很多活动的角色，都是由 Sprite 来实现的。
但是在 1980 年，我们在雅达利上获得了与众不同的东西，这是第一个 3D 游戏之一：《终极战区》。按照今天的标准，终极战区的画面确实非常原始，但是在那个时期，它足够令人印象深刻，风靡全美。
但是请注意透明图形，没有隐线去除，一切似乎都是用线框制成，该技术的名称是线框图形。
1982 年，Sinclair 公司推出了家用电脑，将改变我们的世界，那是 ZX Spectrum，英国公司 Sinclair research 开发的 8 位计算机。在这里我们可以看到带有橡胶按键的键盘。此后在 1984 年底推出了 ZX Spectrum。
Spectrum 是英国非常受欢迎的计算机，在全球销售 500 万台。从那时起，任何人都将知道 Spectrum 与 Commodore 64——一台在美国更受欢迎的计算机，之间的强大竞争。但是正是像 Spectrum 这样的廉价计算机才真正拉开了 PC 游戏行业的序幕。
首批 Spectrum 游戏看上去没有 Atari VCS 更好，但是不久后，一些非常聪明的程序员就开始从这些廉价计算机中获得最大收益。
大卫 · 布拉本就是其中之一，他与伊恩 · 贝尔共同开发了红极一时的太空飞行模拟器游戏——《Elite》。
《Elite》
即使每秒大约一帧，仍然使用线框图形，但是现在有了隐线去除技术。《Elite》对于当时大多数玩家来说，是一场改变游戏规则和改变世界的经历，因为它让我们迷失在虚构的游戏世界中。《Elite》后来成为有史以来最伟大，最著名，最有影响力的计算机游戏之一。
16 位时代即将来临，Atari ST 和 Commodore Amiga 等计算机在 80 年代中后期问世。到这时，ZX Spectrum 已经是一台非常老旧且功能不足的计算机，但是一些出色的编程技术却取得了令人难以置信的进步。
一家名为激励软件的英国公司推出了使用自己内部的 3D 游戏引擎 Freescape 制作的一款叫做《Driller》的电子游戏。直到现在，人们认为 16 位计算机也只能支持线框图形，但是 Freescape 证明，即使是老旧的 ZX Spectrum 都可以实现稳定的 3D 效果。忘记它每秒运行一帧，重要的是，因为它，我们的虚拟世界现在更加现实了。
《Driller》
几个月后，激励软件又推出了一款名叫《Zarch》的不起眼的游戏。这款游戏具有开创性的历史，它是最早的固态 3D 游戏之一，这在以 2D 为主的游戏行业中令评论家眼花缭乱。Zarch 显然不同于 Driller，稳定的 3D 和高帧频，游戏场景变得更加身临其境。
《Zarch》
到 1993 年，《Elite 2》成为基于牛顿物理学 3D 宇宙的前沿。同样在这一年，一家名为 Nvidia 的公司诞生了。今天，当我意识到在 Nvidia 尚未存在之前，游戏行业已经发展了近 15 年，这真是一件令人难以置信的事情。
Nvidia 带来了新的游戏时代，具有 Windows IBM 兼容的 PC 变得越来越流行，家用计算机 st，Amiga 迅速失宠，Windows PC 在可升级方面具有主要优势，Nvidia，ATI 和 3dfx 显卡公司更是通过每六个月发布一次主要显卡来争夺现金，当年显卡的八国之战愈演愈烈，咳咳，这是另一话题了。
可是在 90 年代后期的时间里，大部分人选择在 Sony Playstation 上玩游戏。至此，硬件和软件的进步使虚拟世界的边界显得平坦而无趣。
这段时间究竟发生了什么呢？
我们看到早期的游戏线框图形是由多边形制成的，多边形本身就是三角形的集合，三角形可以由 3D 空间中的三个点表示，每个点包含在 3D 空间中，譬如在 3D 空间中的位置以及颜色，纹理及其表面称为栅格化的过程之类的信息，只需获取顶点流并将其转换为屏幕上相应的 2D 图形，光栅化算法实际上将三角形投影到屏幕上。换句话说，我们使用透视投影从该三角形的 3D 表示转换为 2D 表示，算法的下一步是填充该二维三角形覆盖的图像的所有像素，此栅格化算法以对象为中心，我们实际上是从几何开始，然后投影回相机，在屏幕上创建初始图像，然后根据光源（例如与像素互动）等元素对其进行进一步处理或着色，我们得到的结果是屏幕上每个像素的最终颜色。
这些年来，图形已得到了很大的改善，从《Elite》到《Driller》，从《Driller》到《Frontie》, 从《Frontie》到《Morrowind》，游戏画面一直在进步。
《孤岛危机》
《孤岛危机》是 PC 游戏中最后一个真正令人瞠目结舌的时刻，至此已有十多年历史了，我们现在还没有与我们之前所追求的图形进步水平有几乎相同的任何地方，造成这种情况的原因有两个，但基本上都归结为栅格化问题。我们可以通过阴影贴图，环境光遮蔽等来使其更加逼真，它们增加了艺术工作量，反过来又增加了制作成本，还增加了制作时间。这使光栅化在看起来还不错的同时变得非常复杂，艺术家们在项目的技术性上花费了太多时间，而不是艺术本身。
那么光栅化的替代方案是什么呢？
就这样吧，手机没油了！
让我们下篇见！
（声明：以上图片均来源于网络）
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