三維圖像技術(shù)是現(xiàn)在國(guó)際最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)展示技術(shù)之一，任何普通電腦只需要安裝一個(gè)插件，就可以在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中呈現(xiàn)三維的產(chǎn)品，不但逼真，而且可以動(dòng)態(tài)展示產(chǎn)品的組合過(guò)程，特別適合遠(yuǎn)程瀏覽，免去了在營(yíng)銷過(guò)程中寄送樣品的費(fèi)用和時(shí)間，對(duì)于不方面攜帶的產(chǎn)品，更可以用電腦展示給客戶，大大的增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。.

立體圖像通俗的講就是利用人們兩眼視覺(jué)差別和光學(xué)折射原理在一個(gè)平面內(nèi)使人們可直接看到一幅三維立體圖 ,畫中事物既可以凸出于畫面之外,也可以深藏其中，活靈活現(xiàn)，栩栩如生,給人們以很強(qiáng)的視覺(jué)沖擊力。它與平面圖像有著本質(zhì)的區(qū)別,平面圖像反映了物體上下、左右二維關(guān)系，人們看到的平面圖也有立體感。這主要是運(yùn)用光影、虛實(shí)、明暗對(duì)比來(lái)體現(xiàn)的,而真正的立體畫是模擬人眼看世界的原理,利用光學(xué)折射制作出來(lái),它可以使眼睛感觀上看到物體的上下、左右、前后三維關(guān)系，是真正視覺(jué)意義上的立體畫。 立體圖像技術(shù)的出現(xiàn)是在圖像領(lǐng)域彩色替代黑白后又一次技術(shù)革命，也是圖像行業(yè)發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)。立體圖像行業(yè)是二十一世紀(jì)的黃金產(chǎn)業(yè)，被專家譽(yù)為“時(shí)間與金錢的搖籃”。一幅完美的立體圖是由兩個(gè)或多個(gè)圖層組成，視覺(jué)上層次分明色彩鮮艷，具有很強(qiáng)的視覺(jué)沖擊力，給人以真實(shí)、栩栩如生，人物呼之欲出，有身臨其境的感覺(jué)，有很高的藝術(shù)欣賞價(jià)值。

如果你在Photoshop中打開(kāi)一幅圖像，在圖像中移動(dòng)鼠標(biāo)，就會(huì)在右側(cè)的信息板中看到其中的RGB數(shù)值在不斷的變化，實(shí)際上圖像中的任何一個(gè)象素的顏色都可以由一組RGB值來(lái)記錄和表達(dá)，圖像上所有的顏色，都是由這些紅綠藍(lán)三種色按照不同的比例混合而成,這紅色、綠色、藍(lán)色又稱為三原色，三原色中任何一色都不能用其余兩種色彩合成。RGB的所謂“多少”就是指亮度，通常情況下，RGB各有256級(jí)亮度，用數(shù)字從0、1、2…直到255來(lái)表示。按照計(jì)算，256級(jí)的RGB色彩總共能組合出約1678萬(wàn)種色彩，即256×256×256=16777216。通常簡(jiǎn)稱為24位色。純黑的RGB值0,0,0；純白的RGB值是255,255,255；純紅的RGB值是255,0,0。純綠的RGB值是0,255,0；純藍(lán)的RGB值是0,0,255。

純黃的RGB數(shù)值是255,255,0，可以看出：純黃色=純紅色+純綠色，根據(jù)互補(bǔ)色原理，補(bǔ)色指完全不含另一種顏色，紅和綠混合成黃色，因?yàn)橥耆缓{(lán)色，所以黃色就是藍(lán)色的補(bǔ)色。我們可以通過(guò)計(jì)算來(lái)確定任意一個(gè)顏色的互補(bǔ)色：首先取得這個(gè)顏色的RGB數(shù)值，再用255分別減去現(xiàn)有的RGB值即可。比如黃色的RGB值是255,255,0，那么通過(guò)計(jì)算：r(255-255),g(255-255),b(255-0)，互補(bǔ)色為：0,0,255。正是藍(lán)色。

紅色的互補(bǔ)色為青色，紅色的RGB值是(0–255),0,0；而青色的RGB值是0,(0–255),(0–255)，由于它們不含有對(duì)方的顏色，利用這個(gè)特點(diǎn)，我們用紅色來(lái)保存一幅圖像的信息，而用青色來(lái)保存另一幅圖像的信息，這樣就完全可以用一幅圖像來(lái)包含兩幅圖像的信息了。

我們可以用一個(gè)公式來(lái)表達(dá)；第一幅圖像RGB1=R1,G1,B1；第二幅圖像RGB2=R2,G2,B2,合成后的立體圖像RGB12=R1,G2,B2或RGB21=R2,G1,B1。從公式RGB12=R1,G2,B2中可以看出,合成后的立體圖像實(shí)際上包含了第一幅圖像的紅色RGB=R1,0,0和第二幅圖像的青色RGB=0,R2,B2。

接下來(lái)的問(wèn)題就是怎樣保證我們的左右眼分別只看到一幅圖像，研究一下立體眼鏡，紅色眼鏡片的RGB值是255,0,0；青色眼鏡片的RGB值是 0,255,255，因?yàn)橹挥屑t色才能透過(guò)紅色眼鏡片，傳送到我們左眼的圖像的RGB紅=R1,0,0；因?yàn)橹挥星嗌拍芡高^(guò)青色眼睛片，傳送到我們右眼的圖像的RGB青=0,R2,B2。這樣包含在一幅紅藍(lán)立體圖中的兩幅圖像的信息就被分別傳送到了我們的左右眼睛。

一幅圖畫如果有（或看起來(lái)有）高度、寬度和縱深，那么就可以稱之為三維（或3D）圖畫。一幅圖畫如果有高度和寬度，但沒(méi)有縱深，那么它就是二維（或2D）的。有些圖畫專門被設(shè)計(jì)成二維的。例如，您可以想想指示哪扇門通往公共衛(wèi)生間的國(guó)際通用標(biāo)志。這些標(biāo)志的設(shè)計(jì)使人們一眼便能認(rèn)出它們。這就是為什么它們只采用最基本的形狀。標(biāo)志還可以包含其他信息，如小孩或婦女穿的是什么樣的衣服、他們頭發(fā)的顏色、他們是否定期健身等等，但所有這些額外信息可能讓您花更多的時(shí)間才能從標(biāo)志中讀出基本含義：去公共衛(wèi)生間該怎么走。二維圖形和三維圖形在使用上的基本差異之一就在于：二維圖形擅長(zhǎng)于迅速傳達(dá)簡(jiǎn)單的信息，而三維圖形能夠講述更復(fù)雜的故事，但同時(shí)必須攜載更多信息。 來(lái)看看上圖中的三角形。左側(cè)的兩個(gè)三角形都有三條線和三個(gè)角，這些是構(gòu)成三角形必備條件。在我們看來(lái)，右側(cè)的圖像是個(gè)金字塔，一個(gè)帶有四個(gè)三角形側(cè)面的三維結(jié)構(gòu)。請(qǐng)注意，金字塔形必須由八條線和五個(gè)角構(gòu)成，構(gòu)成金字塔所需的信息幾乎是構(gòu)成三角形所需信息的兩倍。

數(shù)百年以來(lái)，藝術(shù)家們已經(jīng)掌握了一些訣竅，能夠讓二維平面圖看起來(lái)像是進(jìn)入真正三維世界的窗口。您掃描到計(jì)算機(jī)上并在顯示器上瀏覽的那些照片可能就運(yùn)用到了這類訣竅。物體越遠(yuǎn)，看起來(lái)就越小；當(dāng)焦點(diǎn)位于靠近相機(jī)的物體上時(shí)，較遠(yuǎn)的物體就變得模糊；物體離得越遠(yuǎn)，其色彩的鮮明度就越差。在談到當(dāng)今計(jì)算機(jī)上的三維圖形時(shí)，我們指的不是靜止的照片，而是移動(dòng)的圖像。

如果將二維圖畫做成三維圖像需要添加大量信息，那么將三維靜態(tài)圖像做成能夠逼真移動(dòng)的圖像，所需信息量就更大了。問(wèn)題的一部分在于，我們的要求越來(lái)越高了。我們希望自己看到的所有東西都具有高度的真實(shí)性。二十世紀(jì)七十年代中期，像Pong這樣的游戲的屏幕圖形就能給人們留下深刻的印象。如今，我們將游戲屏幕與DVD電影進(jìn)行比較，希望游戲的畫面可以像影院的電影一樣流暢、清晰。這是對(duì)PC、Macintosh以及日益增多的游戲機(jī)（如Dreamcast和PlaystationII）上的三維圖形一次很大的挑戰(zhàn)。

對(duì)于我們大多數(shù)人而言，計(jì)算機(jī)或高級(jí)游戲系統(tǒng)上的游戲畫面是最常見(jiàn)的三維圖形。這些游戲（或采用計(jì)算機(jī)生成的圖像制作而成的電影）必須經(jīng)歷三大主要步驟，才能創(chuàng)建并呈現(xiàn)逼真的三維場(chǎng)景：

上顯示的將是哪一部分的虛擬世界。 確定屏幕上每個(gè)像素的外觀，從而使整個(gè)圖像看起來(lái)盡量逼真。 創(chuàng)建虛擬的三維世界虛擬三維世界并不等同于一幅虛擬三維世界的圖片。這個(gè)道理同樣適用于我們的現(xiàn)實(shí)世界。就拿現(xiàn)實(shí)世界的極小一部分——您的手以及手下的桌面來(lái)打個(gè)比方吧。手的本質(zhì)決定著手的移動(dòng)方式和外觀。手指關(guān)節(jié)向手掌方向彎曲，而不會(huì)向反方向彎曲。如果用手拍桌面，桌面不會(huì)四處飛濺，因?yàn)樽烂婵偸悄敲蠢喂獭?jiān)硬。您的手不能穿過(guò)桌面。上述內(nèi)容是您無(wú)法通過(guò)任何一張照片來(lái)證實(shí)的。但無(wú)論您拍多少?gòu)堈掌吹降氖冀K是：手指關(guān)節(jié)只能向手掌方向彎曲；桌面始終是固體，而非液體，并且是硬的，不是軟的。這是因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)世界中，手就是如此，并且將始終具有這樣的屬性。而虛擬三維世界中的物體卻并非像您的手那樣自然存在。它們完全是合成的。它們只具有軟件賦予它們的特性。程序員必須使用專門工具，并且非常仔細(xì)地定義虛擬三維世界，從而使其中的一切始終以特定的方式表現(xiàn)。

在任何時(shí)候，屏幕上都只會(huì)顯示計(jì)算機(jī)游戲創(chuàng)建的虛擬三維世界的某個(gè)微小部分。屏幕上顯示的內(nèi)容由以下幾方面綜合決定：定義虛擬世界的方式、選擇前往的目的地以及視線的方向。無(wú)論您去哪里（向前或向后、向上或向下、向左或向右），您周圍的虛擬三維世界決定著您從所處的位置朝要前往的方向觀看時(shí)所能看到的一切。您在各個(gè)場(chǎng)景中看到的東西必須是有意義的。如果從相同的距離看一個(gè)物體，那么無(wú)論方向如何，物體看起來(lái)應(yīng)該是等高的。所有物體的外形和移動(dòng)方式都應(yīng)該能讓您相信：這個(gè)物體的質(zhì)量始終保持不變，它的硬度不變，柔韌度不變，等等。

編寫計(jì)算機(jī)游戲的程序員花了巨大的心思來(lái)定義三維世界，這樣您就可以在其中漫步，不會(huì)因?yàn)橛龅绞裁炊a(chǎn)生這樣的想法：“在這個(gè)世界上不可能發(fā)生那樣的事！”您最不想見(jiàn)到的莫過(guò)于兩個(gè)能夠直接穿過(guò)對(duì)方的固體。因?yàn)槟堑扔谑窃跓o(wú)情地提醒您，您所看到的一切都是虛構(gòu)的。

無(wú)論虛擬三維世界有多大、多精彩，計(jì)算機(jī)都只能通過(guò)在二維屏幕上繪制像素來(lái)描畫那個(gè)世界。本節(jié)將重點(diǎn)介紹如何讓屏幕上的內(nèi)容看起來(lái)栩栩如生，尤其將介紹如何盡量讓場(chǎng)景看起來(lái)接近于現(xiàn)實(shí)世界。首先，我們來(lái)了解一下如何讓單個(gè)靜態(tài)物體看起來(lái)栩栩如生。然后，我們?cè)倩卮疳槍?duì)整個(gè)場(chǎng)景的同一問(wèn)題。最后，我們將介紹計(jì)算機(jī)該執(zhí)行哪些操作，才能顯示真實(shí)圖像以真實(shí)速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的全動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。

要讓物體的形象逼真，圖像的許多要素都發(fā)揮著重要作用。其中最重要的部分包括：形狀、表面特性、光照、透視、景深和抗鋸齒。

當(dāng)我們看窗外時(shí)，會(huì)看到由各種形狀構(gòu)成的景色，其中的直線和曲線尺寸各異，構(gòu)成的組合也不盡相同。同樣，當(dāng)我們看計(jì)算機(jī)顯示器上的一個(gè)三維圖像時(shí)，會(huì)看到由多種形狀組成的圖像，盡管大多數(shù)形狀都是由直線構(gòu)成的。我們會(huì)看到正方形、長(zhǎng)方形、平行四邊形、圓形和菱形，但看到最多的還是三角形。為了讓構(gòu)建出的圖像看似擁有自然的平滑曲線，一些形狀必須非常小。要制作復(fù)雜的圖像（比如人體），可能需要將數(shù)千個(gè)這樣的形狀放在一起，構(gòu)成一個(gè)稱為線框的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，這個(gè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)具有了成品的大致模樣，但下一個(gè)主要步驟仍非常重要：必須賦予線框一個(gè)表面。

在現(xiàn)實(shí)世界中看到一個(gè)表面時(shí)，我們可以通過(guò)兩種主要的方法來(lái)獲得有關(guān)這個(gè)表面的信息。我們可以看見(jiàn)它，有時(shí)可以從多個(gè)角度進(jìn)行觀察；我們還可以觸摸它，看看它是硬的還是軟的。但對(duì)于三維圖像而言，我們只能通過(guò)觀察表面來(lái)獲得所有可能得到的信息。這些信息可分成三類：

顏色：它是什么顏色？整個(gè)圖像是同一種顏色嗎？

紋理：表面看起來(lái)是平滑的，還是有劃痕、突起、凹陷或其他不規(guī)則現(xiàn)象？

反射率：它能反射多少光線？表面上其他物件的倒影是清晰還是模糊？

要讓圖像看起來(lái)“真實(shí)”，辦法之一就是在圖像的各個(gè)不同

部分包含大量的上述三種信息。請(qǐng)環(huán)顧一下您的四周：您的計(jì)算機(jī)鍵盤與桌面在顏色、紋理、反射率方面都存在差異；而桌面的顏色、紋理、反射率又與您手臂的顏色、紋理和反射率存在差異。要生成真實(shí)的顏色，計(jì)算機(jī)必須能夠從數(shù)百萬(wàn)種不同顏色中選擇出適合構(gòu)成圖像的像素使用的顏色，這一點(diǎn)非常重要。紋理的變化來(lái)自于為各種表面（從青蛙的皮膚到Jell-o牌果凍，再到存儲(chǔ)的應(yīng)用于表面的“紋理貼圖”）建立的數(shù)學(xué)模型。我們還將各種不可見(jiàn)的性質(zhì)（軟、硬、溫暖、寒冷）與特定的顏色、紋理和反射率組合進(jìn)行關(guān)聯(lián)。只要一個(gè)方面出錯(cuò)，真實(shí)的感受就會(huì)被破壞。

進(jìn)入房間后，您會(huì)打開(kāi)燈。您也許不會(huì)花大量的時(shí)間去思考燈泡或燈管傳遞光的方式，以及光是如何擴(kuò)散到整個(gè)房間的。但制作三維圖形的人必須考慮這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)榫€框四周的所有表面都必須從某個(gè)位置來(lái)照亮。有一種被稱為光線跟蹤的技術(shù)能夠繪制虛擬光線的行走路線：虛擬光線離開(kāi)燈泡后，被鏡面、墻壁和其他反射面反射回來(lái)，并最終以不同的強(qiáng)度，從不同的角度落在不同的物件上。想想來(lái)自單個(gè)燈泡的光線就已經(jīng)夠復(fù)雜了，但大多數(shù)房間都有多個(gè)照明來(lái)源：多盞燈、屋頂?shù)鯚簟⒋皯簟⑾灎T等等。

光照在產(chǎn)生以下兩種效果方面發(fā)揮著重要作用，正是這兩種效果讓物體看起來(lái)具有重量和硬度：明暗和陰影。如果光線照在物體上，一側(cè)的光線比另一側(cè)強(qiáng)，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生第一種效果，即明暗。正是這種效果使得球看起來(lái)是圓的，讓高顴骨看起來(lái)引人注目，讓毯子上的折痕看上去有深度且柔軟。這些光線強(qiáng)度的差異與形狀配合在一起增強(qiáng)了這樣一個(gè)假象，那就是物體具有縱深、高度和寬度。重量錯(cuò)覺(jué)則來(lái)自于第二個(gè)效果，即陰影。光線照在實(shí)體上時(shí)，實(shí)體會(huì)投下陰影。觀察日晷或樹(shù)木投在人行道上的陰影，您就可以了解到這一點(diǎn)。因?yàn)槲覀兞?xí)慣于看到真實(shí)物體和人投下陰影，所以，在三維圖像中看到陰影有助于加強(qiáng)這樣一個(gè)錯(cuò)覺(jué)，即我們是在透過(guò)一扇玻璃窗看真實(shí)的世界，而不是在看屏幕上以數(shù)學(xué)方式生成的各種形狀。

透視是那種聽(tīng)起來(lái)相當(dāng)專業(yè)的詞匯之一，但它確實(shí)描述了人人都見(jiàn)過(guò)的一種簡(jiǎn)單效果。如果您站在一條筆直長(zhǎng)路的一側(cè)向遠(yuǎn)處張望，這條路的兩側(cè)在地平線上看起來(lái)就像是交匯成了一點(diǎn)。另外，如果路邊有樹(shù)，較遠(yuǎn)的樹(shù)木看起來(lái)要比離您較近的樹(shù)木矮。實(shí)際上，這些樹(shù)看起來(lái)就像是在路兩側(cè)形成的那一點(diǎn)上會(huì)聚。場(chǎng)景中的所有物體看起來(lái)都像是最終將在遠(yuǎn)處的一個(gè)單點(diǎn)上會(huì)聚，這就是透視。透視有許多不同類型，但大多數(shù)三維圖形使用的是上述的“單點(diǎn)透視”。在示意圖中，那些手是單獨(dú)存在的，但在大多數(shù)場(chǎng)景中，某些物件之前都會(huì)有另一些物件，從而部分地遮擋這些物件。對(duì)于這些場(chǎng)景而言，軟件不僅得計(jì)算物件的相對(duì)尺寸，而且還必須知道哪個(gè)物件擋在前面，以及它擋住了多少其他物件。Z緩沖區(qū)算法是計(jì)算這些因素的最常用方法。Z緩沖區(qū)算法之名來(lái)自從屏幕回穿過(guò)場(chǎng)景再到地平線的那條軸（或虛線）的通用標(biāo)記（還可考慮使用另外兩條常用軸：衡量場(chǎng)景左右兩側(cè)之間距離的X軸和衡量場(chǎng)景上下方之間距離的Y軸）。

Z緩沖區(qū)根據(jù)包含多邊形的物體與場(chǎng)景前端之間的距離來(lái)為各個(gè)多邊形分配一個(gè)數(shù)字。通常，較小的數(shù)字分配給距離屏幕較近的物件，較大的數(shù)字分配給距離地平線較近的物件。例如，一個(gè)16位的Z緩沖區(qū)會(huì)將數(shù)字32,768分配給距離屏幕最近的物體，而將32,767分配給距離屏幕最遠(yuǎn)的物體。

在現(xiàn)實(shí)世界中，我們的眼睛看不見(jiàn)其他物體之后的物體，因此我們不用去猜想自己應(yīng)該看到什么。但計(jì)算機(jī)會(huì)不斷遇到這個(gè)問(wèn)題，并將以直接的方式來(lái)解決問(wèn)題。每個(gè)物體創(chuàng)建出來(lái)后，其Z值就會(huì)被拿來(lái)與擁有相同X值和Y值的其他物體的Z值進(jìn)行比較。具有最小Z值的物體將被完全渲染，而對(duì)于具有較大Z值的物體而言，它與具有較小Z值的物體相交的部分將不被渲染。這樣做可確保我們不會(huì)看到背景物件透過(guò)前景人物，在前景人物中出現(xiàn)。由于物體被完全渲染之前就已采用了Z ^[1]  緩沖區(qū)，因此根本無(wú)須對(duì)隱藏在人物或物體之后的場(chǎng)景部分進(jìn)行渲染。這就改善了圖形的效果。

可成功用于創(chuàng)建三維圖形的另一個(gè)光學(xué)效果就是景深。讓我們以路邊的樹(shù)木為例。當(dāng)樹(shù)木行列變得越來(lái)越小時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)有趣的現(xiàn)象。如果看離自己較近的樹(shù)，較遠(yuǎn)的樹(shù)似乎就變模糊了。當(dāng)您看有樹(shù)的照片或電影時(shí)，這種現(xiàn)象特別明顯。電影導(dǎo)演和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫師利用這種景深效果來(lái)達(dá)成兩個(gè)目的。第一個(gè)目的是增強(qiáng)所見(jiàn)場(chǎng)景中的縱深錯(cuò)覺(jué)。計(jì)算機(jī)完全可以保證場(chǎng)景中的每個(gè)物件不論距離遠(yuǎn)近都完全清晰。但因?yàn)槲覀兞?xí)慣于看到景深效果，所以如果無(wú)視距離遠(yuǎn)近，一律確保物件清晰就會(huì)讓人覺(jué)得不尋常，并將妨礙產(chǎn)生所見(jiàn)的是真實(shí)場(chǎng)景這個(gè)錯(cuò)覺(jué)。

導(dǎo)演采用景深效果的第二個(gè)原因就是要將人們的注意力集中到他們認(rèn)為最重要的物件或演員身上。例如，一方面，為了將注意力集中到影片的女主角身上，導(dǎo)演可能會(huì)采用“淺景深”效果。采用這種效果時(shí)，只有演員清晰可見(jiàn)；另一方面，如果場(chǎng)景旨在讓觀眾對(duì)壯觀的自然景象產(chǎn)生深刻印象，那么就可能采用“深景深”，使場(chǎng)景盡量清晰，引人注目。抗鋸齒另一種欺騙人們雙眼的技巧就是抗鋸齒效果。數(shù)字圖形系統(tǒng)非常擅長(zhǎng)于創(chuàng)建貫穿屏幕上下或左右的直線。但如果遇到曲線或?qū)蔷€（這種類型的線條在現(xiàn)實(shí)世界中隨處可見(jiàn)），計(jì)算機(jī)就可能生成像樓梯一樣的線條，而不能生成圓滑流暢的線條。為欺騙觀眾的眼睛，讓他們相信自己看到的是圓滑的曲線或線條，計(jì)算機(jī)將把線條顏色的漸變陰影添加到線條周圍的像素上。這些“灰顯”的像素會(huì)欺騙觀眾的眼睛，讓他們相信鋸齒狀樓梯已經(jīng)消失。添加其他有顏色像素以欺騙眼睛的過(guò)程就叫做抗鋸齒，它是區(qū)分計(jì)算機(jī)生成的三維圖形和手工繪制三維圖形的技巧之一。跟蹤穿過(guò)顏色區(qū)域的各種線條，并添加適量的“抗鋸齒”顏色，是計(jì)算機(jī)在顯示器上創(chuàng)建三維動(dòng)畫時(shí)要執(zhí)行的另一項(xiàng)復(fù)雜任務(wù)。

如果您去當(dāng)?shù)赜霸嚎措娪埃环Q為幀的圖像序列將以每秒24幀的速度在您眼前掠過(guò)。由于視網(wǎng)膜保留圖像的時(shí)間略長(zhǎng)于1/24秒，因此大多數(shù)人的眼睛會(huì)將各幀連成一幅持續(xù)的運(yùn)動(dòng)的映像。

換個(gè)角度來(lái)看，這意味著電影的每一幀都是一張曝光時(shí)間為1/24秒的照片。這要比“靜止動(dòng)作”攝影的曝光時(shí)間長(zhǎng)得多；在“靜止動(dòng)作”攝影中，奔跑著的人和其他運(yùn)動(dòng)物體就像在空中凍結(jié)了一樣。因此，如果仔細(xì)看與賽車相關(guān)的電影中的某一幀，您會(huì)發(fā)現(xiàn)有些汽車“變得模糊”，那是因?yàn)樵谙鄼C(jī)快門打開(kāi)時(shí)它們是運(yùn)動(dòng)的。我們已習(xí)慣于見(jiàn)到快速移動(dòng)物體發(fā)生模糊的情景，之所以覺(jué)得屏幕上的圖像看起來(lái)是真實(shí)的，部分原因就在于這種模糊。

但是，因?yàn)閿?shù)字三維圖像根本就不是照片，所以當(dāng)物體在一幀中移動(dòng)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)模糊現(xiàn)象。為了使圖像看起來(lái)更真實(shí)，程序員必須特意添加模糊效果。有些設(shè)計(jì)師覺(jué)得，若要制作出這種效果，則每秒需顯示30多幀，因此他們將游戲顯示速度提高為每秒60幀。盡管這使得每個(gè)圖像都能被極細(xì)致地渲染，動(dòng)作能夠以更小的增量顯示，但它極大地增加了必須針對(duì)給定動(dòng)作序列進(jìn)行渲染的幀的數(shù)量。舉個(gè)例子，您想像一個(gè)持續(xù)6.5分鐘的追逐動(dòng)作。如果是電影，這個(gè)動(dòng)作需要24（幀/秒）x60（秒）x6.5（分鐘）個(gè)幀，或者說(shuō)9,360幀。如果是每秒60幀的數(shù)字三維圖像，則同樣時(shí)長(zhǎng)的追逐畫面需要60x60x6.5個(gè)幀，或者說(shuō)23,400幀。

由程序員添加、以增進(jìn)動(dòng)態(tài)圖像真實(shí)性的模糊稱為“動(dòng)態(tài)模糊”或“空間抗鋸齒”。如果您曾啟用過(guò)Windows的“鼠標(biāo)蹤跡”功能，那么可以說(shuō)您已經(jīng)用過(guò)了該技術(shù)中部分最基本的功能。移動(dòng)物體的副本會(huì)遺留在其尾跡中，隨著物體漸漸遠(yuǎn)去，副本的清晰度和密度將越來(lái)越低。物體軌跡的長(zhǎng)度、副本逐漸消失的速度以及其他細(xì)節(jié)將根據(jù)下列因素發(fā)生變化：物體應(yīng)具有的移動(dòng)速度、物體與觀眾之間的距離以及物體成為關(guān)注焦點(diǎn)的程度。正如您所看到的那樣，要讓物體看起來(lái)像是在真實(shí)移動(dòng)，需要做出許多決定，編排許多細(xì)節(jié)。

在圖像的其他部分中，為做到真實(shí)，必須舍棄計(jì)算機(jī)的精確渲染。這個(gè)規(guī)則既適用于靜態(tài)圖像，也適用于動(dòng)態(tài)圖像。倒影就是很好的例子。您一定見(jiàn)過(guò)這樣的畫面：以鉻合金刨光的車輛和太空飛船極好地反射出場(chǎng)景中的所有東西。雖然鉻反射的影像能夠精彩地展示對(duì)光線的跟蹤，但我們大多數(shù)人并非生活在覆蓋著鉻的世界中。雖然木制家具、大理石地板和拋光金屬的反射效果不能與光滑的鏡面相提并論，但它們都能反射出影像。這些表面上的倒影必須經(jīng)過(guò)模糊處理（不同的表面將接受不同的模糊處理），以便數(shù)字畫面里中心角色周圍的表面能提供一個(gè)真實(shí)的表演舞臺(tái)。

至今為止，我們討論過(guò)的所有因素都使得將三維圖像放到屏幕上這一過(guò)程變得更為復(fù)雜。首先，定義和創(chuàng)建一個(gè)物體就很不容易，而要生成顯示圖像所需的所有像素，從而將物體渲染出來(lái)就更加困難。為此必須先對(duì)由線框組成的三角形和多邊形、表面特性、來(lái)自各光源的光線以及多個(gè)表面的反射光線進(jìn)行計(jì)算和組合，然后軟件才能告訴計(jì)算機(jī)該如何繪制屏幕上的像素。您可能會(huì)認(rèn)為繪制像素即意味著計(jì)算這項(xiàng)艱巨的工作大功告成，但其實(shí)正是在繪制（或渲染）階段，工作量才開(kāi)始攀升。

如今，1024x768的屏幕分辨率只是“高分辨率”的最低要求。這意味著要在屏幕上繪制786,432個(gè)圖像元素（或稱為像素）。如果有32位顏色可用，那么乘以32就意味著制作一幅圖像要處理25,165,824個(gè)位。如果顯示速度為60幀/秒，計(jì)算機(jī)就必須每秒處理1,509,949,440位信息，只有這樣才能使圖像出現(xiàn)在屏幕上。除此之外，計(jì)算機(jī)還必須執(zhí)行其他任務(wù)來(lái)決定圖像的內(nèi)容、顏色、形狀、光照和其他所有一切，從而使屏幕上的像素能夠真正展示出正確的圖像。想想繪制出圖像所需的整套流程，您就不難理解為什么圖形顯示卡會(huì)將越來(lái)越多的圖形處理工作從計(jì)算機(jī)的中央處理器（CPU）中轉(zhuǎn)移出來(lái)了。CPU需要獲得盡可能多的幫助。

雖然您知道了構(gòu)成屏幕內(nèi)容的信息位的數(shù)目，但這只能讓您對(duì)所涉及的處理量有部分的了解。要對(duì)所處理的負(fù)荷總量有個(gè)一知半解，我們還得來(lái)討論一下被稱為變換的數(shù)學(xué)過(guò)程。只要我們改變了看待事物的方法，那就是應(yīng)用了變換。例如，在一個(gè)畫面中，一輛汽車向我們駛來(lái)，這時(shí)可以采用變換，從而使汽車離我們?cè)浇雌饋?lái)就越大。另一個(gè)例子是將計(jì)算機(jī)程序創(chuàng)建的三維世界“壓平”成可在屏幕上顯示的二維圖像。那么，就讓我們來(lái)看看變換所涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)（三維游戲的每一幀都要用到這些知識(shí)），從而了解計(jì)算機(jī)在做哪些工作。我們將使用一些虛構(gòu)的數(shù)字，從中您就能看出生成一個(gè)屏幕所涉及的龐大計(jì)算量。不用擔(dān)心如何進(jìn)行這些計(jì)算，因?yàn)檫@個(gè)任務(wù)將完全由計(jì)算機(jī)代勞。這一切都是為了讓您明白，在您玩游戲時(shí)計(jì)算機(jī)要承擔(dān)多么繁重的工作。

這個(gè)過(guò)程的第一部分包含幾個(gè)重要變量：

X=758——這是我們所見(jiàn)“世界”的高度

Y=1024——這是我們所見(jiàn)“世界”的寬度

Z=2——這是我們所見(jiàn)“世界”的深度（從前到后）

Sx=這是我們的窗口在這個(gè)世界中的高度

Sy=這是我們的窗口在這個(gè)世界中的寬度

Sz=這是深度變量，它決定了哪些物體是可見(jiàn)的，并位于其他被隱藏物體的前方

D=0.75——這是我們的雙眼與這個(gè)虛擬世界窗口之間的距離

首先，我們要計(jì)算窗口在虛擬世界中的大小。

既然窗口大小已經(jīng)計(jì)算出來(lái)了，那么就采用透視變換來(lái)執(zhí)行下一步驟，將這個(gè)世界投射到顯示器屏幕上。在這一步驟中，我們將添加更多的變量。然后，通過(guò)下列等式，我們可計(jì)算出三維虛擬世界中的點(diǎn)（X、Y、Z、1.0）將變換到位置（X'、Y'、Z'、W'）：

這時(shí)，在將圖像投射到顯示器屏幕上之前，必須進(jìn)行另一個(gè)變換，但您已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到所涉及的計(jì)算量之大了，而這一切只是為了在圖像中創(chuàng)建一個(gè)矢量（線）！您可以想像一下包含眾多人和物的復(fù)雜場(chǎng)景所涉及的計(jì)算，然后想像一下在1秒鐘內(nèi)完成60次這樣的計(jì)算會(huì)是怎樣的情形。難道您不為有人發(fā)明了計(jì)算機(jī)而高興嗎？

在下列示例中，您將看到一個(gè)動(dòng)畫序列，顯示的是在辦公室中的一段行走過(guò)程。首先，請(qǐng)注意這個(gè)序列比三維游戲中的大多數(shù)場(chǎng)景簡(jiǎn)單得多。沒(méi)有敵人從桌子后面竄出來(lái)；沒(méi)有導(dǎo)彈或長(zhǎng)矛在空中劃過(guò)；沒(méi)有咬牙切齒的魔鬼在小屋中現(xiàn)形。從“場(chǎng)景中將出現(xiàn)什么”這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看，這是個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)畫。但即便是這樣簡(jiǎn)單的序列，也要涉及到我們至今為止所討論過(guò)的許多問(wèn)題。墻壁和家具的紋理覆蓋著它們的線框結(jié)構(gòu)。代表光線的 ^[2]  射線為形成陰影提供了基礎(chǔ)。另外，穿過(guò)辦公室時(shí)，隨著視點(diǎn)的改變，請(qǐng)注意角落處的某些物體是如何變得清晰可見(jiàn)，某些物體又是如何從墻后出現(xiàn)的——您所看到的正是Z緩沖區(qū)計(jì)算的結(jié)果。在圖像真正呈現(xiàn)到顯示器上之前，所有這些元素都將發(fā)揮作用；因此，即便是功能強(qiáng)大的新式CPU也需要獲得一些幫助，以便執(zhí)行制作三維游戲和圖形需要的所有處理。這就是該圖形協(xié)處理器出場(chǎng)的時(shí)候了。

從個(gè)人計(jì)算機(jī)的早期階段開(kāi)始，大多數(shù)圖形卡都起著轉(zhuǎn)換器的作用，也就是獲取計(jì)算機(jī)CPU創(chuàng)建的繪制好的圖像，并將其轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)顯示器所需的電脈沖。這個(gè)方法確實(shí)有效，但圖像的所有處理工作，以及對(duì)聲音、玩家輸入（針對(duì)游戲而言）和 ^[3]  系統(tǒng)中斷的全部處理都是由CPU完成的。為成功制作現(xiàn)代三維游戲并以多媒體形式呈現(xiàn)給觀眾，計(jì)算機(jī)得承擔(dān)種種工作，因此，即便是速度最快的現(xiàn)代處理器也會(huì)超負(fù)荷，而無(wú)法實(shí)時(shí)滿足軟件的各種要求。這就是圖形協(xié)處理器的作用所在：它分擔(dān)CPU的一部分工作，使總體的多媒體體驗(yàn)達(dá)到人們認(rèn)可的速度。

正如我們已經(jīng)了解到的那樣，構(gòu)建三維數(shù)字圖像的第一步是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)由三角形和多邊形構(gòu)成的線框世界。線框世界接著從三維數(shù)學(xué)世界變換成在二維屏幕上顯示的一組圖案。接著，變換后的圖像將被表面覆蓋（或者說(shuō)被渲染），一些光源將照亮這些圖像，并最終將圖像變換成在顯示器屏幕上顯示的圖案。但是，現(xiàn)代圖形顯示卡中最常見(jiàn)的圖形協(xié)作處理器在線框創(chuàng)建好并將轉(zhuǎn)換成一組二維多邊形后，將從CPU處接管渲染任務(wù)。在這個(gè)階段，VooDoo3和TNT2 Ultra這樣的圖形顯示卡上的圖形協(xié)處理器將接管CPU的工作。這是重要的一步，但采用尖端技術(shù)的圖形處理器能在更早的階段減輕CPU的負(fù)擔(dān)。

英偉達(dá)出品的 ^[4]  GeForce 256能夠更多地減輕CPU的負(fù)擔(dān)。較早出品的GeForce 256能夠執(zhí)行渲染操作，除此之外，GeForce 256還添加了將線框模型從三維數(shù)學(xué)空間轉(zhuǎn)換到二維顯示空間的功能，并能執(zhí)行顯示光照所需的工作。這大大減輕了CPU的處理壓力，因?yàn)樽儞Q和光線跟蹤都需要用到大量的浮點(diǎn)數(shù)學(xué)（涉及分?jǐn)?shù)的數(shù)學(xué)，之所以稱為“浮點(diǎn)”，是因?yàn)榭梢愿鶕?jù)需要移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)，以提供高精度）。又由于圖形處理器不必處理CPU的許多任務(wù)，所以可以將其設(shè)計(jì)為能夠極快地處理那些數(shù)學(xué)任務(wù)。

3dfx出品的新款Voodoo 5接管了CPU的另一組任務(wù)。3dfx稱這種技術(shù)為T緩沖。此技術(shù)側(cè)重于改進(jìn)渲染過(guò)程，而不是向處理器添加額外任務(wù)。T ^[5]  緩沖技術(shù)旨在提高抗鋸齒效果。它能夠渲染同一圖像的四個(gè)副本，并使每幅圖像都稍稍偏離其他圖像，然后將這些圖像組合起來(lái)，從而使物體的邊緣變得稍微模糊，消除了可能對(duì)計(jì)算機(jī)生成圖像造成破壞的“鋸齒狀圖形”。這種技術(shù)還可用來(lái)生成動(dòng)態(tài)模糊、模糊陰影和景深焦點(diǎn)模糊。運(yùn)用這些效果可以生成外觀更圓滑、更真實(shí)的圖像，也就是圖形設(shè)計(jì)師所希望得到的圖像。Voodoo 5的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：在保持較高幀速率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)全屏抗鋸齒效果。

在我們看到逼真的動(dòng)態(tài)圖像穩(wěn)定、連貫地生成和呈現(xiàn)之前，計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)仍然有一些路要走。與使用80列、25行的單色文本的日子相比，圖形效果已經(jīng)有了極大的改進(jìn)。數(shù)百萬(wàn)人得益于今天的技術(shù)在享受游戲和模擬的樂(lè)趣。新的三維處理器將更讓我們相信自己是在真正地探索另一個(gè)世界，體驗(yàn)我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中絕對(duì)不敢嘗試的事情。每隔六個(gè)月，PC圖形硬件便會(huì)經(jīng)歷一次重大進(jìn)步，但軟件的改進(jìn)相對(duì)較慢。顯然，像互聯(lián)網(wǎng)一樣，計(jì)算機(jī)圖形的魅力與日俱增，并越來(lái)越有可能成為電視的替代品。

最初的立體像是制作小幅面的立體攝影照片的，所以，它的用途局限于立體相機(jī)拍攝的立體人物圖像。由于受到成本、幅面、運(yùn)用領(lǐng)域的限制，大規(guī)模的制作立體圖像并不成熟，其市場(chǎng)也僅僅限制在較小的研究領(lǐng)域。

數(shù)碼技術(shù)的運(yùn)用，開(kāi)辟了立體圖像制作的新紀(jì)元。運(yùn)用電腦數(shù)碼技術(shù)，可以把任意一張平面的畫面轉(zhuǎn)換成立體圖片，無(wú)需專用立體相機(jī)，更省去了沖印膠片的繁雜工序，只需要用數(shù)碼相機(jī)拍攝一張平面圖像，導(dǎo)入電腦后，就能立即制作出一幅栩栩如生的立體畫面，給人以身臨其境的感覺(jué)，這樣，就賦予了立體圖像的廣闊運(yùn)用空間。

繼用PHOTOSHOP設(shè)計(jì) ^[6]  立體圖像后，現(xiàn)在又開(kāi)發(fā)出 ^[7]  立體軟件設(shè)計(jì)立體圖像的方法，用專業(yè)立體軟件進(jìn)行立體畫設(shè)計(jì)，制作過(guò)程更加方便簡(jiǎn)化，做出來(lái)的立體效果更加逼真， 目前最先進(jìn)的立體設(shè)計(jì)軟件有用于印刷專業(yè)的3D4U和用于個(gè)性設(shè)計(jì)的PSDTO3D。

立體圖像在現(xiàn)代生活中的運(yùn)用非常廣泛，可以滲透到所有的圖像運(yùn)用領(lǐng)域，隨著人們審美意識(shí)的提高，傳統(tǒng)的廣告畫已經(jīng)引起了人們的視覺(jué)疲憊，立體畫以其新、奇、特等特色引起人們的注意，讓人駐足流連。

使用三維圖像技術(shù)技術(shù)，用戶可以擺脫傳統(tǒng)平面的瀏覽方式，不但產(chǎn)品圖像造型立體逼真，使用方便，用戶只需要操作鍵盤鼠標(biāo)，即可任意角度觀察產(chǎn)品，還能隨意分拆、開(kāi)合、模擬試用實(shí)況，也可以傾聽(tīng)優(yōu)美的音樂(lè)和清晰的解說(shuō)，讓用戶充分體驗(yàn)真實(shí)。