計算機圖形學(xué)各個領(lǐng)域的目標(biāo)或許不同，但最終的形式都是渲染(即繪制)在二維的顯示設(shè)備上的圖像。下面是一個簡單（可能并不完全）的分類：
計算機圖形學(xué)-領(lǐng)域及分支：
1 繪制
1.1 真實感繪制(非實時)
1.1.1 光線追蹤(Ray-tracing)
1.1.2 全局光照(Global Illumination)
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1.2 實時繪制
1.2.1 Shading(BRDF, Programmable Shading等)
1.2.2 紋理(Texture Synthesis, 反走樣, 采樣等)
1.2.3 陰影和環(huán)境光照(Ambient Occlusion, Shadow Volume等)
1.2.4 基于圖像的算法(HDR, Depth of Field, Motion Blur等)
1.2.5 光照算法(PRT, 球面諧波(Spherical Harmonic)等)
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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(wǎng)格(Mesh)及形變(Morphing)
2.3 模型修復(fù)及重建(計算機視覺交叉方向)
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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 頭發(fā) 皮膚 橡膠等)
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4 動畫
4.1 關(guān)鍵幀技術(shù)(keyframe)
4.2 基于物理的動畫(Human motion capture, character animation等)
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5 科學(xué)計算可視化
5.1 標(biāo)量場可視化(Isosurface和體繪制 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)
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6 延展和相關(guān)領(lǐng)域
6.1 圖形硬件和GPU Computing(利用GPU進行普適的并行計算)
6.2 計算攝影學(xué)Computational Photography(圖像處理和圖形學(xué)的結(jié)合)
6.3 計算機視覺Computer Vision(是計算機圖形學(xué)的逆向?qū)W科 如何從二維圖像和視頻中提取三維空間信息和內(nèi)容理解)
6.4 大規(guī)模數(shù)據(jù)分析(大規(guī)模數(shù)據(jù)的可視化及物理模擬 如天氣 洋流 社交網(wǎng)絡(luò)信息等)
6.5 游戲引擎(是實時繪制+建模+物理模擬+動畫的集合體)
6.6 電影動畫及特效(是真實感繪制+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(shè)計及并行編程模型)
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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(xué)的研究內(nèi)容。至于未來的發(fā)展趨勢，我個人從事的圖形硬件和并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(lǐng)域內(nèi)都有迷人而艱難的未解決的問題。在圖靈獎歷次獲獎?wù)咧?#xff0c;和計算機圖形學(xué)唯一相關(guān)的就是圖形學(xué)之父Ivan Sutherland。所以說，計算機圖形學(xué)是一個相當(dāng)年輕的學(xué)科，會有很光明的發(fā)展前途。我會在下面列出一些曾經(jīng)幫助過我的參考資料和一些領(lǐng)域的教授頁面/軟件資源以 1)供提問者進一步獲取信息 2)展示圖形學(xué)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(shù)： http://www.cc.gatech.edu/~karenliu/Home.html
[3] TAMU教授Jin-xiang Chai 動畫技術(shù)： 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(yīng)用幾何實驗室： http://www.geometry.caltech.edu/geo.html
[9] 浙江大學(xué)GAPS實驗室： http://www.gaps-zju.org/
[10] 清華大學(xué)胡事民教授實驗室：? http://cg.cs.tsinghua.edu.cn/
[11] 中科院深先所陳寶權(quán)教授：? http://web.siat.ac.cn/~baoquan/
[12] UC Davis教授John Owens(我的導(dǎo)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(nèi)最好的開源游戲引擎(作者是MSRA的龔敏敏)：? http://www.klayge.org/
[16] 最適宜學(xué)習(xí)引擎結(jié)構(gòu)的游戲引擎OGRE：? http://www.ogre3d.org/
[17] 個人認為最好的開源的基于物理的真實感繪制引擎LuxRender:? http://www.luxrender.net/en_GB/index
[18] 圖形學(xué)界最無私的奉獻者Ke-sen Huang的主頁，包含歷次重要圖形學(xué)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(xué)的學(xué)習(xí)，盡快找到研究方向并作出好的成果。個人認為在擁有數(shù)據(jù)挖掘背景的前提下，提問者可以嘗試在大規(guī)模數(shù)據(jù)分析和可視化或計算機視覺領(lǐng)域?qū)ふ腋信d趣的方向，我個人有如下推薦：
[1] 社交網(wǎng)絡(luò)分析? http://en.wikipedia.org/wiki/Social_network_analysis
[2] 基于海量網(wǎng)絡(luò)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?

圖形學(xué)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(xué)科。只要我們還需要用電腦來做顯示，那么一定會有用得到圖形學(xué)的地方。

在就業(yè)方面，國內(nèi)主要是游戲公司對圖形學(xué)有需求，還有跨國公司在國內(nèi)的分支機構(gòu)，比如Autodesk，AMD，NVidea，微軟亞州研究院（個人以為國內(nèi)圖形學(xué)最牛的人都在微軟）等。國外就多了，除了游戲業(yè)，電影工業(yè)就是圖形學(xué)大戶，此外，和設(shè)計相關(guān)的產(chǎn)業(yè)（即CAD）是需求圖形學(xué)的經(jīng)典行業(yè)。 另外，其實可以預(yù)見的是，國內(nèi)的這些產(chǎn)業(yè)雖然現(xiàn)在對圖形學(xué)的需求不大，但若要趕上國外，那大量招收圖形學(xué)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(shù)量上來看，做圖形學(xué)的人不是很多（和計算機視覺，機器學(xué)習(xí)比，其它的我也不太了解）。但圖形學(xué)與其它計算機學(xué)科相比，有一個巨大的優(yōu)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(shù)據(jù)和圖表什么的，所以不會很枯燥。

以下是我對圖形學(xué)研究方向的分類：
1、真實感繪制。研究如何又快又好地繪制和真實世界一樣的畫面。在以前，現(xiàn)在和將來都是圖形學(xué)的一個研究重點。
2、非真實感繪制。研究如何像人類藝術(shù)家那樣繪制不真實的畫面。比如水彩畫、鉛筆畫、蠟筆畫等等的繪制。
3、真實物理模擬。研究如何模擬物理現(xiàn)象，比如流水，火焰等等。
4、人體運動。研究如何捕捉、編輯和應(yīng)用人體運動數(shù)據(jù)，如何模擬人體運動（比如當(dāng)人被一個外物撞擊時的動作反應(yīng)，再比如一群人的群體運動模擬），如何繪制人體運動。
5、計算機照相術(shù)（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，復(fù)雜環(huán)境中經(jīng)過反射的聲音。還有一個相關(guān)領(lǐng)域和音樂有關(guān)，研究如何根據(jù)一段音樂自動生成舞蹈什么的。
8、計算幾何。這是一個非常理論而且經(jīng)典的研究方向，和數(shù)學(xué)中的幾何學(xué)非常相關(guān)，研究的算法是其它圖形學(xué)研究方向的基礎(chǔ)，比如曲線曲面的表達、繪制和編輯等。按照我的理解（可能有點不準(zhǔn)確），數(shù)學(xué)的幾何學(xué)用所表達的幾何概念都是連續(xù)的，而計算幾何都是離散的，要把數(shù)學(xué)的幾何學(xué)理論應(yīng)用到圖形學(xué)算法中，必須要將這些算法離散化，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、圖形硬件。研究如何設(shè)計對圖形學(xué)算法進行加速的硬件。

圖形學(xué)所研究的一部分內(nèi)容，采用了許多機器學(xué)習(xí)的方法，比如和人體運動，非真實感繪制相關(guān)的研究領(lǐng)域，這和數(shù)據(jù)挖掘還是有一定的相似性的，所以如果你選擇圖形學(xué)的話，還是能接觸許多和數(shù)據(jù)挖掘類似的算法的。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机图形学介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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