计算机图形学（Computer Graphics, CG）是一门研究如何利用计算机生成和处理视觉信息的科学。它涉及将数学和算法转化为图像，广泛应用于多个领域，从娱乐到科学研究。以下是计算机图形学的基本概念和应用领域的概述：

基本概念

1. 几何建模：创建三维或二维的几何模型，包括简单形体（如立方体、球体）和复杂形状，使用如Bezier曲线、CatmullClark曲面细分等技术。

2. 渲染：将几何模型转换成图像的过程，分为光栅化（实时应用，如游戏）和光线追踪（离线应用，如电影特效）。光栅化涉及将3D对象投影到2D屏幕上，分解为像素片段；光线追踪则模拟光线在场景中的行为，计算反射、折射和阴影。

3. 动画与模拟：通过关键帧动画、质点弹簧系统等技术创造动态效果，模拟物理现象，用于游戏、电影和科学模拟。

4. 图形用户界面（GUI）：设计让用户与计算机交互的视觉界面，如窗口、按钮、菜单等。

5. 数学基础：依赖于线性代数、几何变换、微积分和概率论等数学工具，用于描述和操作图形。

6. 交互技术：使用户能够通过输入设备（如鼠标、键盘、触摸屏）与图形系统互动的技术。

应用领域

1. 电子游戏：实时渲染技术，提供沉浸式体验。

2. 电影与动画：高质量的视觉效果，包括特效和3D动画。

3. 设计与可视化：产品设计、建筑设计的预览和修改。

4. 虚拟现实（VR）与增强现实（AR）：创建交互式虚拟环境，增强用户体验。

5. 数字插图与艺术：艺术家创作数字作品的工具。

6. 模拟仿真：用于教育、军事训练、天气预报等。

7. 图形用户界面：操作系统和软件的用户界面设计。

计算机图形学的基本概念与应用

8. 科学计算可视化：将复杂数据转换为图像，帮助理解。

9. 地理信息系统（GIS）：地图制作和地理数据分析。

10. 医疗成像：如CT扫描和MRI图像的处理和显示。

11. 农业：植物生长模拟和资源管理。

计算机图形学的发展历程从Sutherland的博士论文提出“graphics”一词，到Bezier曲线的引入，再到现代的OpenGL、DirectX等标准，它不断进步并与计算机视觉、人工智能、图像处理等领域相互影响，推动了技术的革新和应用的拓展。