在进入三维软件的学习之前，我们先来了解一下在这方面应用最为成熟的产业之一：三维动画影视制作。
下面是 3D Production Pipeline 的流程图，很好地总结了一部完整的动画影片的制作过程。
我们在这个学期从零基础学起，主要涉及到的是 Modeling 建模和 Texturing 材质贴图部分，也会简单应用一些 Lighting 灯光和 Rendering 渲染的知识。
在整个制作流程中，会涉及很多工具。下面是以 Blender 为例的 workflow（来源）：
在新年期间上映的「流浪地球」，已经充分展示出国内影视技术的实力。这篇访谈介绍了大量的前期概念设计，涉及人物、场景、装备等等，推荐感兴趣的同学看一看。
相信绝大部分同学都看过皮克斯出品的动画：玩具总动员、海底总动员、超人总动员、机器人总动员、飞屋环游记、头脑特工队……每一部都是传奇般的经典。皮克斯不但连续制作出高水准的作品，而且为行业积累了大量实践经验，推动着影视动画制作向前发展。而且，皮克斯还推出了一套非常系统的动画制作入门课程，包括故事、角色、场景、材质、动效、灯光等等制作环节，制作精良，墙裂推荐大家观看。
下面的视频会对整个课程做一个导览：
三维制作 3+1
通过皮克斯的介绍视频，大家对整个制作过程有了一定了解。
在这么复杂的过程中，有三样东西是必不可少的。这三样东西也是我们打开 Blender 软件后，在视图区看到的东西：
那么 3+1 的 1 又是什么呢？有了几何体、灯光和镜头，我们还需要渲染，才能生成最终的图像。下面对 3+1 分别做简单的介绍。
几何体
点线面是最基本的造型单位。在三维建模中，点线面有另外的名字：
- 顶点-vertices：在几何体角落上的点
- 边-edges：连接顶点的线
- 面-faces：由若干条边围成的填充区域
任何的几何体，再复杂的模型，无非都是反复增删、调整顶点、边和面而形成的。
如果说点、线、面是基本的操作对象，那么平移（translation）、缩放（scale）、旋转（rotation）就是基本的操作方式。这些是我们在三维设计建模过程中主要的工作。
材质/灯光
材质和灯光决定了一个物体看起来是什么样的。
材质涉及到纹理、粗糙度、反射率、亮度等等复杂的参数。
而灯光需要根据物体在真实光照环境下，对光线的反射规律来计算并呈现。在一个模型的表面，有许多多边形，每一个多边形接收和反射的光并不一样，这与人眼识别立体物体的原理有关。
材质结合光照，组成了千变万化的组合，也给三维世界带来了无数的可能性。
镜头
镜头是大家相对陌生的领域。因为我们天然就有着两个镜头——眼睛。看向哪里、怎么看，几乎不需要经过思考和反应，所以我们感觉不到自己身上这个「镜头」的存在。
但是在虚拟的三维世界中，镜头决定了场景的呈现。
Introduction to geometric transformations (video) | Khan Academy
在影视动画中，镜头是叙事的关键要素之一。如何设置镜头相关的参数，获得我们想要的渲染结果，会在后续的课程中涉及到。
渲染
可以说，渲染是一个令人头疼的词。它意味着费时费力（主要是费计算机的算力）。
为什么需要渲染？相比手绘图像，三维图像其实不是被「画」出来的，而是由很多参数计算并自动绘制出来的成果。渲染就是计算机根据参数计算最终展示结果的过程。
计算机成像有不同的渲染方式。光栅化和光线追踪是常见的两种。
- 光栅化（Rasterization）是把顶点转换为片元的过程，也就是将图转化为一个个栅格组成的图象，特点是每个元素对应帧缓冲区中的一个像素。
- 光线追踪（Ray tracing）是三维计算机图形学中的特殊渲染算法，跟踪从眼睛发出的光线而不是光源发出的光线，生成编排好的场景的数学模型显现出来。
在后续的课程中我们还会来讲解。
补充知识：三维投影
计算机是二维屏幕，如何表示三维的物体和世界呢？
这里要借助三维投影的概念。
从字面理解，投影就是物体被光照后投射到一个平面上的影像。计算机图形学里有大量关于光线和投影的研究。
在三维设计中，会经常接触到两种投影：透视投影（Perspective Projection）和正射投影（Orthographic Projection）。
下图可以帮助我们理解两者的区别：
