在计算机图形学中，点是最基本的元素，它在二维或三维空间中通过坐标来定位。在二维平面中，我们使用笛卡尔坐标系，一个点由(x, y)坐标对确定其位置；在三维空间里，则通过(x, y, z)坐标来精确表示。例如，在绘制一个简单的矩形时，我们首先要确定它四个顶点的坐标，这些坐标就像地图上的定位标记，是构建图形的基础。
有了点的概念，线段就可以通过连接两个点来形成。线段是构成复杂图形的基本组件，多个线段首尾相连能组成多边形。多边形在计算机图形学中应用广泛，如三角形是最基础的多边形，许多复杂的三维模型都是由大量的三角形面片拼接而成。在渲染三维物体时，通过定义三角形的顶点坐标和表面属性（如颜色、纹理等），计算机就能根据这些信息来绘制物体的表面。
计算机屏幕是由一个个像素点组成的矩形阵列，将抽象的图形（如点、线、多边形）转换为屏幕上可见的像素点的过程称为光栅化。以绘制一条线段为例，在光栅化过程中，计算机会根据线段两端点的坐标，确定这条线段经过哪些像素，并计算每个像素的颜色值。对于多边形，也是类似的原理，通过判断多边形覆盖哪些像素，来确定这些像素的颜色，从而在屏幕上呈现出多边形的形状。
像素的颜色通常由红、绿、蓝（RGB）三种颜色分量组成，每种分量的值在0 - 255之间，通过不同比例的RGB分量混合，可以得到各种丰富的颜色。在图像生成时，根据图形的属性（如纯色填充、纹理映射等）来计算每个像素的RGB值。例如，当一个多边形被设置为红色填充时，那么覆盖该多边形的所有像素的RGB值就会被设置为(255, 0, 0)。如果是纹理映射，就需要从纹理图像中采样相应的颜色值，赋予对应的像素。
对于三维图形，要在二维屏幕上显示，需要进行投影变换。常见的投影方式有正交投影和透视投影。正交投影保持物体的平行性，常用于工程制图等领域，它能准确地展示物体的形状和尺寸，但缺乏真实感。透视投影则模拟人眼的视觉效果，远处的物体看起来更小，更符合现实世界的视觉感受，所以在游戏、影视等追求真实感的场景中广泛应用。通过投影变换，三维物体的坐标被转换到二维平面上，为后续的显示做准备。
渲染是将经过投影变换后的三维图形转换为具有真实感的二维图像的过程。渲染涉及到多个方面，包括光照计算、材质模拟等。光照计算根据光源的位置、强度、颜色以及物体表面的法向量等因素，计算物体表面每个点的光照效果，确定该点的亮度和颜色。材质模拟则考虑物体的材质属性，如金属、塑料、木材等，不同材质对光的反射、折射和吸收特性不同，通过模拟这些特性，使渲染出的物体看起来更加逼真。例如，金属材质的物体通常具有较强的镜面反射，而塑料材质则相对柔和。
计算机图形学中的图像生成原理是一个复杂而又充满魅力的领域，它融合了数学、物理学和计算机科学等多学科知识，从最基本的图形元素构建，到复杂的三维图形渲染，每一个环节都凝聚着科研人员和工程师们的智慧，为我们创造出丰富多彩的数字视觉世界。
