3D計算機圖形學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王長波，高岩 著

圖書標籤:

• 計算機圖形學
• 3D圖形學
• 圖形渲染
• OpenGL
• DirectX
• 計算機視覺
• 遊戲開發
• 可視化
• 建模
• 動畫

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111313113

版次：1

商品編碼：10350590

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2010-09-01

用紙：膠版紙

頁數：253

內容簡介

本書重點介紹三維計算機圖形學的基本概念、算法與編程實現，以及3D圖形開發技術的最新進展。主要內容包括：計算機圖形學概述、基本圖形生成算法、3D圖形數學基礎、圖形變換、三維場景的繪製基礎、真實感圖形光照處理、紋理映射技術、場景組織與管理技術、遊戲特效繪製技術、地形繪製技術、陰影繪製技術、碰撞檢測技術、計算機動畫技術、GPU硬件加速技術等。
本書理論結閤實際，圖文並茂，注重培養學生的編程實現能力，可作為高等院校本科生或研究生計算機圖形學課程的教材，也可供從事計算機圖形學、遊戲動畫開發等工作的研究人員參考。封底無防僞標均為盜版
版權所有，侵權必究
本書法律顧問北京市展達律師事務所

目錄

前言
教學建議
第1章計算機圖形學
1?1計算機圖形學概述
1?2計算機圖形學的發展曆史
1?3計算機圖形學的應用領域
1?3?1計算機輔助設計 （CAD/CAM）
1?3?2科學計算可視化
1?3?3圖形化的用戶界麵
1?3?4電腦遊戲
1?3?5動畫特效
1?3?6地理信息係統
1?3?7虛擬現實係統
1?3?8計算機藝術
1?4計算機圖形設備與圖形係統
1?4?1計算機圖形設備
1?4?2計算機圖形係統
1?5計算機圖形的最新發展動嚮
本章小結
習題
第2章基本圖形生成算法
2?1圖形光柵化的原理
2?2直綫的光柵化算法
2?2?1逐點比較法
2?2?2數值微分法
2?2?3中點Bresenham算法
2?3圓的光柵化算法
2?3?1簡單方程法産生圓弧
2?3?2Bresenham算法産生圓弧
2?4其他圖形的光柵化算法
2?5基本圖元的代碼實現
2?5?1基本圖元的C語言實現
2?5?2基本圖元的MFC實現
2?6多邊形填充
2?7寬圖元
2?7?1復製像素畫寬圖元
2?7?2移動畫筆畫寬圖元
本章小結
習題
第3章3D圖形中的數學基礎
3?1坐標係
3?2嚮量
3?2?1嚮量的基本概念
3?2?2嚮量的基本運算
3?2?3嚮量的代碼實現
3?3矩陣
3?3?1矩陣的基本概念
3?3?2矩陣的基本運算
3?3?3Direct3D中的矩陣
3?4空間幾何的運算
3?4?1幾何形體的錶達
3?4?2幾何體之間的空間關係
本章小結
習題
第4章圖形變換
4?1二維及三維圖形幾何變換
4?1?1二維圖形幾何變換
4?1?2三維圖形幾何變換
4?2投影與投影變換
4?2?1平行投影
4?2?2透視投影
4?3圖形變換的實現
4?3?1Direct3D中的矩陣
4?3?2Direct3D中的矩陣變換
4?4編程實例
本章小結
習題
第5章三維場景繪製基礎
5?1三維場景繪製流水綫
5?1?1世界變換
5?1?2觀察空間變換
5?1?3背麵揀選
5?1?4光照
5?1?5裁剪
5?1?6投影
5?1?7視口變換
5?1?8光柵化
5?2Direct3D的繪製流程
5?2?1創建場景
5?2?2繪製場景
5?2?3Direct3D繪製流水綫
本章小結
習題
第6章真實感圖形光照處理
6?13D圖形的顔色原理
6?1?1顔色的光學性質
6?1?2CIE色度圖
6?1?3顔色空間模型
6?2光照明模型
6?2?1簡單光照明模型
6?2?2基於簡單光照明模型的多邊形繪製
6?2?3整體光照明模型和光綫跟蹤算法
6?3光照的Direct3D編程實現
6?3?1Direct3D顔色定義
6?3?2光源
6?3?3材
6?3?4Direct3D頂點顔色
本章小結
習題
第7章紋理映射技術
7?1紋理映射的基本原理
7?1?1紋理的基本概念
7?1?2紋理映射的概念
7?1?3紋理映射中的幾何關係
7?2紋理映射的實現過程
7?2?1紋理映射的OpenGL實現
7?2?2紋理映射的Direct3D實現
7?3高級紋理映射技術
7?3?1紋理的優化處理技術
7?3?2多重紋理映射
7?3?3凹凸紋理
7?3?4環境映射技術
本章小結
習題
第8章場景組織與管理技術
8?13D場景組織方式
8?1?1場景圖
8?1?2基於繪製狀態的場景管理
8?2優化場景繪製的幾何剖分技術
8?2?1四叉樹
8?2?2八叉樹
8?2?3BSP樹
8?3三維場景的快速可見性判斷
8?3?1入口技術
8?3?2遮擋剔除
8?3?3潛在可見集方法
8?4LOD加速繪製技術
8?4?1LOD技術分類
8?4?2LOD的主要簡化方法分類
8?4?3典型LOD的簡化方法
本章小結
習題
第9章遊戲特效繪製技術
9?1廣告牌技術
9?2粒子係統技術
9?2?1粒子的屬性
9?2?2粒子係統的創建
9?3精靈動畫技術
9?5煙、霧、火特效技術
9?5?1粒子係統
9?5?2分形幾何
9?5?3過程紋理
9?5?4細胞自動機
9?5?5基於物理的方法
9?6眩光特效技術
9?6?1太陽及鏡頭光暈的繪製
9?6?2光暈淡入淡齣效果
9?6?3可見性判斷
本章小結
習題
第10章地形繪製技術
10?1地形繪製的基本理論
10?1?1地形生成
10?1?2地錶紋理
10?1?3地形光照
10?1?4地形的霧化效果
10?2簡單地形的繪製方法
10?2?1生成地形高度數據
10?2?2創建地形網格
10?2?3添加紋理
10?2?4計算陰影
10?2?5添加霧化效果
10?3高級地形繪製技術
10?3?1地形LOD技術簡介
10?3?2基於GeoMipmapping的地形LOD技術
本章小結
習題
第11章陰影繪製技術
11?1陰影的基本原理
11?2平麵陰影技術
11?2?1投影矩陣
11?2?2模闆緩存
11?2?3繪製過程
11?3復雜陰影實現技術
11?3?1陰影圖算法
11?3?2陰影體算法
本章小結
習題
第12章碰撞檢測技術
12?1碰撞檢測的基本原理
12?1?1概念
12?1?2碰撞檢測問題描述
12?1?3碰撞檢測算法分類
12?2高級碰撞檢測技術
12?2?1基於圖像空間的碰撞檢測算法
12?2?2基於一般錶示模型的碰撞檢測算法
12?2?3麵嚮可變形體的碰撞檢測算法
12?3基本碰撞檢測算法實現
12?3?1使用邊界框測試碰撞
12?3?2使用邊界球測試碰撞
12?4示例程序
12?4?1邊界框碰撞
12?4?2邊界球碰撞
本章小結
習題
第13章計算機動畫技術
13?1計算機動畫概述
13?2計算機三維動畫過程
13?3關鍵幀動畫
13?4過程動畫
13?4?1三維紋理映射與過程紋理
13?4?2L係統
13?4?3傅裏葉閤成技術
13?5變形動畫
13?6基於物理模型的動畫
13?6?1剛體動力學模擬
13?6?2彈性變形體模擬
13?6?3流體模擬
13?7人體和關節動畫
13?7?1人體骨架模型
13?7?2運動學方法
13?7?3動力學方法
13?7?4基於運動捕獲的方法
本章小結
習題
第14章GPU硬件加速技術
14?1GPU硬件加速的原理
14?2GPU與CPU比較
14?3HLSL著色器
14?3?1HLSL簡介
14?3?2HLSL的數據類型
14?3?3編寫HLSL著色器代碼
14?3?4在Direct3D程序中加載
14?3?5HLSL的Effect框架
14?3?6基於HLSL的光照效果程序
14?4GLSL著色器
14?4?1GLSL數據類型
14?4?2GLSL的輸入輸齣
14?4?3頂點著色器與片段著色器操作
14?4?4GLSL光照示例程序
本章小結
習題
附錄A圖形開發庫Direct3D編程入門
附錄BOpenGL簡介
參考文獻

前言/序言

《光影的詩篇：從像素到現實的視覺構建》 引言 我們生活在一個日益視覺化的時代，從觸手可及的智能手機屏幕，到浩瀚無垠的數字世界，視覺信息無處不在，並以驚人的速度重塑著我們的認知和互動方式。當我們凝視電影中栩栩如生的人物，沉浸於遊戲世界裏的壯麗風景，或是審視醫學影像中的精微結構時，我們都在無形中被一股強大的力量所引導——那是構建瞭這一切視覺奇觀的底層邏輯與技術。這本書，正是為瞭揭開這層麵紗，帶領讀者深入探究那些將二維像素轉化為三維幻象，最終在我們的感官中烙下深刻印記的奧秘。 我們不在此書中探討“3D計算機圖形學”這一具體學科的定義、曆史沿革、核心算法或數學原理。本書的關注點在於，當我們站在觀眾的角度，如何理解和欣賞我們所見到的每一個像素的躍動，每一束光影的變幻，以及每一個三維模型的塑造。它並非一本技術手冊，而是關於“看見”的藝術與科學的交織，關於如何從最基礎的點、綫、麵齣發，最終構建齣足以亂真的視覺體驗。 第一章：從微觀到宏觀的感知邊界 在踏入本書的探索之旅前，我們首先需要理解“視覺”本身是如何被構建和解讀的。我們所看到的，並非直接反映於眼前的物理世界，而是經過大腦一係列復雜的加工和詮釋。這種感知過程，從最基礎的光綫接收，到大腦對形狀、顔色、深度、運動的識彆，構成瞭一個精密的神經網絡。 本書將從“感知”的視角切入，而非“技術”的視角。我們將一同思考： 像素的魔力： 每個屏幕上的微小發光點，如何通過色彩的組閤與排列，在我們眼中形成連續的圖像？這種離散的單元如何跳脫齣其物理限製，勾勒齣連續的光滑麯麵或細膩的紋理？我們將審視像素作為基本構件，如何承載著圖像的全部信息，並討論其在不同分辨率和顯示技術下的錶現差異。 色彩的語言： 色彩不僅僅是視覺的裝飾，更是情感、信息和意境的載體。本書將探討人類對色彩的感知機製，不同色彩組閤所引發的情感聯想，以及色彩在視覺敘事中的作用。從暖色調的溫馨到冷色調的疏離，色彩如何影響我們對場景的解讀和情緒的體驗。 形狀的辨識： 我們如何區分一個球體和一個立方體？大腦如何從二維投影中推斷齣三維物體的真實形狀？我們將探討視覺綫索，例如輪廓、陰影、高光以及物體之間的遮擋關係，如何幫助我們構建對物體形態的理解。 空間的錯覺： 遠近、大小、深度的感知，是構建我們三維世界認知的基礎。書中將分析一些視覺上的錯覺，揭示大腦在理解空間關係時所依賴的綫索，以及這些綫索是如何被巧妙地應用於視覺錶現中，以欺騙我們的眼睛，創造齣令人驚嘆的空間感。 第二章：光影的舞蹈——渲染的藝術 光綫，是構成我們視覺世界的最基本元素。它賦予物體形態，塑造空間氛圍，傳遞情感信息。而“光影”，則是光綫與物體相互作用所産生的視覺現象，也是藝術傢和設計師手中最強大的工具之一。本書將深入探究光影在視覺構建中的核心地位，以及它如何被“翻譯”成屏幕上的數字信號。 本章將不會涉及具體的渲染方程或算法，而是著重於“光影效果”的感知和錶現： 光源的形態與特性： 不同類型的光源——例如點光源、聚光燈、麵光源，以及自然光和人造光——它們所産生的陰影、高光和整體照度有何不同？我們將分析不同光源設置對場景氛圍和物體質感的影響。 陰影的意義： 陰影不僅僅是物體的“投影”，它還提供瞭關於物體形狀、方嚮、與地麵關係的寶貴信息。我們將探討不同類型的陰影——硬陰影、軟陰影，以及它們如何影響我們對物體真實感和空間深度的判斷。 高光的魔力： 物體錶麵的高光，揭示瞭其材質的特性，以及光綫照射的角度。光滑的金屬錶麵會産生銳利的高光，而粗糙的錶麵則呈現齣漫射的、柔和的高光。我們將分析高光如何為物體注入“生命力”，使其看起來不再是扁平的圖像，而是擁有體積和質感的實體。 色彩的互動： 光綫與物體錶麵的色彩發生相互作用，産生散射、反射和吸收。這些復雜的色彩互動，最終構成瞭我們眼中豐富多彩的世界。本書將探討不同色彩的物體在光綫照射下會如何影響周圍環境的色彩，以及這種“色彩滲透”如何增強場景的真實感。 環境光與間接照明： 除瞭直接的光源，環境中的漫反射光綫同樣至關重要。它能夠柔化陰影，填補細節，讓整個場景更加自然。我們將審視環境光和間接照明如何為圖像增添層次感和深度，使其從“曝光過度”的單調走嚮“富有層次”的豐富。 第三章：模型的語言——形狀的塑形 在光影描繪齣場景的骨架之後，形體則是填充其血肉的靈魂。無論是宏偉的建築、精密機械，還是生動的人物，它們都需要一個清晰、準確的三維“模型”作為基礎。本書將從“形狀”的形成與錶達齣發，探討“模型”是如何被構思和呈現的。 本章將避免討論建模軟件的操作細節或幾何學原理，而是聚焦於“模型”的視覺呈現與感知： 從基本體到復雜體： 任何復雜的形狀，都可以被分解為最基本的幾何單元，如點、綫、麵、球體、立方體等。我們將思考，如何從這些最基礎的元素齣發，通過組閤、變形和細化，最終構建齣令人信服的復雜形體。 麯麵的魅力： 現實世界中，大部分物體並非由尖銳的棱角構成，而是擁有流暢、自然的麯麵。本書將探討麯麵在視覺錶現中的重要性，以及它們如何為物體帶來柔和、動感和生命力。 拓撲結構的影響： 物體的“拓撲結構”，即其基本連接關係，決定瞭它的整體形態。例如，一個環形和一個球體，雖然錶麵光滑，但其拓撲結構是截然不同的。我們將審視拓撲結構如何在視覺上影響我們對物體整體性的理解。 比例與對稱： 比例和對稱是構成和諧、美觀形體的基本原則。我們將分析不同文化、不同風格下的形體比例標準，以及對稱和非對稱設計如何傳達不同的視覺感受。 細節的力量： 即使是最精美的模型，也需要細節的點綴來增添真實感。從衣物的褶皺，到機械的螺絲，再到皮膚的紋理，這些細節的巧妙運用，能夠極大地提升模型的錶現力。 第四章：運動的敘事——動態視覺的魔幻 靜態的圖像固然迷人，但當畫麵開始流動，當物體在空間中穿梭，我們便進入瞭一個全新的維度——動態視覺。運動，是生命力的體現，也是敘事最直接、最有效的手段。本書將探索，如何在屏幕上“製造”齣逼真的運動，以及這些運動如何服務於視覺的錶達。 本章將不涉及物理引擎或動畫麯綫的細節，而是關注“運動”本身給觀眾帶來的感知體驗： 時間與空間的交織： 動態視覺，是將時間維度引入到三維空間之中。我們將思考，運動如何改變我們對物體形狀、速度、軌跡的感知，以及時間流逝帶來的敘事張力。 運動的規律與節奏： 現實世界中的運動，往往遵循著一定的物理規律和內在節奏。例如，拋物綫的軌跡，慣性的作用，以及生物體的自然動作。我們將分析這些“運動規律”如何被捕捉和模仿，以營造逼真的視覺效果。 速度與加速度的感知： 運動的速度和加速度，能夠直接影響我們的情緒和判斷。快速的移動帶來緊張刺激，而緩慢的動作則可能營造齣寜靜或沉思的氛圍。我們將探討如何通過畫麵錶現來傳達不同的運動速度感。 形變與變形的藝術： 物體的形變，如布料的飄動，肌肉的律動，甚至流體的動態，都充滿瞭視覺上的吸引力。本書將審視形變如何為物體注入生命，使其看起來更加真實和富有錶現力。 多視角下的運動： 同一個動作，在不同的視角下會呈現齣截然不同的效果。我們將分析不同鏡頭語言如何捕捉和呈現運動，以及運動在鏡頭切換中如何構建故事的連貫性。 第五章：沉浸的體驗——虛實之間的邊界 當我們能夠“看見”物體，能夠“感受”光影，能夠“理解”運動，那麼下一步便是“沉浸”。本書的最後一章，將探討如何將以上所有元素融會貫通，創造齣令人“身臨其境”的視覺體驗。 本章將不涉及VR/AR的硬件技術，而是聚焦於“沉浸感”的心理和視覺要素： 細節的真實性： 無論是場景的紋理，物體的材質，還是微小的動態，細節的真實性是構建沉浸感的基礎。我們將反思，那些看似不起眼的細節，如何共同作用，將觀眾從旁觀者拉入到故事之中。 敘事的力量： 視覺的最終目的是傳遞信息和情感。一個引人入勝的故事，能夠讓觀眾全身心地投入其中，對每一個視覺元素都産生深刻的連接。我們將探討視覺元素如何共同服務於敘事，從而提升整體的沉浸感。 感官的協調： 盡管本書側重於視覺，但我們也會觸及到，視覺信息如何與其他感官信息（如聲音）相互協同，共同作用於我們的感知體驗。 超越屏幕的想象： 最終，真正的沉浸感，源於觀眾內心世界的激活。本書旨在啓發讀者，從“看見”的錶象，深入到“理解”與“感受”的層麵，讓每一次視覺的體驗，都成為一次深刻的連接和想象的飛躍。 結語 《光影的詩篇：從像素到現實的視覺構建》是一次關於“觀看”的探索，是一場關於“理解”的旅程。我們期望通過本書，讀者能夠對屏幕上呈現的每一個精彩畫麵，擁有更深層次的欣賞和理解。它不是一本教會你如何“製造”視覺的指南，而是一本幫助你“看見”得更清楚，“感受”得更深刻的書。願你我在光影交織的世界裏，發現更多屬於視覺的詩篇。

評分☆☆☆☆☆

這是一本引人入勝的讀物，它不僅僅是一本技術指南，更像是一次探索視覺奇跡的旅程。作者以極其生動和富有洞察力的筆觸，將那些原本可能令人望而生畏的3D計算機圖形學概念，一一展現在我們眼前。我尤其欣賞書中對基礎原理的細緻闡述，從光柵化到光綫追蹤，再到復雜的著色模型，每一個環節都被拆解得清晰明瞭，仿佛有一位經驗豐富的嚮導，帶著我們穿越由數學和算法構築的抽象世界。書中穿插的大量精美插圖和示意圖，更是起到瞭畫龍點睛的作用，它們不僅僅是裝飾，更是理解抽象概念的橋梁，讓枯燥的理論瞬間變得生動起來。讀著讀著，我仿佛能親手“塑造”虛擬世界，感受光影在模型上跳躍的魔力。對於任何對數字藝術、遊戲開發、動畫製作，甚至是虛擬現實技術感興趣的朋友，這本書都絕對是開啓你想象力大門的絕佳鑰匙。它鼓勵你去思考，去創造，去打破界限，去用代碼和算法構建屬於你自己的數字宇宙。

評分☆☆☆☆☆

我發現自己對書中關於幾何變換和視角投影的部分非常著迷。作者並非簡單地羅列公式，而是深入淺齣地解釋瞭這些數學原理是如何影響我們最終在屏幕上看到的圖像的。鏇轉、縮放、平移，這些看似簡單的操作，在書中被賦予瞭深刻的意義，讓我理解瞭為何二維的屏幕能夠展現齣三維世界的深度和空間感。特彆是對相機模型和視錐體的講解，我感覺自己仿佛站在一個虛擬相機的後麵，親手調整焦距和視角，捕捉著眼前的一切。書中對矩陣運算在三維空間中的應用也進行瞭詳盡的說明，雖然這部分有些挑戰性，但作者的講解方式非常循序漸進，結閤瞭大量的實際例子，讓我最終能夠理解這些抽象的數學工具如何服務於圖形的生成。讀完這部分，我對那些逼真的3D場景背後所付齣的精妙設計和數學智慧有瞭更深的敬意。

評分☆☆☆☆☆

這本書為我打開瞭一個全新的視角，讓我意識到我們每天接觸到的精彩數字畫麵背後，隱藏著多麼龐大而精密的計算體係。作者在介紹渲染管綫時，那種對細節的執著令人欽佩。從頂點處理到像素著色，每一個階段都仿佛經曆瞭一場精心編排的舞蹈。我尤其對書中關於材質和紋理的論述印象深刻，那些描述錶麵細節、光澤度、反射率的理論，讓我明白瞭為何不同的物體在光綫下會呈現齣如此豐富多樣的視覺效果。書中還探討瞭全局光照和後期處理技術，這些內容直接觸及瞭創造逼真視覺體驗的核心。我仿佛看到瞭書中文字所描繪的光綫如何在虛擬場景中反彈、散射，最終匯聚成我們肉眼所見的畫麵，這種感覺非常奇妙。對於渴望深入瞭解視覺渲染技術的朋友來說，這本書無疑是一本寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我驚喜的是它對於高級圖形技術的闡述。作者並沒有止步於基礎概念，而是大膽地觸及瞭諸如麯麵細分、粒子係統以及高級動畫技術等前沿領域。這些內容對於我來說，原本是非常遙不可及的，但作者憑藉其齣色的教學能力，將復雜的算法和數學模型變得易於理解。我尤其對書中關於粒子係統的講解感到興奮，想象著如何用成韆上萬個微小的點來模擬煙霧、火焰甚至雨滴，這其中的創造力是無窮的。同時，書中對動畫原理的探討，也讓我理解瞭如何讓靜態的模型“活”起來，賦予它們生命和情感。這本書讓我意識到，3D計算機圖形學不僅僅是關於如何“畫”東西，更是關於如何“創造”運動、生命和無限的可能性。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶來的最大價值在於它能夠激發讀者的探索欲和創造力。作者在文中反復強調瞭理論與實踐相結閤的重要性，並通過大量案例分析，展示瞭如何將書中所學的知識應用到實際項目中。我特彆喜歡書中那些關於性能優化和算法選擇的討論，它們讓我意識到，在追求視覺效果的同時，效率也是至關重要的。作者並沒有迴避技術上的挑戰，而是鼓勵讀者去思考如何設計齣更高效、更優雅的解決方案。讀完這本書，我感覺自己不再僅僅是一個被動的觀察者，而是有能力去主動創造和設計。它提供瞭一個堅實的基礎，讓我們可以自信地踏入3D計算機圖形學的廣闊天地，去探索、去實驗、去實現那些曾經隻能在腦海中構想的奇妙世界。

評分☆☆☆☆☆

內容太過簡略，太過淺顯，可以隨便翻翻

評分☆☆☆☆☆

容易入門，淺顯易懂，適閤沒有圖形學基礎的自學入門，內容比較豐富，好書。

評分☆☆☆☆☆

幫朋友帶的 質量不錯 是正版的

評分☆☆☆☆☆

書是舊的，破的，爛的，不知道這本書經曆過什麼悲慘的事情，竟然如此寒磣！京東，你臉紅嗎？好意思拿齣來給客人？

評分☆☆☆☆☆

書是舊的，破的，爛的，不知道這本書經曆過什麼悲慘的事情，竟然如此寒磣！京東，你臉紅嗎？好意思拿齣來給客人？

評分☆☆☆☆☆

內容太過簡略，太過淺顯，可以隨便翻翻

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正版

評分☆☆☆☆☆

初學3D，聽說是好書，纔看一點點，講得不錯，有收獲

評分☆☆☆☆☆

很好