计算机三维图形技术

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出版者:北京航空航天大学出版社
作者:杨德星
出品人:
页数:260
译者:
出版时间:2004-8
价格:22.00元
装帧:
isbn号码:9787810774994
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机图形学
  • 三维图形
  • 图形技术
  • OpenGL
  • DirectX
  • 渲染
  • 建模
  • 动画
  • 游戏开发
  • 可视化
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具体描述

《计算机三维图形技术》以AutoCAD 2004为平台,详细地介绍了三维图形的基本内容。全书分为14章,主要有:二维绘图基础、伪三维、三维空间、三维图形的绘制、三维图形的编辑、复杂工程项目的建模、三维图形的图纸化输出、三维图形的外观美化和工程实体图的绘制等。

《计算机三维图形技术》可以作为广大AutoCAD用户掌握AutoCAD三维功能的学习用书,也可以作为大、中专院校的教材或教学参考用书。

好的,这里为您提供一本名为《计算机三维图形技术》的图书的详细内容简介,其中不包含该书的具体内容,而是描绘了与该领域相关、但又不直接涉及书名的广泛技术背景、应用领域和前沿趋势。 --- 图书:《计算机三维图形技术》 内容简介: 本书旨在为读者提供一个关于现代计算机图形学与可视化技术深层原理、实践应用及未来发展方向的全面视角。虽然我们聚焦于一个核心技术领域,但本书的深度和广度横跨了多个学科的交叉点,从底层的数学基础到上层的应用系统构建,力求展现一个完整且相互关联的技术生态。 第一部分:基础理论与数学基石 要理解任何高级的图形系统,必须先掌握其赖以建立的数学结构。本书的引言部分深入探讨了在三维空间中进行高效计算和表示所必需的数学工具。这包括线性代数在变换、投影和坐标系统管理中的关键作用。我们将详细阐述向量、矩阵运算在描述对象姿态(平移、旋转、缩放)和相机视图转换中的精确应用。 此外,几何学构成了三维世界描述的骨架。书中不仅讨论了欧几里得几何的经典概念,更侧重于微分几何在曲面表示和法线计算上的重要性。对于复杂曲面的处理,例如参数化曲面和细分曲面的数学定义和算法实现,是构建高保真视觉体验的先决条件。我们还将探讨数值分析在插值、拟合以及优化计算中的必要性,确保算法的稳定性和准确性。 第二部分:图形系统的构建模块 现代图形渲染流水线是一个极其复杂但又高度模块化的系统。本书将分解这一流程,审视构成视觉奇迹的各个关键组件。 数据表示与建模: 详尽讨论了用于定义三维几何实体的各种数据结构。从基础的多边形网格(如三角形带、索引缓冲),到更具描述力的NURBS(非均匀有理B样条)、细分表面,以及用于表现复杂有机形态的隐式曲面表示法。我们还会分析这些表示方式在存储效率、编辑交互性以及渲染复杂性之间的权衡。 光照与着色模型: 视觉的真实感很大程度上依赖于对光与物质交互的模拟。本书将深入解析渲染方程的基本概念,并介绍实现它的主要途径。这包括对经典经验光照模型(如Phong、Blinn-Phong)的剖析,以及更接近物理真实的基于物理的渲染(PBR)框架。PBR的讨论会聚焦于材质属性(如粗糙度、金属度)如何影响光线反射,以及如何通过BRDF(双向反射分布函数)准确地建模不同表面的光学特性。 光线追踪基础与加速结构: 在探索如何实现高精度视觉效果时,对光线传播的精确模拟至关重要。书中会介绍光线与几何体相交测试的各种高效算法。为了处理大规模场景,空间划分结构是不可或缺的,我们将对比分析BSP树、四叉树/八叉树以及包围盒层次结构(BVH)在加速光线查询方面的性能差异和适用场景。 第三部分:交互与实时渲染 图形技术不仅服务于离线制作,更在实时交互领域发挥着核心作用。本部分关注如何将计算密集型的图形处理流程压缩到毫秒级的限制内。 图形硬件架构与API: 理解现代GPU(图形处理单元)的并行计算架构是掌握实时渲染的前提。书中会介绍可编程管线的概念,特别是顶点着色器和片元着色器在自定义几何处理和像素颜色计算中的灵活性。相关的讨论会延伸至主流的图形API(如OpenGL或DirectX)提供的接口和编程范式。 纹理映射与细节增强: 纹理是赋予三维模型表面细节和特征的关键技术。除了基础的2D纹理坐标映射,本书会详述MIP贴图、各向异性过滤在保持纹理清晰度上的作用。更进一步,会探讨如何使用法线贴图(Normal Mapping)和置换贴图(Displacement Mapping)在不增加几何复杂度的前提下,模拟极高的表面细节。 动画与运动学: 赋予静态模型生命是三维图形的重要应用方向。本节将覆盖骨骼绑定(Skeletal Animation)、蒙皮权重的计算,以及逆向运动学(IK)在创建自然、受限的物体运动路径中的算法实现。 第四部分:高级主题与未来展望 随着计算能力的飞跃,三维图形领域正在不断拓宽其边界,本书的后半部分着眼于前沿研究和新兴的应用场景。 计算摄影与后处理: 视觉的最终呈现往往需要复杂的后期加工。这包括环境光遮蔽(Ambient Occlusion)、景深(Depth of Field)、运动模糊(Motion Blur)等效果的模拟技术。这些技术往往利用了相邻帧或邻近像素的数据,是连接渲染与后期处理的关键桥梁。 大规模场景的可视化: 面对城市级乃至星球级的模型数据,传统的渲染技术面临巨大的内存和处理压力。本书会探讨细节层次(LOD)技术、视锥剔除(Frustum Culling)、遮挡剔除(Occlusion Culling)等优化策略,以及如何有效管理和流式传输海量几何数据。 新兴计算范式: 展望未来,本书将关注基于物理的光线/路径追踪在通用GPU上的加速部署,以及神经渲染(Neural Rendering)技术,即利用深度学习模型来合成或增强三维场景外观的潜力与挑战。这代表了图形学从纯粹的几何和物理模拟向数据驱动模型演进的重要方向。 通过对上述各个层面的深入剖析,本书旨在培养读者对三维图形技术体系的深刻理解,使其不仅能应用现有工具,更能理解并创新底层算法,以应对未来复杂视觉任务的需求。

作者简介

目录信息

第一篇 计算机二维绘图基础
第1章 计算机绘图基础
1. 1 AutoCAD 2004绘图基础
1. 1. 1 界面简介
1. 1. 2 命令输入方式
1. 1. 3 点的输入方式
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的装帧设计非常吸引人,封面的色彩搭配和图案选择都透露出一种专业又不失现代感的气息。初次翻阅时,我就被其清晰的排版和合理的章节划分所吸引。作者在内容的组织上显然下了一番功夫,从基础的几何概念到高级的渲染技术,循序渐进地引导读者进入三维图形的奇妙世界。尤其是前几章对数学基础的梳理,虽然是基础,但讲解得深入浅出,对于我这样数学功底相对薄弱的读者来说,帮助极大。书中配有大量的插图和代码示例,使得抽象的概念变得直观易懂。我特别欣赏作者在介绍算法时,不仅给出了理论描述,还配有伪代码或实际的编程片段,这极大地降低了学习和实践的门槛。阅读过程中,我感觉自己仿佛有位经验丰富的导师在身边耐心指导,每每遇到疑惑之处,总能很快在书中的对应章节找到清晰的解答。对于希望系统学习三维图形编程的初学者来说,这本书无疑是一份非常扎实和详尽的入门指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考价值极高,它更像是一本工具书而非单纯的教材。我发现自己经常会因为一个特定的技术点——比如纹理坐标的生成、坐标变换的矩阵乘法顺序,或是特定光照模型的数学表达式——而翻阅它。书中的附录部分整理得非常出色,将常用的数学公式、坐标系转换表以及一些底层API的调用约定进行了集中归纳,这为我日常的工作和学习提供了极大的便利。在涉及到性能优化时,作者提供的不仅仅是理论上的建议,而是结合实际硬件架构(如GPU的并行处理特性)来分析瓶颈所在,并提供了切实可行的优化策略,这对于实际项目开发至关重要。我曾遇到一个复杂的模型加载卡顿问题,通过参考书中关于场景图遍历和LOD(Level of Detail)实现的章节,很快找到了问题的症结所在,并成功进行了优化。这本书的内容组织体现了作者对三维图形领域全景的掌握,覆盖了从数据表示到最终显示的完整流程。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都超出了我的预期。它不仅仅停留在理论的层面,更注重实际应用和前沿技术的探讨。例如,在光照模型和阴影处理这一块,作者没有满足于简单的环境光、漫反射和镜面反射,而是深入剖析了更复杂的基于物理的渲染(PBR)原理,并结合了现代图形 API(如 Vulkan 或 DirectX 12)的特点进行了阐述,这对于希望从事高端游戏开发或影视特效制作的读者来说,价值巨大。书中对数据结构的讲解也颇具匠心,如何高效地组织和遍历场景图、如何使用BSP树或八叉树进行空间划分以加速光线追踪,这些都是实践中至关重要的技术点,作者的处理方式既严谨又富有洞察力。我发现自己不仅仅是在学习知识,更是在学习一种严谨的工程思维。读完关于几何处理的部分,我对曲面细分和法线计算有了全新的认识,作者通过精妙的数学推导,展示了如何从数学原理出发优化性能和视觉效果。这本书的知识密度非常高,需要反复研读才能完全吸收。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特,它兼具学术的严谨性与工程师的实用主义。作者的文字精准而富有逻辑,没有过多华丽的辞藻堆砌,而是直奔主题,每一个句子都承载着清晰的信息量。这种写作风格非常适合需要快速掌握核心技术的读者。特别值得称道的是,作者在讨论一些经典算法的局限性时,总能给出清晰的改进方向或替代方案,这体现了作者深厚的实践经验。比如,在讲到传统的扫描线算法时,作者并未止步于此,而是引入了现代的Z缓冲技术,并对比了它们在硬件加速下的性能差异。此外,书中对一些历史上的经典算法的引用和回顾也非常到位,这让读者能够理解当前技术是如何一步步发展演进的。我尤其喜欢作者在介绍复杂算法时,会先提供一个高层次的概述,然后再逐步深入到细节实现,这种“大局观”的引导方式极大地帮助我构建了完整的知识体系,避免了在细节中迷失方向。

评分☆☆☆☆☆

与市面上许多偏重理论推导或仅关注某一特定库(如OpenGL或DirectX)的书籍相比,这本书展现了更高的包容性和前瞻性。作者的叙述视角似乎更侧重于底层原理和跨平台的通用技术,这使得书中的知识具有更长的生命周期。例如,对向量代数和变换理论的深入探讨,这些内容是不随图形API版本更新而过时的核心基础。我尤其欣赏书中对“真实感”这个目标的探讨,它不仅仅停留在如何绘制出图像,更深入到人眼视觉感知和材料属性的模拟层面,比如次表面散射(SSS)和各向异性(Anisotropy)的简化模型,这让我对“好看”的图形背后所蕴含的物理学和心理学有了更深的理解。这本书的难度设置恰到好处,它要求读者具备一定的自学能力和耐心,但同时给予的回报也是丰厚的——一个扎实、全面且富有洞察力的三维图形技术知识体系。它更像是一份沉甸甸的“内功心法”,而非速成的“招式秘籍”。

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