Graph Drawing Software pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Juenger, Michael Ed

出品人:

页数:390

译者:

出版时间:

价格:$ 157.07

装帧:HRD

isbn号码:9783540008811

丛书系列:

图书标签:

图论
图绘制
可视化
算法
软件
计算机科学
数据结构
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信息可视化

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具体描述

Automatic Graph Drawing is concerned with the layout of relational structures as they occur in Computer Science (Data Base Design, Data Mining, Web Mining), Bioinformatics (Metabolic Networks), Businessinformatics (Organization Diagrams, Event Driven Process Chains), or the Social Sciences (Social Networks). In mathematical terms, such relational structures are modeled as graphs or more general objects such as hypergraphs, clustered graphs, or compound graphs. A variety of layout algorithms that are based on graph theoretical foundations have been developed in the last two decades and implemented in software systems. After an introduction to the subject area and a concise treatment of the technical foundations for the subsequent chapters, this book features 14 chapters on state-of-the-art graph drawing software systems, ranging from general "tool boxes'' to customized software for various applications. These chapters are written by leading experts, they follow a uniform scheme and can be read independently from each other.

计算机图形学与可视化技术：基础理论与前沿应用第一章：计算机图形学核心概念与数学基础本章深入探讨计算机图形学的基本原理，从数字化图像的构建到三维空间的几何表示。首先介绍像素、分辨率、颜色模型（RGB, CMYK, HSB）在数字成像中的作用，以及栅格化与向量图形的本质区别。随后，重点梳理图形学所依赖的数学基础，包括线性代数在变换中的应用，如平移、旋转和缩放的齐次坐标表示。我们详细阐述透视投影与正交投影的数学推导，理解它们如何将三维场景映射到二维屏幕空间。此外，还将介绍曲线与曲面的数学建模方法，如贝塞尔曲线、B样条，及其在复杂几何体描述中的重要性。本章旨在为读者打下坚实的理论基础，理解图形生成背后的底层逻辑。第二章：光照、渲染与材质模型渲染是将场景模型转化为最终图像的关键步骤。本章将全面解析光照模型，从早期的环境光、漫反射和镜面反射（Phong模型）到更先进的基于物理的渲染（PBR）框架。我们将探讨如何利用微上面积法线分布函数（BRDF/BSDF）精确模拟不同材质（如金属、塑料、玻璃）的光学特性。本章会深入讲解光线追踪（Ray Tracing）算法的原理，包括射线与几何体的相交检测、阴影计算以及全局光照的初步概念。此外，纹理映射（Texture Mapping）技术的演变，包括环境贴图、法线贴图和位移贴图，如何赋予物体表面丰富的细节，也将被细致讨论。第三章：交互式三维建模与数据结构高效的场景管理和几何数据处理是大型三维应用的基础。本章聚焦于三维建模的常用数据结构，例如三角网格（Mesh）的存储与遍历方法，多边形网格的拓扑关系维护。我们将分析如何使用场景图（Scene Graph）来组织复杂的层次结构，实现高效的遍历和变换管理。关于建模技术，本章会比较多边形建模、参数化建模（如NURBS）和隐式曲面建模的优缺点及其适用场景。同时，探讨几何处理中的关键操作，如网格简化（Mesh Simplification）、细分（Subdivision）和平滑处理，这些技术在优化模型复杂度与视觉质量之间平衡至关重要。第四章：可视化方法论与数据驱动设计本章将视角从纯粹的图形生成转向信息的可视化表达。我们探讨可视化设计的核心原则，包括数据识别、认知负荷最小化和视觉编码的有效性。内容涵盖多种经典可视化技术，如：用于展示层次结构的树图（Treemaps）和旭日图（Sunburst Charts）；用于展示关系网络的力导向图（Force-Directed Layouts）及其在复杂系统分析中的应用；以及用于多维数据探索的散点图矩阵（SPLOM）和平行坐标图（Parallel Coordinates）。本章强调根据数据类型（定量、定性、时序、空间）选择最恰当的视觉映射方案，确保信息传达的准确性和洞察力。第五章：高性能计算与并行化渲染现代图形处理对计算能力的要求极高。本章深入探讨图形管线（Graphics Pipeline）的演变，重点分析可编程管线（Shader）的架构及其在GPU上的执行机制。我们将详细解析顶点着色器（Vertex Shader）和片段着色器（Fragment Shader）的功能，并介绍通用计算（GPGPU）的概念，如何利用GPU加速非图形计算任务。对于提升渲染性能，本章会介绍各种优化技术，如遮挡剔除（Occlusion Culling）、视锥剔除（Frustum Culling）和LOD（Level of Detail）管理策略。此外，还会触及并行算法设计，如利用OpenCL或CUDA在图形处理之外的科学计算中实现加速。第六章：虚拟现实（VR）与增强现实（AR）的显示技术 VR/AR技术代表了沉浸式体验的前沿。本章详细考察实现这些技术所需的关键硬件与软件栈。内容包括光学系统设计，如菲涅尔透镜的工作原理以及如何校正几何畸变。我们将分析头部追踪（Head Tracking）和六自由度（6DOF）定位技术，如SLAM（同步定位与地图构建）和基于传感器的融合算法。软件层面，本章讨论如何处理高帧率和低延迟的实时渲染挑战，确保用户体验的舒适性。同时，探讨VR/AR中特有的交互范式，例如手势识别和空间UI的设计原则。第七章：仿真、物理引擎与动画生成本章专注于模拟真实世界物理现象的技术。我们将介绍刚体动力学（Rigid Body Dynamics）的基础，包括牛顿-欧拉方程的应用，以及如何通过数值积分方法（如欧拉法、龙格-库塔法）求解运动轨迹。对于更复杂的形变物体，本章将探讨基于有限元方法（FEM）的弹性体仿真概述。在动画生成方面，内容涵盖关键帧动画、插值技术（如样条插值）以及基于运动捕获数据的后处理流程。本章还将简要介绍流体（如烟雾、水体）和布料的简化模拟模型，展示如何平衡物理准确性与实时性能的需求。第八章：数据可视化中的人机交互设计成功的可视化不仅依赖于美观的图形，更依赖于高效的交互。本章聚焦于如何设计直观的交互机制来探索复杂数据。我们将分析多种数据探索模式，如过滤（Filtering）、缩放（Zooming）、平移（Panning）以及细节按需（Details-on-Demand）。交互设计需要考虑上下文感知和用户意图，因此本章会探讨如何集成语义交互（Semantic Interaction）和直接操作（Direct Manipulation）到数据视图中。此外，本章还将讨论评估可视化系统有效性的用户研究方法，例如眼动追踪在分析用户焦点和理解路径中的应用。