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出版者:

作者:Keith Barr

出品人:

頁數:325

译者:

出版時間:2009-1

價格:48.00元

裝幀:

isbn號碼:9787030232922

叢書系列:

圖書標籤:

• IC設計
• 科技
• ASIC
• ASIC
• 集成電路
• 數字電路
• 芯片設計
• Verilog
• VHDL
• 半導體
• 電子工程
• EDA工具
• 低功耗設計

計算機圖形學導論：從像素到沉浸式體驗 內容簡介 本書全麵係統地介紹瞭計算機圖形學的基礎理論、核心算法和現代應用。內容涵蓋從最底層的光柵化、幾何建模，到高級的渲染技術、動畫原理，以及當前熱門的虛擬現實（VR）和增強現實（AR）的實現機製。本書旨在為讀者構建一個紮實且深入的知識體係，使其能夠理解並掌握數字世界中圖像生成與交互的科學原理。 --- 第一部分：圖形學基礎與幾何錶示 (Fundamentals and Geometric Representation) 本部分是構建後續高級主題的基石，重點闡述瞭計算機如何理解和描述三維空間中的物體。 1.1 視覺感知與人眼模型 本章首先探討人類視覺係統的基本特性，包括感光細胞的響應機製、色彩感知（如CIE XYZ、RGB、HSV顔色空間）以及深度感知。理解這些生物學基礎，有助於我們設計齣更真實、更符閤人類直覺的渲染算法。我們詳細分析瞭人眼對空間頻率、亮度和對比度的敏感度，並引入瞭人眼視覺係統的局限性（如視覺暫留、阿波視覺）。 1.2 幾何變換與坐標係統 這是圖形學中最核心的數學工具。我們詳細講解瞭歐幾裏得空間中的剛體變換（平移、鏇轉、縮放）及其組閤。重點闡述瞭齊次坐標係如何統一地錶示所有仿射變換，並引入瞭鏇轉矩陣（歐拉角、四元數）的詳細推導和應用，特彆是四元數在避免萬嚮節鎖問題中的優勢。此外，還深入探討瞭視圖變換（Viewing Transformation），即如何將三維世界坐標（World Space）精確地映射到觀察者的二維屏幕空間（Viewport Space），包括正交投影和透視投影的數學模型。 1.3 麯綫與麯麵錶示 數字世界中的復雜對象通常由數學函數定義。本章聚焦於如何用數學形式描述平滑的幾何形狀。我們首先分析瞭參數化麯綫（如貝塞爾麯綫、B樣條麯綫）的定義、控製點影響的原理，以及它們在工業設計中的應用。接著，深入探討瞭NURBS（非均勻有理B樣條）作為描述自由麯麵的行業標準，詳細闡述瞭其基函數（Basis Functions）的計算和局部可編輯性。此外，還討論瞭細分麯麵（Subdivision Surfaces）的迭代構建方法，如Loop細分。 第二部分：光柵化流水綫與基礎渲染 (Rasterization Pipeline and Basic Rendering) 本部分將數學描述的幾何體轉化為屏幕上可見的像素集閤，這是實時圖形學的核心流程。 2.1 掃描轉換算法 (Scan Conversion) 掃描轉換是將連續的幾何圖元（點、綫、多邊形）轉換為離散像素的藝術。我們詳細分析瞭數字微分分析器（DDA）算法、中點畫綫算法，以及如何高效地填充多邊形。填充算法部分重點討論瞭奇偶規則（Even-Odd Rule）和非零環繞數規則（Non-Zero Winding Rule）在判斷點是否在多邊形內部時的區彆和應用。 2.2 深度緩衝與可見性判定 在三維場景中，物體相互遮擋是常態。本章深入講解瞭Z-Buffer（深度緩衝）算法的原理、實現流程以及其局限性（如深度精度問題）。我們還對比瞭早期的畫傢算法（Painter's Algorithm）和基於多邊形/像素的深度排序方法，分析瞭它們在處理復雜場景時的效率和正確性。 2.3 基礎光照模型 渲染的真實感嚴重依賴於光照計算。本章引入瞭馮·內塞（Phong）反射模型，將其分解為環境光、漫反射光和鏡麵反射光三個組成部分。我們詳細推導瞭漫反射的 Lambertian定律，並著重分析瞭鏡麵高光的計算，包括高光指數（Shininess）的含義和對材料外觀的影響。此外，還簡要介紹瞭蘭伯特（Lambert）餘弦定律在確定錶麵法綫方嚮對光照影響中的作用。 2.4 紋理映射與插值 為瞭增加物體的細節，引入瞭紋理映射技術。本章講解瞭如何將二維圖像（紋理）“包裹”到三維錶麵上。重點討論瞭紋理坐標的定義（UV空間），以及在光柵化過程中，如何使用重心坐標（Barycentric Coordinates）進行顔色、法綫和紋理坐標的精確插值，以確保紋理在多邊形上平滑過渡，避免齣現“馬賽剋”效應。 第三部分：高級渲染技術與光綫追蹤 (Advanced Rendering and Ray Tracing) 本部分超越瞭簡單的光柵化限製，追求物理級真實感的渲染方法。 3.1 紋理的高級應用 我們探討瞭超齣基礎顔色紋理的復雜技術。這包括法綫貼圖（Normal Mapping）和置換貼圖（Displacement Mapping），它們如何通過修改錶麵法綫或幾何結構來模擬微觀錶麵細節，極大地提高瞭視覺復雜度而無需增加幾何模型的多邊形數量。還引入瞭各嚮異性（Anisotropic）材料（如拉絲金屬）的建模。 3.2 光綫追蹤原理 (Ray Tracing) 光綫追蹤是實現物理精確渲染的基石。本章詳細闡述瞭光綫與各種幾何體（如平麵、三角形、二次麯麵）的求交算法。重點講解瞭包圍盒（Bounding Volume Hierarchy, BVH）的構建和遍曆策略，這是實現高效光綫追蹤的關鍵加速結構。我們還討論瞭遞歸光綫追蹤中主光綫、陰影光綫、反射光綫和摺射光綫的生成與處理。 3.3 濛特卡洛方法與全局光照 要實現照片級的真實感，必須考慮場景中光綫的復雜交互，即全局光照（Global Illumination）。本書介紹瞭濛特卡洛積分的理論基礎及其在渲染中的應用。深入分析瞭路徑追蹤（Path Tracing）算法，它通過隨機采樣光綫路徑來估計積分方程（渲染方程），並探討瞭方差縮減技術，如重要性采樣（Importance Sampling）和反嚮路徑追蹤（Bi-directional Path Tracing）。 第四部分：三維動畫與交互 (3D Animation and Interactivity) 本部分關注如何讓靜態模型“動起來”，並實現用戶與虛擬環境的實時互動。 4.1 關鍵幀動畫與插值 動畫是通過快速連續顯示圖像序列來欺騙視覺感知的過程。本章講解瞭基於關鍵幀（Keyframing）的動畫製作流程。著重分析瞭樣條麯綫插值（Spline Interpolation）在時間軸上的應用，包括綫性插值、三次樣條插值（如Catmull-Rom），以及如何使用緩入/緩齣（Ease-in/Ease-out）技術使運動自然流暢。 4.2 骨骼動畫與形變 對於人物和復雜機械的運動，骨骼（Skeletal）或濛皮（Skinning）動畫是主流技術。我們詳細解釋瞭骨架層次結構、關節變換的傳遞，以及如何通過權重（Weights）將模型頂點平滑地綁定到骨骼上，實現關節處的自然形變。 4.3 碰撞檢測與物理模擬基礎 實時交互要求係統能判斷物體間的接觸。本章介紹瞭基礎的碰撞檢測算法，包括軸對齊包圍盒（AABB）和離散化碰撞檢測。隨後，簡要介紹瞭牛頓力學在圖形學中的應用，包括剛體動力學的基礎方程（如歐拉方程）以及最簡單的積分方法，如半隱式歐拉積分。 第五部分：現代圖形API與專業應用 (Modern APIs and Specialized Applications) 本部分將理論知識與現代工業標準相結閤，探討實際開發中的技術棧。 5.1 圖形編程接口（API） 深入介紹當前主流的圖形API，如OpenGL和DirectX（或Vulkan）。重點解析瞭可編程管綫（Programmable Pipeline）的概念，詳細說明瞭頂點著色器（Vertex Shader）和片段著色器（Fragment Shader）的功能、輸入輸齣數據流，以及如何使用GLSL/HLSL編寫這些著色程序來控製幾何體處理和像素顔色生成。 5.2 實時陰影技術 陰影是增加場景深度感的關鍵。本書係統對比瞭多種實時陰影技術：陰影貼圖（Shadow Mapping）的原理、深度精度問題和“鋸齒”僞影的解決方案；以及基於體素的陰影技術（如Voxel Cone Tracing）在處理復雜遮擋時的優勢。 5.3 虛擬與增強現實 最後，本書將圖形學原理應用於新興領域。我們探討瞭VR/AR係統對低延遲、高幀率的特殊要求。內容包括頭戴式顯示器（HMD）的光學畸變校正、眼動追蹤的原理、立體渲染（Stereoscopic Rendering）的雙目視角生成，以及如何通過空間追蹤技術將虛擬內容精確地疊加到現實世界中。 --- 本書結構嚴謹，內容詳實，不僅適閤作為高等院校計算機圖形學課程的教材，也為希望深入研究實時渲染、遊戲開發或專業可視化領域的工程師和研究人員提供瞭堅實的參考框架。全書穿插瞭大量的數學推導、算法僞代碼和實際應用案例，確保讀者能夠從理論層麵掌握圖形學的精髓，並具備將所學知識應用於復雜項目實踐的能力。

評分☆☆☆☆☆

拿到書，不太像32開。 很多地方寫的汗簡單，並沒有深入下去，有點像是大雜燴。如果剛畢業或者在校的學生，可以看看，起個提綱挈領的作用。 真正要學IC設計，還是多看看拉紮維和艾倫的書吧

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

這本《ASIC設計》就像一本藏寶圖，勾勒齣瞭芯片世界裏那條從概念到實體的奇妙旅程。我一直對電子工程領域充滿好奇，尤其是那些驅動著我們生活中無數設備的微小集成電路。書中的內容，雖然我還沒能深入鑽研，但光是目錄和章節的標題就足以讓我感到振奮。我看到有關於邏輯綜閤、布局布綫、時序分析這些核心環節的介紹，這些都是我印象中ASIC設計過程中至關重要的步驟。想象一下，將復雜的電子功能壓縮到幾平方毫米的矽片上，這背後需要多麼精密的算法和嚴謹的流程。書中似乎還提到瞭驗證的重要性，這讓我意識到，在投入巨資製造芯片之前，必須確保它能夠完美無瑕地運行。我尤其對書中可能包含的案例研究或實際項目演示部分充滿期待，能夠看到理論知識如何轉化為實際産品，對我理解ASIC設計的應用場景非常有幫助。這本書就像一扇通往微電子世界的大門，讓我窺見瞭其中深邃的奧秘，激發瞭我進一步探索的渴望。

评分☆☆☆☆☆

作為一名對計算機體係結構有著濃厚興趣的學習者，我一直在尋找能夠深化我對硬件底層理解的書籍。《ASIC設計》這本書，從我瀏覽的初步印象來看，似乎是一本非常具有指導意義的讀物。我注意到書中可能涉及到瞭數字邏輯設計的基礎，包括門電路、觸發器、狀態機等等，這些都是構建復雜數字係統的基石。我特彆好奇書中會如何講解“行為級描述”到“寄存器傳輸級（RTL）”的轉化過程，以及如何從RTL代碼生成最終的門級網錶。書中提到的一些EDA（電子設計自動化）工具，比如綜閤工具、布局布綫工具，這讓我對ASIC設計流程中的自動化和智能化有瞭更直觀的認識。我期待這本書能夠提供清晰的圖解和詳細的步驟解釋，幫助我理解在實際ASIC設計中，工程師們是如何運用這些工具來解決實際問題的。它不僅僅是一本關於技術的書，更像是一種思維方式的啓迪，教導我如何以一種工程化的、係統化的方式去思考和解決問題。

评分☆☆☆☆☆

在如今這個高度信息化的時代，我對那些支撐起數字世界運轉的幕後英雄——集成電路，産生瞭極大的好奇。《ASIC設計》這本書，從我初步翻閱的感受來看，似乎是一部揭示這些“英雄”誕生過程的詳盡指南。我注意到書中可能深入探討瞭ASIC設計流程中的各個關鍵階段，比如前端設計（邏輯設計、驗證）和後端設計（物理設計）。讓我尤其感到興奮的是，書中似乎會涉及如何進行形式驗證，以確保設計的正確性，以及如何進行物理驗證，以避免製造缺陷。這讓我意識到，ASIC設計並非一蹴而就，而是需要嚴謹的驗證和細緻的打磨。書中可能還會包含對不同設計方法學的介紹，比如結構化設計和行為級設計，這讓我對接下來的學習方嚮有瞭更清晰的認識。它仿佛在告訴我，每一個我們日常使用的電子設備，背後都凝聚著無數工程師的智慧和心血，而這本書，便是窺探這一切的絕佳窗口。

评分☆☆☆☆☆

隨著我對半導體行業興趣的不斷增長，一本關於ASIC設計方麵的專業書籍成為瞭我渴望深入瞭解的對象。《ASIC設計》這本書，從我短暫的接觸中，便給我一種專業且內容豐富的預感。我注意到書中可能涉及到瞭大量的硬件描述語言（HDL），例如Verilog或VHDL，這些是描述數字電路行為的關鍵工具。我特彆好奇書中會如何講解如何從高層次的抽象概念，通過這些語言一步步細化，最終生成可用於製造的邏輯網錶。書中提及的“時序約束”和“時鍾樹綜閤”等概念，讓我意識到在高速數字電路設計中，時間管理是多麼的重要。它讓我開始思考，如何纔能設計齣在極短時間內完成復雜計算任務的芯片。這本書，似乎不僅僅是技術手冊，更像是一本關於如何將工程理論付諸實踐的實踐指南，它為我打開瞭一個通往更深層次硬件設計的世界。

评分☆☆☆☆☆

這本書《ASIC設計》給我一種感覺，它不隻是關於技術本身，更是一種關於“工程美學”的呈現。從概念的構思，到電路的實現，再到最終的物理版圖，每一步都似乎充滿瞭挑戰與智慧的閃光。我雖然還未深入閱讀，但從書籍的結構和部分內容的暗示來看，它似乎會帶領讀者體驗一個完整的ASIC設計生命周期。我特彆關注的是書中是否會討論到功耗、麵積和性能（PPA）這三個關鍵的設計指標之間的權衡。在有限的資源下，如何設計齣既高效又節能的芯片，這無疑是ASIC設計中最具藝術性的部分。書中的內容，或許會揭示齣那些在看似冰冷的代碼和電路背後，蘊含著工程師們為瞭達成最優解決方案所付齣的不懈努力和創新思維。它讓我意識到，ASIC設計不僅僅是技術的堆砌，更是一種將抽象概念轉化為具有實際價值産品的嚴謹而富有創造性的過程。

评分☆☆☆☆☆

黃金男給我的啓濛書，結果被他忽悠進去瞭，早知去INTEL瞭。。BS之

评分☆☆☆☆☆

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