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出版者:

作者:Sanchez, Julio/ Canton, Maria P.

出品人:

页数:1048

译者:

出版时间:2003-2

价格:$ 214.64

装帧:

isbn号码:9780849316784

丛书系列:

图书标签:

计算机图形学
图形硬件
渲染技术
光栅化
OpenGL
DirectX
图形API
图像处理
游戏开发
实时渲染

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具体描述

"The PC Graphics Handbook" serves advanced C++ programmers dealing with the specifics of PC graphics hardware and software. Discussions address: 2D and 3D graphics programming for Windows and DOS; Device-independent graphics; Mathematics for computer graphics; Graphics algorithms and procedural operations; PC video systems architecture, including its history and development; High-end graphics systems and coprocessors; Artificial life; Virtual reality; Animation techniques for simulations and video games; VGA, SuperVGA, and VESA Device drivers; and, Graphics and animation primitives. The authors cover the spectrum of PC graphics programming, including theoretical and practical topics - creating a singularly comprehensive resource for programmers.

深入探索数字影像处理的基石：现代计算机图形学导论本书旨在为计算机科学、电子工程、视觉艺术等领域的研究者、学生及专业人士提供一套全面、深入且实用的数字影像处理与计算机图形学基础知识体系。我们聚焦于构建、渲染和理解数字世界中视觉信息的底层原理与核心技术，而非特定硬件平台或软件工具的指南。第一部分：图像表示与色彩理论的坚实基础本卷首先奠定了理解数字影像的基石。我们将细致剖析像素化的本质，探讨二维离散空间中图像信息的精确捕获、存储与重构。内容涵盖了从基础的位图（Bitmap）到矢量图形（Vector Graphics）的范式转换，并深入讲解了不同图像格式（如PNG、TIFF的内部结构）背后的数据压缩算法——包括无损压缩（如霍夫曼编码、Lempel-Ziv家族）和有损压缩（如离散余弦变换DCT在JPEG中的应用）的数学原理和实际性能权衡。色彩理论部分，我们摒弃浮光掠影的介绍，转而深入探讨人眼视觉感知模型与色彩空间的数学映射。详细论述了CIE XYZ标准观察者模型，以及它们如何转化为RGB（加色混合）、CMYK（减色混合）和HSL/HSV等实用模型。特别关注了色域（Gamut）的概念，解释了色彩管理中色彩剖析（Color Profiling）和色彩空间转换（Gamut Mapping）的必要性与实现机制，确保读者理解数字显示、打印输出与真实世界色彩之间的精确对应关系。第二部分：二维几何变换与图像代数本部分着重于在二维平面上对图形进行精确的数学操作。内容涵盖了线性代数在图形学中的应用，包括平移、旋转、缩放以及更复杂的剪切（Shear）操作。我们详尽阐述了齐次坐标系（Homogeneous Coordinates）的引入如何将所有二维仿射变换统一为矩阵乘法，极大地简化了连续变换的组合计算。图像代数部分，本书探讨了形态学处理（Morphological Operations）——诸如膨胀（Dilation）、腐蚀（Erosion）、开运算（Opening）和闭运算（Closing）——如何通过结构元素（Structuring Element）对二值图像进行形状分析和噪声去除。此外，我们还深入讲解了图像卷积（Convolution）的数学定义，并展示了它如何作为滤波器（如高斯模糊、边缘检测的Sobel/Prewitt算子）在频域和空域中的实现原理，为后续的三维处理打下坚实的代数基础。第三部分：三维空间建模与变换的数学基石这是本书的核心部分之一，聚焦于将二维概念扩展到三维环境。读者将掌握三维坐标系的建立、右手/左手坐标系的选择及其对模型定向的影响。我们系统地介绍了三维变换矩阵的构建，包括绕X、Y、Z轴的旋转矩阵推导、透视投影（Perspective Projection）与正交投影（Orthographic Projection）的数学差异。重点讲解了视点变换（View Transformation）和投影变换（Projection Transformation）的过程，即如何定义摄像机的位置、朝向、视野范围（FOV）以及长宽比，最终将三维世界坐标（World Space）精确映射到二维的规范化设备坐标（NDC）中。此外，本书还探讨了参数化曲面建模的基础，如Bézier曲线与B-Spline在描述复杂几何体轮廓中的数学优势。第四部分：光照、渲染方程与基本渲染管线本卷引领读者进入光线追踪与实时渲染的核心领域。我们将从光与物质的相互作用的物理学基础出发，详述局部光照模型的构建，如Lambertian反射（漫反射）、Phong/Blinn-Phong模型中的高光（Specular）与环境光（Ambient）分量。随后，本书将引入更严格的渲染理论——渲染方程（Rendering Equation）的数学表述，它是现代光线追踪和全局照明算法的理论核心。我们不会停留在公式层面，而是深入探讨求解该方程的数值方法，包括蒙特卡洛积分在渲染中的应用，以及如何通过重要性采样（Importance Sampling）来有效减少渲染噪点。对于实时渲染，本书详细剖析了固定功能渲染管线（Fixed-Function Pipeline）的演进，并深入探讨了可编程管线（Programmable Pipeline）中顶点着色器（Vertex Shader）和像素/片段着色器（Fragment Shader）的功能与工作流程，强调了数据流在现代GPU架构中的优化策略。第五部分：纹理映射与高级着色技术纹理映射是赋予模型视觉细节的关键技术。本书详细分析了二维纹理到三维表面的参数化映射过程，包括UV坐标的定义与纹理的采样方法。深入讨论了纹理过滤的必要性，对比了近邻采样（Nearest Neighbor）与双线性/三线性插值在避免锯齿和莫尔条纹方面的性能差异。此外，我们探讨了高级表面细节的实现，如凹凸贴图（Bump Mapping）和法线贴图（Normal Mapping），它们如何通过修改表面法线向量来模拟几何细节，而无需增加实际的几何复杂度。这些技术是理解现代游戏引擎和高精度静态渲染效果的关键。结语《深入探索数字影像处理的基石：现代计算机图形学导论》致力于提供一个坚实、可操作且富有理论深度的知识框架。本书的重点在于算法背后的数学逻辑、几何的精确构造以及光影的物理模拟，而非依赖任何单一的软件接口，确保读者掌握的是跨越时间的技术核心。