具体描述
本书共分11章。考虑到内容的相对独立性和系统性，分为两篇。第1篇为计算机图形学的数学基础，包括图形变换、投影变换以及曲线和曲面的构造等内容。第2篇为计算机图形学的算法基础，首先简要介绍了图形学与相关学科的关系，图形学的发展与应用以及图形设备等，然后系统深入地介绍了光栅扫描原理、基本图形生成、区域填充、二维和三维裁剪、消隐算法，以及真实感图形绘制所涉及的光照模型、透明效果、阴影显示、纹理映射、颜色模型等。在附录中介绍了Turbo C绘图函数，并给出了两个绘图实例。本书注重理论与实践的结合，对各种数学方法和算法描述详细，并列举了大量例子。全书内容充实、结构严谨、语言流畅、图文并茂，紧跟学科发展动态与趋势。
本书既可作为中、高年级本科生或一年级研究生的计算机图形学课程教科书，也可作为专业程序员、工程技术人员和相关课程教师的参考书，特别适合于各种水平的人员进行自学。
《光影的魔术：数字世界中的视觉构建》 本书导读：超越屏幕的界限，探索视觉的本质与构建之道 在这个信息爆炸的时代，我们对“视觉”的依赖达到了前所未有的高度。无论是震撼心灵的电影特效，还是日常生活中无处不在的交互界面，其背后都隐藏着一套精妙的数学原理和算法逻辑。然而，很少有书籍能够深入浅出地剖析这些复杂系统的底层逻辑，将抽象的数学概念转化为可触摸、可实现的数字艺术。 《光影的魔术：数字世界中的视觉构建》正是这样一部旨在填补理论与实践鸿沟的著作。它不满足于仅仅展示“如何使用”工具，而是致力于阐明“为何如此”工作，带领读者真正理解数字图像和三维场景是如何在二维屏幕上被创造、渲染和感知的。 内容深度概述：构建数字世界的基石 本书的结构设计旨在构建一个完整的、层层递进的知识体系，从最基础的几何学和坐标系统开始，逐步迈向复杂的光照模型和实时渲染技术。全书共分为七个主要部分，每一部分都承载着构建数字视觉世界的关键模块。 第一部分：视觉感知的几何基础 (The Geometry of Perception) 本部分是理解一切三维世界再现的基础。我们首先探讨欧几里得几何在数字空间中的应用。重点解析了笛卡尔坐标系在计算机中的具体实现方式，以及如何通过齐次坐标（Homogeneous Coordinates）优雅地处理平移、旋转和缩放这三大基本变换。 随后，我们将深入研究矩阵变换的数学原理。读者将学习如何利用4x4矩阵来精确控制物体在三维空间中的位置和姿态，理解变换的组合（Composition of Transformations）是如何决定最终的视图。 最后，本部分聚焦于投影几何。我们详细区分了透视投影（Perspective Projection）和正交投影（Orthographic Projection）的数学模型及其在不同应用场景（如游戏、工程制图）中的适用性。理解视锥体（View Frustum）的裁剪过程，是高效渲染的先决条件。 第二部分：像素的诞生：栅格化与数字化 (Rasterization and Digitization) 从连续的数学世界过渡到离散的屏幕世界，栅格化是至关重要的一步。本部分深入探讨了扫描转换算法（Scan Conversion Algorithms）。 我们首先分析直线和圆的扫描转换，例如Bresenham算法的效率与精确性。随后，我们将研究多边形填充的经典方法，包括边缘遍历法（Edge Traversal）和奇偶填充规则（Even-Odd Rule），这些是理解早期图形管线的基础。 此外，本书详细阐述了深度缓冲技术（Z-Buffering）的原理，解释了它如何解决三维场景中物体遮挡关系判断这一核心难题，是现代实时渲染的基石之一。 第三部分：光线追踪的路径探索 (The Path of Ray Tracing) 光线追踪（Ray Tracing）代表了对真实世界物理过程最直接的模拟。本部分将读者带入一个完全基于光线传播的模拟环境。 我们从基础的光线与几何体的交点测试开始，包括光线与平面、球体、以及更复杂的二次曲面的精确求交。然后，本书详细介绍了包围盒层级结构（Bounding Volume Hierarchies, BVH）和空间划分结构（如Kd-Trees），这些数据结构对于加速光线在复杂场景中的搜索至关重要。 核心内容集中在着色模型的建立。读者将学习如何通过光线追踪计算出精确的反射和折射光线，从而模拟玻璃、镜面等复杂材质的效果。 第四部分：着色模型与表面属性 (Shading Models and Surface Properties) 如何让物体看起来具有“材质感”，是图形学中最具挑战性的部分。本部分聚焦于描述物体表面如何与光线相互作用。 我们首先剖析了局部光照模型，包括环境光、漫反射（Lambertian）和镜面反射（Phong/Blinn-Phong）的数学公式，以及这些模型如何与光源类型（点光源、平行光、聚光灯）结合。 更进一步，本书引入了BRDF（双向反射分布函数）的概念，解释了从经典模型到更现代的、基于物理的渲染（PBR）工作流程的演变。重点讲解了各向异性（Anisotropy）和次表面散射（Subsurface Scattering）对真实感材质的重要性。 第五部分：纹理映射与细节增强 (Texture Mapping and Detail Enhancement) 要获得视觉上的丰富性，纹理是必不可少的元素。本部分详细介绍了纹理映射的完整流程。 我们探讨了二维纹理坐标的定义与参数化，以及如何将纹理数据（颜色、法线、粗糙度等）准确地映射到三维表面上。关键难点在于纹理的过滤，包括线性插值和MIP贴图技术，后者极大地解决了纹理在不同距离下的锯齿和摩尔纹问题。 此外，本书还讲解了法线贴图（Normal Mapping）和置换贴图（Displacement Mapping）等技术，它们如何在不增加模型几何复杂性的前提下，赋予表面极高的视觉细节。 第六部分：高级渲染技术与管线 (Advanced Rendering Techniques and Pipelines) 本部分面向对实时图形学有深入需求的读者，聚焦于现代图形处理单元（GPU）的工作方式。 我们详细拆解了实时渲染管线（Rendering Pipeline）的各个阶段，从应用阶段到几何处理（顶点着色器）和光栅化阶段（片段着色器）。重点剖析了可编程管线带来的巨大灵活性。 此外，本书深入讨论了延迟渲染（Deferred Shading）与前向渲染（Forward Shading）的优劣比较，并介绍了环境光遮蔽（Ambient Occlusion, AO）和屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）等技术，它们如何显著提升场景的深度感和真实感。 第七部分：颜色科学与显示技术 (Color Science and Display Technologies) 最终的视觉呈现离不开对颜色的科学理解。本部分是图形学理论的收官之作，它连接了计算机模拟与人眼的主观感受。 我们探讨了色彩空间（如RGB, CIE XYZ）的数学定义，以及伽马校正（Gamma Correction）在显示设备中的必要性。理解HDR（高动态范围）的工作原理，以及如何通过色调映射（Tone Mapping）将宽泛的内部光照数据压缩到标准显示器的亮度范围内，是实现照片级真实感的最后一步。 本书的价值与目标读者 《光影的魔术》不仅仅是一本算法手册，它更像是一份通往数字世界底层架构的地图。它假定读者具备一定的微积分和线性代数基础，但其叙述方式力求清晰，通过大量图示和实例推导，将枯燥的数学公式转化为直观的几何概念。 本书适合于： 1. 计算机科学专业学生，作为图形学核心课程的参考教材。 2. 游戏开发者和引擎程序员，以深入理解渲染效率与质量的权衡。 3. 视觉特效（VFX）艺术家和技术总监，希望超越软件操作层面，掌握底层原理，以实现更具创意的视觉效果。 通过学习本书，读者将不再是视觉效果的被动接受者，而是能够主动设计、构建和控制光影的创造者。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有