MAYA 4.0动画精髓 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国青年出版社

作者:舒静珉

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2002-1

价格:69.80元

装帧:

isbn号码:9787500647256

丛书系列:

图书标签:

• MAYA
• 动画
• 3D动画
• 动画制作
• Maya教程
• CG
• 数字艺术
• 建模
• 渲染
• 动画技巧

深度探秘：计算机图形学前沿技术与数字艺术实践 书籍名称：《数字雕塑的几何原理与实时渲染引擎构建》 内容提要 本书旨在为对计算机图形学、三维建模、实时渲染以及高级动画技术有深入探究需求的读者提供一份详尽且前沿的理论与实践指南。全书结构严谨，内容涵盖了从数学基础到复杂算法实现的完整链条，特别侧重于现代图形管线（Graphics Pipeline）的底层机制和高效能优化策略。 第一部分：图形学的数学基石与数据结构 本部分将深入剖析支撑现代三维计算的几何代数基础。我们将从向量代数、矩阵变换（包括仿射变换、透视投影和观察变换）开始，详细阐述四元数（Quaternions）在旋转插值和避免万向锁（Gimbal Lock）中的核心应用。随后，我们将转向更复杂的曲面表示：贝塞尔曲线（Bézier Curves）和B样条（B-Splines）的数学定义、局部控制特性以及曲率分析。重点章节会介绍微分几何在描述表面法线、高斯曲率和平均曲率上的应用，这对于创建具有真实物理感的数字资产至关重要。 在数据结构方面，本书将系统地讲解如何高效组织大规模三维场景数据。内容覆盖空间划分技术，包括八叉树（Octrees）、k-d树（k-d Trees）以及BSP树（Binary Space Partitioning Trees）在剔除（Culling）和加速光线追踪中的性能对比与实现细节。同时，也将探讨网格简化（Mesh Simplification）算法，如二次误差度量（Quadric Error Metric, QEM）在保持视觉细节的同时减小模型复杂度的方法。 第二部分：光照模型与着色技术的前沿探索 本部分专注于光与物质的相互作用，这是实现逼真视觉效果的关键。我们将从经典的Phong、Blinn-Phong模型出发，逐步过渡到更精确的基于物理的渲染（Physically Based Rendering, PBR）流程。PBR部分将详细解析微表面理论（Microfacet Theory），重点介绍诸如GGX和Beckmann分布函数如何准确模拟不同材质表面的光反射特性。 本书对渲染方程（The Rendering Equation）的数学推导进行了详尽的阐述，并系统介绍了求解该方程的Monte Carlo积分方法。核心内容将围绕路径追踪（Path Tracing）算法的实现展开，包括直接光照采样、间接光照的重要性、重要性采样（Importance Sampling）技术（如Cosine-weighted sampling和BRDF采样）以降低噪声。此外，我们还将探讨加速全局光照的实现，如辐射度（Radiosity）的局限性以及辐射场（Light Fields）的应用潜力。 对于实时渲染，本书将深入探讨现代GPU的渲染管线。内容涵盖顶点着色器、片段着色器（Pixel Shader）的编程范式，以及延迟渲染（Deferred Shading）和前向+渲染（Forward+ Rendering）的架构差异与性能权衡。阴影技术的章节将对比经典阴影贴图（Shadow Mapping）的深度走样问题，并引入诸如百分比接近模糊（Percentage-Closer Filtering, PCF）和瞬态阴影（Variance Shadow Maps, VSM）的解决方案。 第三部分：高级几何处理与实时动画系统 本部分聚焦于动态几何体的处理和复杂行为的模拟。在变形方面，我们将详细介绍骨骼动画（Skeletal Animation）的蒙皮（Skinning）技术，包括硬蒙皮、软蒙皮的数学表达，以及权重分配的最佳实践。对于更高级的形变，如基于晶格的变形（Lattice-based Deformation）和基于探针的体积变形技术也将被引入。 物理模拟是本书的另一大亮点。我们将从刚体动力学（Rigid Body Dynamics）的基础开始，介绍牛顿-欧拉方程、碰撞检测（如GJK算法和Separating Axis Theorem, SAT）以及碰撞响应的处理。随后，我们将进入流体模拟领域，详细剖析基于网格的拉格朗日流体模拟（Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH）和基于网格的速度场方法（如MAC Grid）在稳定性和细节保持上的优势与挑战。布料模拟部分将基于有限元方法（Finite Element Method, FEM）构建弹簧-阻尼系统，实现柔软织物的动态褶皱和交互。 第四部分：现代图形API与并行计算 为了将理论转化为实际的高性能应用，本书的最后部分将聚焦于现代图形API的使用与底层优化。我们将对比DirectX 12、Vulkan和Metal在现代CPU-GPU交互模型上的设计哲学。重点讲解显式API的命令列表（Command List）的构建、资源同步（Synchronization）机制（如Fence和Barrier）以及高效的描述符集（Descriptor Sets）管理，以最大限度地发挥多核CPU的并行提交能力。 此外，本书还将探讨计算着色器（Compute Shaders）在通用计算（GPGPU）中的应用，展示如何利用GPU强大的并行能力来加速光线追踪、物理模拟的迭代计算以及后处理效果（如屏幕空间环境光遮蔽SSAO和屏幕空间反射SSR）的计算，从而构建起一套具备极致性能和视觉保真度的现代数字内容生产流程。 目标读者 本书适合具有扎实高等数学基础、熟悉至少一门编程语言（如C++或Python），并希望深入理解和掌握计算机图形学核心理论、算法实现以及高性能渲染系统构建的专业人士、高级学生和资深开发者。它不是针对初学者的入门指南，而是面向希望在三维计算领域实现突破性创新的研究人员和工程师的专业参考手册。

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