The Microsoft DirectX 9 Programmable Graphics Pipeline pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Microsoft Press

作者:Kris Gray

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2003-07-30

价格:USD 49.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780735616530

丛书系列:

图书标签:

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数字光影的史诗：探索实时渲染的艺术与科学（不含《The Microsoft DirectX 9 Programmable Graphics Pipeline》内容） 导言：视觉革命的基石 自计算机图形学诞生以来，人类对逼真视觉体验的追求从未停歇。我们渴望在屏幕上重现自然界的光影变幻、物质的细腻纹理以及复杂场景的深度感。本书并非聚焦于某一个特定API的版本迭代或特定硬件架构的编程细节，而是深入探讨支撑所有现代实时渲染技术的核心原理、数学基础以及设计哲学。我们将拆解“实时”背后的工程挑战，追溯图形渲染流水线从概念诞生到最终像素输出的完整旅程。 第一部分：图形学的数学与几何基础 要理解光如何被模拟，我们必须先掌握描述空间和物体运动的语言。本部分将搭建起整个渲染体系的数学框架。 第1章：三维空间中的坐标系与变换 真实世界是三维的，而屏幕是二维的。如何将一个物体从其局部模型空间（Model Space）精确地放置到世界空间（World Space），再投影到观察者的视景空间（View Space）乃至最终的屏幕空间（Screen Space），是图形渲染的第一步。 向量代数与几何直觉： 重点讲解点积（Dot Product）和叉积（Cross Product）在光照、法线计算和空间定向中的实际应用。如何用向量表示光线、表面法线和观察方向。 齐次坐标与变换矩阵： 深入解析4x4齐次变换矩阵的构成，包括平移（Translation）、旋转（Rotation）和缩放（Scaling）。探讨欧拉角（Euler Angles）的局限性，以及四元数（Quaternions）在平滑插值（Slerp）中的优势。 视点变换（View Transformation）： 构建观察者视角，理解“LookAt”矩阵的推导过程，如何将世界中的点转换到以摄像机为原点的坐标系下。 第2章：投影的艺术——从三维到二维的映射 图形渲染的本质是将无限的三维场景压缩到有限的二维平面上。这一过程的质量决定了场景的深度感和透视效果。 透视投影（Perspective Projection）： 详细阐述如何通过投影矩阵（Projection Matrix）模拟人眼的自然收缩感。理解近平面（Near Plane）和远平面（Far Plane）在定义视锥体（Frustum）中的关键作用。 正交投影（Orthographic Projection）： 探讨在工程图纸、界面UI或某些特殊游戏风格中，如何消除透视效果，保持平行线平行。 屏幕空间映射与视口变换（Viewport Transformation）： 如何将经过投影变换后的规范化设备坐标（NDC）映射到屏幕的像素坐标范围，这是连接几何处理与最终显示的桥梁。 第二部分：渲染流水线的核心——几何处理 本部分聚焦于如何高效地处理场景中的所有顶点数据，为后续的光影计算做好准备。 第3章：模型的表示与数据结构 一个复杂的3D模型是如何在计算机中被存储和读取的？ 网格（Meshes）与拓扑结构： 从最基础的点、边、面（三角形）开始，讨论如何组织顶点（Vertex）、法线（Normal）、纹理坐标（UV）等数据。探讨索引缓冲（Indexed Buffers）如何减少数据冗余和提高处理效率。 细节层次（Level of Detail, LOD）： 实时渲染中，处理远距离物体的精度必须降低以节省资源。探讨几何细节的自适应管理策略。 第4章：剔除与裁剪——效率的保障 在渲染一个拥有数百万多边形的场景时，我们必须首先剔除那些绝对不可能被看到的几何体。 背面剔除（Back-Face Culling）： 利用法线方向和观察方向的关系，高效地丢弃朝向观察者背面的面片。 视锥体裁剪（Frustum Culling）： 介绍如何使用视锥体的六个平面，快速判断一个物体（或其包围盒）是否与视锥体有交集，避免将不可见物体送入后续昂贵的处理阶段。 屏幕空间裁剪： 即使物体在视锥体内，也可能超出屏幕范围。讨论如何对超出屏幕边界的几何体进行精确的线段或多边形裁剪。 第三部分：光影的科学——表面与光照模型 这是赋予物体“材质”和“真实感”的关键阶段，涉及物理学的近似模拟。 第5章：纹理映射与坐标空间 如何让一个简单的几何体拥有砖墙、皮肤或金属的视觉特征？ UV映射的基础： 详细解释二维纹理坐标（U, V）如何“包裹”到三维表面上，以及纹理坐标的接缝问题。 纹理的过滤与采样： 探讨点采样（Nearest Neighbor）的锯齿现象，以及线性插值（Linear Interpolation）和各向异性过滤（Anisotropic Filtering）如何平滑地从纹理中提取颜色信息，即便在斜切视角下也能保持清晰。 多重纹理与纹理混合： 介绍如何叠加漫反射（Albedo）、高光（Specular）、凹凸（Bump）等多种纹理，以描述复杂材质的属性。 第6章：经典光照模型——从基础到进阶 真实世界的复杂光照需要通过数学模型进行近似。我们将回顾并深入分析这些模型如何计算一个点的最终亮度。 Phong模型解析： 详细分解环境光（Ambient）、漫反射光（Diffuse）和镜面反射光（Specular）三个组成部分，理解它们各自对物体外观的贡献。 Blinn-Phong的改进： 探讨使用半角向量（Half Vector）计算镜面高光在性能和视觉效果上的优势。 法线贴图（Normal Mapping）的原理： 如何在不增加几何体复杂性的前提下，利用存储在纹理中的法线信息来模拟表面细节的起伏，极大地增强了表面的感官真实度。 第四部分：像素的诞生——光栅化与深度管理 几何体经过处理后，需要转化为屏幕上可见的像素点，并解决可见性问题。 第7章：光栅化——将几何体转化为像素 光栅化是将连续的几何信息离散化的过程。 扫描线算法与边缘函数： 深入剖析如何使用内外部测试（In/Out Tests）和边缘函数（Edge Functions）来确定哪些像素被一个三角形所覆盖。 插值技术： 解释如何在三角形内部，对顶点数据（如颜色、法线、UV坐标）进行线性插值，以保证三角形内部属性的平滑过渡。 第8章：深度缓冲与可见性解决 在复杂的3D场景中，哪些物体应该出现在前面？深度测试是实时渲染中最关键的可见性算法。 Z缓冲（Depth Buffer）机制： 详细阐述深度缓冲如何存储每个像素点相对于视点的距离（深度值），以及“Z-Test”的工作流程。 深度冲突与浮点精度问题： 探讨在深度值相近时可能出现的“深度斗争”（Z-Fighting）现象，以及如何通过调整近平面或使用更高精度的深度格式来缓解。 早退出（Early-Z Culling）： 讨论现代硬件如何利用深度测试结果，在进行昂贵的像素着色计算之前就提前丢弃被遮挡的像素，以优化性能。 第五部分：高级渲染技术与后期处理 现代图形不再止步于基础的光照模型，需要更多的技术来模拟大气、透明度和更复杂的视觉效果。 第9章：透明度、混合与排序难题 处理半透明物体（如玻璃、烟雾）比处理不透明物体要复杂得多。 Alpha混合（Alpha Blending）： 解释如何将源像素的颜色与已存在于帧缓冲区中的背景颜色进行加权组合。 渲染排序的必要性： 为什么必须按照特定顺序渲染透明物体？深入讨论不透明物体的渲染顺序（通常不严格要求）与透明物体必须从后向前（Back-to-Front）排序的严格要求，以及对象排序的计算成本。 第10章：帧缓冲操作与后期处理基础 渲染的最终结果往往需要经过一系列的屏幕空间效果处理，才能达到最终的视觉效果。 帧缓冲的结构与双缓冲（Double Buffering）： 解释如何使用前缓冲和后缓冲来避免屏幕撕裂（Tearing）。 后期处理管线概述： 介绍屏幕空间效果（Screen-Space Effects）的概念，即将整个已渲染的图像作为一个二维纹理进行二次处理。探讨诸如抗锯齿（Anti-Aliasing）和屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）等技术的输入与输出。 结语：通往下一代渲染的思考 实时图形学的进步是一个永无止境的迭代过程。本书提供了坚实的理论基础，使读者能够理解当前主流渲染技术背后的“为什么”和“如何做”，从而能够更好地适应未来图形API和硬件架构的演变。掌握这些核心原理，是真正精通数字光影艺术的前提。

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这本书，哦，简直就像一位经验丰富的导师，把我从一个对图形编程一知半解的门外汉，一步步地领进了DirectX 9那奇妙且强大的可编程管线世界。起初，我抱着学习如何调用DirectX API来绘制三维图形的目的，但这本书远不止于此。它更像是打开了一扇通往GPU内部运作机制的大门，让我得以窥见那令人惊叹的并行处理能力和高度优化的渲染流程。书中对Shader语言的讲解，从最基础的语法到如何编写能够实现复杂视觉效果的代码，都进行了循序渐进的引导。我尤其喜欢作者通过大量图示和伪代码来阐释抽象概念，这让那些原本枯燥的数学公式和硬件原理变得生动起来。我还在书中看到了对不同渲染技术的性能分析，这对于我日后进行游戏优化和性能调优非常有帮助。虽然有些章节的技术密度相当大，需要反复阅读和思考，但每一次的理解都带来了巨大的成就感。我迫不及待地想学习书中关于高级着色器模型和特效制作的部分，相信那将是本书最精彩的亮点之一。

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当我拿到《The Microsoft DirectX 9 Programmable Graphics Pipeline》这本书时，我预期的只是一个API的参考指南，但它给予我的却是对图形渲染艺术的深刻洞察。这本书以一种非常“工程师”的视角，剖析了DirectX 9如何将抽象的3D世界转化为屏幕上栩栩如生的图像。书中对管线中各个可编程阶段的讲解，从顶点数据输入到最终颜色输出，都做到了面面俱到。我特别着迷于作者对GPU架构和并行计算的讨论，这让我明白了为什么图形渲染能够如此高效。例如，书中对于顶点缓冲区和索引缓冲区的介绍，以及它们如何被GPU读取和处理，都为我揭示了数据在GPU中的传输和执行过程。我还在书中看到了对不同光照模型（如Phong和Blinn-Phong）的详细解释，以及如何用Shader实现它们。这本书的深度和广度都让我惊叹，我确信它将成为我图形编程道路上不可或缺的参考。

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坦白说，我是在寻找一本能够让我对DirectX 9有更深层次理解的书时，选择了《The Microsoft DirectX 9 Programmable Graphics Pipeline》。这本书的叙述风格非常直接和技术导向，正如书名所暗示的，它非常专注于“可编程图形管线”这个核心概念。我被书中对HLSL（High-Level Shading Language）的详尽介绍所吸引，作者通过大量实际的代码示例，展示了如何利用Shader来控制图形的每一个像素的颜色和外观。从简单的顶点变换到复杂的反射和折射效果，书中都提供了清晰的代码实现和原理讲解。我特别喜欢书中关于纹理采样和过滤方式的讨论，这直接影响到3D模型表面的细节表现。虽然我对DirectX 9的某些底层细节可能还有疑问，但这本书提供了一个坚实的理论基础，让我能够通过实践来进一步探索。我非常期待书中关于性能优化和硬件特性的内容，希望能从中学习到如何在实际开发中写出更高效的渲染代码。

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我得说，我从《The Microsoft DirectX 9 Programmable Graphics Pipeline》这本书中获得的，是远超我预期的收获。在我看来，它不仅仅是一本技术书籍，更像是一本关于“如何思考图形渲染”的哲学读物。作者并没有满足于简单地介绍DirectX 9的各个功能模块，而是深入探究了“为什么”这些功能存在，以及它们是如何协同工作的。我特别欣赏书中关于管线各个阶段的划分和讲解，从几何处理到像素输出，每一个环节都清晰可见，并且作者都详细解释了其背后的原理和对最终渲染效果的影响。例如，在讲解光栅化时，书中不仅描述了如何将三角形转换为屏幕上的像素，还探讨了抗锯齿技术在其中的作用，以及不同的抗锯齿算法的优劣。我对书中关于顶点属性传递和纹理坐标插值的讲解印象深刻，这对于理解3D模型如何在屏幕上正确显示至关重要。我非常期待书中关于后期处理技术和通用计算（GPGPU）的内容，相信那会为我的图形开发技能带来质的飞跃。

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我最近入手了一本名为《The Microsoft DirectX 9 Programmable Graphics Pipeline》的书，虽然我还没完全读完，但从我目前接触到的部分来看，我被书中严谨的学术风格和深入浅出的讲解方式深深吸引。作者并非仅仅罗列API调用，而是着重于讲解图形渲染的底层原理，特别是 DirectX 9 版本中引入的可编程管线所带来的革命性变化。我尤其欣赏书中对顶点着色器和像素着色器内部工作机制的细致剖析，从汇编指令到高级语言的转化，再到GPU如何执行这些指令，整个过程脉络清晰，让我对图形渲染的效率和性能瓶颈有了更深刻的理解。书中涉及的数学知识，如向量、矩阵运算，虽然我并非科班出身，但在作者的引导下，也感觉相对容易理解。我特别期待后续章节能够深入探讨纹理映射、光照模型以及更高级的渲染技术，比如延迟渲染和前向渲染的优劣比较。这本书绝对是那些希望从“图形API使用者”升级到“图形渲染原理掌握者”的开发者的理想选择。它的内容深度和广度都相当可观，足以让我在很长一段时间内都从中汲取养分。

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比较详细的shader入门书籍

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direct3d shader入门书籍，讲得很清楚，包括dx8的asm shader以及dx9的hlsl