Computer Graphics and Geometric Modelling pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Max K. Agoston

出品人:

页数:958

译者:

出版时间:2005-02-01

价格:USD 79.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781852338176

丛书系列:

图书标签:

• 计算机图形学
• 几何建模
• 图形学
• 计算机辅助设计
• CAD
• CGI
• 渲染
• 算法
• 数学
• 可视化

《数字时空之旅：探索三维世界的奥秘》 本书带领读者踏上一场令人着迷的数字时空之旅，深入探索构成我们视觉世界的基石——三维几何建模的原理与实践。我们并非仅仅关注抽象的数学公式，而是以直观、易懂的方式，揭示数字图形的生成过程，以及如何将平面的想法转化为具有深度和质感的立体形态。 第一部分：维度之始——构建数字空间的基石 我们将从最基本的概念入手，理解计算机如何“看待”和“描绘”三维空间。这包括： 坐标系与变换： 探索不同类型的坐标系（世界坐标系、模型坐标系、视图坐标系、投影坐标系），以及如何在它们之间进行灵活的转换，实现物体的平移、旋转和缩放。我们将学习欧拉角、四元数等表示旋转的数学工具，并理解矩阵变换在几何建模中的核心作用。 点、线、面与体： 从最简单的点开始，构建线段、多边形，再到复杂的曲面和实体。我们将深入了解各种几何图元（Primitive）的表示方法，例如贝塞尔曲线、B-样条、NURBS等，它们如何优雅地描述自由形态，以及在工业设计、动画制作等领域的广泛应用。 拓扑结构与数据表示： 理解三维模型的内部结构，例如顶点、边、面之间的关系，以及如何用各种数据结构（如DCEL、Winged Edge）有效地存储和管理几何信息。这对于后续的编辑、渲染和分析至关重要。 网格建模： 探讨多边形网格（Polygon Mesh）作为三维模型最常见的表示形式。我们将学习如何创建、编辑和优化网格，理解面片、边、顶点属性（法线、纹理坐标）的意义，以及常见的网格简化和细分技术。 第二部分：形神兼备——赋予数字模型生命力 仅仅有几何形状是不够的，还需要赋予模型逼真的视觉效果。本部分将聚焦于如何让数字世界变得栩栩如生： 光影的魔术： 学习不同光源（点光源、平行光、聚光灯）的特性，以及它们如何与物体表面交互。我们将探索光照模型，如朗伯模型、冯氏模型，理解漫反射、镜面反射、环境光等概念，以及它们如何影响物体的明暗变化。 材质的秘密： 了解如何为模型选择合适的材质属性，如颜色、纹理、光滑度、透明度、反射率等。我们将深入纹理映射（Texture Mapping）的原理，学习如何将二维图像“贴”到三维模型表面，赋予其丰富的细节和质感，例如木纹、石材、布料等。 着色的艺术： 学习各种着色技术，从基础的平面着色（Flat Shading）到更平滑的戈多着色（Gouraud Shading）和光栅着色（Phong Shading）。我们将探讨如何通过法线计算和插值，实现更逼真的表面光照效果。 高级渲染技术： 触及更复杂的渲染技术，如反射、折射、阴影的生成。我们将简要介绍光线追踪（Ray Tracing）和路径追踪（Path Tracing）等方法，它们如何模拟光线的物理传播，实现照片级的真实感。 第三部分：动静之间——让数字模型活起来 静态的模型只是故事的开始，本部分将带领读者探索如何让模型动起来，赋予其生命和故事： 骨骼动画与蒙皮： 学习如何为角色或复杂物体创建骨骼系统，并通过骨骼的运动来驱动模型的形变。我们将理解蒙皮（Skinning）技术，即如何将模型的顶点与骨骼绑定，实现自然流畅的动画效果。 关键帧动画： 掌握关键帧动画的基本原理，即在关键时间点设置模型的状态，然后由计算机自动计算中间帧的变化，创造平滑的运动轨迹。 物理模拟： 探索更真实的运动方式，如重力、碰撞、布料模拟、流体模拟等。我们将了解如何利用物理引擎，让数字世界中的物体遵循真实的物理规律，产生更具说服力的动态表现。 贯穿全书的理念： 本书不仅仅是知识的堆砌，更强调理论与实践的结合。我们会通过大量的实例和示意图，帮助读者直观理解抽象的几何概念。同时，我们也鼓励读者在学习过程中，积极动手实践，通过各种建模软件和开发工具，将所学知识转化为自己的创作。 《数字时空之旅：探索三维世界的奥秘》旨在为对三维图形学、计算机辅助设计（CAD）、游戏开发、影视特效、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等领域感兴趣的读者提供一个坚实的基础。无论您是初学者，还是希望深化理解的从业者，都能在这场数字时空之旅中有所收获，解锁创造无限可能的三维世界。

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阅读这本书的过程，更像是一次与领域内顶尖专家的深度对话。作者的文字功底非常扎实，语言精准而富有洞察力，这使得即便是涉及高度抽象的数学概念时，也能感受到一股清晰的力量。我特别欣赏作者在处理材质描述和高级着色器语言方面的讲解，它非常注重实用性，将复杂的数学模型转化为GPU可以高效执行的指令，并清晰地展示了如何通过调整参数来控制最终的视觉效果，比如次表面散射（SSS）的实现细节，讲解得非常到位。此外，书中对计算几何学在图形学中的应用也做了很好的衔接工作，确保读者不会在不同领域间感到知识的断裂。总的来说，这本书不仅是一本教材，更像是一份详尽的“工程蓝图”，为任何想要深入探索三维图形世界的人士提供了无与伦比的指引。

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我必须指出，这本书在内容广度和深度上达到了一个令人赞叹的平衡点。很多书籍要么为了追求深度而牺牲了广度，要么为了涵盖太多内容而导致深度不足，这本书却成功地避免了这些陷阱。它不仅详尽地覆盖了渲染、几何处理这些核心领域，还花了不少篇幅探讨了诸如颜色科学、人机交互在三维环境中的体现等跨学科内容，这让整个学习体验不再局限于冰冷的算法。特别是关于几何拓扑和曲面细分算法的那几章，作者的讲解极其严谨，每一个前提和推导都交代得清清楚楚，丝毫没有跳跃感，这对于需要从事复杂三维建模或动画制作的专业人士来说至关重要。它真正做到了“授人以渔”，不仅仅告诉你如何使用现成的工具，而是让你理解工具背后的原理，从而能创造出自己的解决方案。

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这本书的排版和组织结构简直是艺术品级别的。我通常对厚重的技术书籍敬而远之，但这本书的章节划分逻辑性极强，每一个主题的引入都如同侦探小说般层层剥茧，引人入胜。不同于那些将所有内容塞在一起的参考书，作者巧妙地将基础概念、高级技术和最新的研究方向划分得井井有条，使得读者可以根据自身的需求灵活选择阅读的深度。举个例子，关于数据结构在图形学中的应用这一章，它没有流于表面地介绍KD树或八叉树，而是详细对比了它们在不同场景下的性能权衡，这种务实的态度非常难得。我甚至发现，书中对一些历史遗留的经典算法的讲解也保持了足够的尊重和清晰度，确保读者在学习现代方法之前，能对图形学的演变历程有一个清晰的认识。我强烈推荐那些正在准备专业项目或需要快速回顾基础知识的工程师们把它放在手边。

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这本书的书名虽然听起来很专业，但阅读体验却出乎意料地流畅和引人入胜。作者显然深谙如何将复杂概念拆解成易于理解的知识点，而不是堆砌晦涩难懂的术语。尤其在讲解光照模型和渲染管线的部分，我感觉自己仿佛站在一个经验丰富的导师身边，他不仅清晰地指出了每一步骤的原理，还耐心地解释了背后的数学逻辑，却没有让人感到枯燥。书中对经典的渲染算法，如光线追踪和辐射度法的介绍非常深入，但并非停留在理论层面，而是配有大量的图示和伪代码，使得即使是初学者也能快速上手。我尤其欣赏作者在处理几何建模章节时的细腻之处，比如对B样条曲线和NURBS曲面的几何特性描述，以及它们在CAD和动画领域中的实际应用案例，这些都极大地拓宽了我对三维空间构建的认知。整体而言，这是一本兼具理论深度和实践指导价值的优秀教材，让人在学习过程中充满探索的乐趣。

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坦白说，我购买这本书是抱着一种“死马当活马医”的心态，因为前几本接触的相关书籍都过于侧重于纯粹的数学推导，读起来就像在啃一本高深的代数教科书，完全无法建立起直观的图像概念。然而，这本书却完全颠覆了我的预期。它的叙事风格非常注重“画面感”，每一次理论的引入都紧密联系着最终用户能看到的结果。比如，当讨论到纹理映射和抗锯齿技术时，作者不是简单地抛出一个公式，而是详细剖析了像素如何“感知”三维表面细节的过程，这种从宏观效果到微观实现的层层递进，极大地帮助我构建了完整的知识体系。书中对于实时渲染的讨论也相当前沿，提到了现代GPU的并行处理架构对图形学带来的革命性影响，这在很多老旧的教材中是看不到的。对于那些希望从“知道怎么做”跃升到“理解为什么这么做”的读者来说，这本书无疑是一座金矿。

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