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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Clark, Ruth Colvin/ Lyons, Chopeta

出品人:

页数:544

译者:

出版时间:2004-5

价格:502.00

装帧:HRD

isbn号码:9780787969943

丛书系列:

图书标签:

教育
设计
图形学
学习
教育
可视化
计算机图形学
教学
认知科学
数据可视化
信息图表
学习科学

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具体描述

Graphics for Learning teaches you how to design effective graphics for print or online and computer-generated materials—multimedia, texts, working aids, and slides—that will maximize learning, understanding, and reasoning. Based on solid research on how people learn, this crucial resource contains best practices and shows you how to go beyond the visible features of graphics to plan visuals that are based on their communication and psychological functions. Written by instructional design experts Ruth Colvin Clark and Chopeta Lyons, Graphics for Learning includes a graphic design model that guides you through the visual planning process—from needs assessment through production. No matter how much or little expertise you have working with graphics, this book will help you boost your return on investment by giving you the information you need to design and implement the most effective visuals. Graphics for Learning shows how to: Select the graphics that can impr ove learning and workplace performance. Plan the most appropriate visual for computer or paper instructional materials. Design the best graphics for instructional content. Tailor visuals for individual learners. Avoid using the wrong visuals for motivational purposes. Understand the characteristics of graphics that support (or disrupt) learning. Follow a systematic graphic design model that helps you plan graphics that match your instructional context.

好的，这是一本名为《空间几何与可视化设计》的图书简介，内容完全不涉及《Graphics for Learning》的主题，并力求详实和自然。空间几何与可视化设计：从理论基石到数字实现导言：理解我们所处的维度在这个信息爆炸的时代，我们每天都被海量的数据和复杂的结构所包围。如何有效地理解、建模和传达三维世界的信息，成为了工程、建筑、计算机科学乃至艺术领域的核心挑战。《空间几何与可视化设计》并非一本简单的数学教科书，而是一部深入探索空间本质、几何计算精度与视觉化表现力的综合指南。本书旨在为读者构建一座坚实的桥梁，连接抽象的数学原理与具体的数字实现，帮助工程师、设计师、研究人员和高级学生掌握驾驭复杂三维形态的必备工具与思维模式。第一部分：欧几里得空间的基础重构本部分将对三维空间的基本概念进行一次彻底且深入的梳理，重点强调其在现代计算环境中的应用和局限性。第一章：向量代数与仿射变换的复兴我们将从最基础的向量操作开始，但重点将放在高阶应用上。讨论如何利用四元数（Quaternions）进行高效且无万向锁问题的三维旋转表示，这在机器人学和虚拟现实中的应用至关重要。同时，详细分析齐次坐标系（Homogeneous Coordinates）如何统一平移、缩放和旋转等仿射变换，使得所有几何操作可以在一个统一的矩阵框架内完成。我们将通过大量的线性代数实例，展示如何通过矩阵乘法构建复杂的场景变换管线。第二章：曲线、曲面与拓扑结构本书对曲线和曲面的讨论超越了传统的微积分范畴。我们深入研究参数化曲面（Parametric Surfaces），特别是 Bézier 曲线与曲面在CAD/CAM系统中的地位。随后，内容将转向更具柔性和控制力的 NURBS（非均匀有理B样条）理论，解释其在精确造型（如汽车车身设计）中的核心作用。此外，我们还将探讨拓扑学基础知识，如流形（Manifolds）的定义，及其对确保模型几何完整性的意义。第三章：度量几何与空间约束本章聚焦于在三维空间中定义“距离”、“角度”和“接触”的精确数学方法。详细阐述距离函数、法线计算（包括不同平滑算法下的差异）以及曲率分析（高斯曲率与平均曲率）在评估几何形状优劣中的作用。重点分析约束求解器（Constraint Solvers）的工作原理，即如何将工程需求（如两个零件必须平行或相交于特定点）转化为可解的代数方程组。第二部分：数字几何建模与算法实现这一部分将理论知识转化为可执行的计算模型，探讨计算机如何“看”和“画”三维对象。第四章：离散化与网格化技术真实世界的连续曲面必须被离散化才能被计算机处理。本章详述多边形网格（Polygon Meshes）的构建、维护与优化。讨论从点云数据重建曲面（如体素化Voxelization和Delaunay三角剖分）的关键算法。特别关注网格简化（Mesh Simplification）和重拓扑化（Retopology）技术，以平衡视觉保真度与渲染效率。第五章：空间数据结构与高效查询处理庞大三维场景的核心在于高效地定位信息。本书系统介绍了空间划分结构（Spatial Partitioning Structures），包括八叉树（Octrees）、K-d 树以及BSP 树。我们将深入分析这些数据结构在光线追踪、碰撞检测和最近邻搜索中的性能优势与应用场景，并通过伪代码展示其递归查询机制。第六章：布尔运算与实体建模（CSG）讨论组合实体几何（Constructive Solid Geometry, CSG）如何通过交集（Intersection）、并集（Union）和差集（Difference）等基本操作来构建复杂的实体模型。重点分析在浮点运算精度限制下，如何鲁棒地执行这些布尔运算，避免产生不希望的拓扑错误（如空洞或重叠面）。第三部分：可视化、渲染与感知交互将几何模型转化为可感知的图像，需要深入理解光线与物质的相互作用，以及人眼的感知机制。第七章：光照模型与真实感渲染基础本章从物理学角度探讨光与材质的交互。详细解析Phong模型、Blinn-Phong模型，并引入更高级的PBR（基于物理的渲染）框架，解释金属度（Metallic）和粗糙度（Roughness）参数如何精确模拟现实世界的光照反射。对着色器语言（如GLSL）的基本结构进行概述。第八章：光线追踪与全局照明本书将光线追踪算法作为实现高精度视觉效果的核心。详细推导蒙特卡洛积分在渲染方程中的应用，解释路径追踪（Path Tracing）如何通过随机采样来模拟间接照明（如漫反射和焦散）。分析加速结构（如BVH，包围盒层次结构）在加速数百万次光线投射中的关键作用。第九章：人机交互与沉浸式反馈最后，我们探讨如何将静态模型转化为动态的、可交互的体验。内容涵盖三维导航范式（如飞行、漫游、聚焦），触觉反馈在空间感知中的潜力，以及立体视觉（Stereoscopy）和运动跟踪技术在构建沉浸式可视化环境中的集成方法。重点讨论如何平衡交互延迟与几何复杂性，以维持用户的“临场感”。《空间几何与可视化设计》是为那些不满足于使用现成软件，而渴望理解底层机制的专业人士准备的深度参考书。通过对数学严谨性和计算效率的双重关注，本书旨在培养读者从本质上解决复杂三维建模与显示问题的能力。