The Art of 3-D Computer Animation and Effects, 3rd Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Isaac Kerlow

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2003-8-12

价格:USD 69.98

装帧:Paperback

isbn号码:9780471430360

丛书系列:

图书标签:

• 游戏开发
• 学习
• 3D动画
• 特效
• 计算机图形学
• 动画制作
• 视觉效果
• 电影特效
• 游戏开发
• 动画技术
• 渲染
• 建模

深入解析：数字影像艺术的基石与前沿探索 本书致力于为数字媒体领域的研究者、从业者以及有志于投身视觉特效行业的学习者，提供一个全面、深入且与时俱进的知识框架。本书不侧重于单一软件的操作指南，而是着眼于支撑整个三维计算机动画和视觉特效产业的底层原理、核心技术流程以及艺术理念的构建。 第一部分：构建虚拟世界的数学与几何基础 本部分旨在夯实读者对三维空间理解的数学根基，这是所有复杂三维运算的起点。我们将深入探讨向量代数、矩阵变换在三维空间中的实际应用，如何利用这些工具实现物体的平移、旋转与缩放，并理解这些操作如何构成动画时间线的核心驱动力。 1. 几何建模的拓扑学与算法： 我们将详细剖析参数曲面（如Bézier、NURBS）在精确曲面构建中的优势与局限性。随后，重点转向现代数字内容创作（DCC）工具中更为普遍的多边形建模（Polygon Modeling）。这包括拓扑结构的优化策略，如边缘循环的构建、布线（Edge Flow）对后续形变（Deformation）的影响，以及如何通过细分曲面算法（Subdivision Surfaces）在保持低多边形密度的前提下生成高细节模型。此外，我们还将审视程序化建模的概念，探讨如何利用基于规则或节点的系统快速生成复杂环境结构。 2. 坐标系与变换的层级结构： 理解世界坐标系、局部坐标系（Object Space）和摄像机坐标系（View Space）之间的切换至关重要。本书将详细阐述变换矩阵（Transformation Matrices）的堆叠顺序如何影响最终渲染结果，并讨论万向节锁（Gimbal Lock）问题的几何成因及其在动画绑定和关键帧设置中的规避策略。 第二部分：光影的模拟与渲染的物理学 视觉真实感的核心在于对光线行为的精确模拟。本部分将跨越传统光栅化技术，深入探讨基于物理的渲染（Physically Based Rendering, PBR）的核心理念。 3. 辐射度量学与着色模型： 我们将系统介绍辐射度量学中的基本概念，如辐照度（Irradiance）、出射度（Radiance）和BRDF（双向反射分布函数）。本书将详细解析经典与现代的PBR着色模型，如Cook-Torrance微表面模型，解释金属度（Metalness）和粗糙度（Roughness）参数如何精确模拟不同材质的微观表面结构，从而实现照片级的视觉效果。 4. 渲染管线的深度剖析： 本书将超越对特定渲染器特性的描述，聚焦于渲染算法的通用原理。这包括对光线追踪（Ray Tracing）算法基础的探讨，如均匀网格结构（Uniform Grids）和空间划分结构（如BVH, kd-tree）在加速光线求交中的效率优化。同时，我们也会涵盖全局光照（Global Illumination）的解决方案，对比基于点的探针（Irradiance Volumes）与基于图像的探针（Light Probes）的优劣，并分析蒙特卡洛积分在生成精确间接光照时的收敛性问题。 第三部分：赋予生命——动画、绑定与动态模拟 静态的精美模型需要通过运动来传达叙事和情感。本部分关注如何将角色和物体赋予可控的运动能力，并模拟真实世界的物理交互。 5. 骨骼绑定与形变控制： 高级角色绑定不仅仅是骨骼的连接。我们将讨论蒙皮权重（Skin Weighting）的精细调整技术，如何利用变形器（Deformers），如晶格（Lattice）、平滑修改器（Smooth Modifiers）和驱动器（Drivers），来实现复杂的人体关节运动（如肩膀的挤压和扭曲）。此外，对布料、毛发和肌肉系统的解算基础也将进行阐述。 6. 动力学模拟的数值方法： 刚体动力学（Rigid Body Dynamics）的模拟依赖于精确的数值积分。本书将介绍基于牛顿-欧拉方程的求解过程，以及如何通过碰撞检测算法（如GJK或SAT）来稳定地处理物体间的接触和反弹。对于柔体（Soft Body）和流体模拟，我们将探讨有限元方法（FEM）或基于网格/无网格的拉格朗日方法在处理非线性形变中的应用挑战。 第四部分：后期合成与流程集成 三维资产的最终呈现往往依赖于后期处理与流程的无缝衔接。本部分关注如何将渲染数据转化为最终成品，并优化生产效率。 7. 图像合成的色彩空间与通道分离： 深入理解渲染层（Render Passes），如漫反射（Diffuse）、高光（Specular）、环境光遮蔽（AO）、深度（Z-Depth）和法线（Normal Map）的物理意义。我们将分析如何利用这些分离的通道在合成软件中重构或修正渲染结果，并强调在不同色彩空间（如ACES工作流）中进行色彩管理的重要性，以确保最终画面的色彩一致性和动态范围。 8. 生产流程的效率与管理： 一个成功的视觉特效项目依赖于稳健的技术管线。本书将探讨资产的版本控制策略、数据交换标准（如Alembic、OpenEXR），以及如何通过编写自定义脚本或工具来自动化重复性任务，从而提高艺术家在创意环节的专注度。对渲染农场（Render Farm）的资源调度和优化也是本章节的重点。 本书旨在提供一个扎实的理论框架，使读者能够理解“为什么”而非仅仅是“如何”操作工具，从而适应未来技术迭代的挑战，并成为能够主导复杂数字影像创作的专业人士。

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