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出版者:Springer

作者:Egges, Arjan (EDT)/ Kamphuis, Arno (EDT)/ Overmars, Mark (EDT)

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:2008-12-05

价格:USD 69.95

装帧:Paperback

isbn号码:9783540892199

丛书系列:

图书标签:

• 游戏开发
• 游戏物理
• 运动学
• 动力学
• 游戏引擎
• C++
• Unity
• Unreal Engine
• 动画
• 模拟

好的，这是一份关于一本名为《数字纹理的艺术：从概念到渲染的实践指南》的图书简介，严格按照您的要求，不涉及“Motion in Games”相关内容，力求详尽自然，字数控制在1500字左右。 --- 数字纹理的艺术：从概念到渲染的实践指南 内容概述 在三维图形学的浩瀚宇宙中，模型是骨架，而纹理则是赋予这些骨架生命、质感和故事的血肉。本书《数字纹理的艺术：从概念到渲染的实践指南》并非聚焦于动态模拟或物理运动，而是深入探讨如何通过平面图像和材质参数，在数字环境中构建出令人信服的视觉现实。 本书是一部面向中高级数字艺术家、材质设计师以及对PBR（基于物理的渲染）技术有浓厚兴趣的开发人员的综合性手册。它将纹理制作的流程系统地解构为理论基础、创作实践、高级技术和引擎集成四大核心板块，旨在提供一个从零开始构建复杂、高质量数字表面所需的完整知识体系。 我们摒弃了对运动学和实时反馈机制的探讨，转而将全部篇幅投入到对静止画面的视觉冲击力的塑造上，确保读者能够掌握创造出那些能够“讲述故事”的材质的能力——无论是古老石墙的风化痕迹，还是高科技合金表面冰冷的反射光泽。 --- 第一部分：纹理基础与材质理论（Foundations of Texturing） 本部分为构建坚实基础而设，重点解析构成数字表面视觉效果的底层原理，而不是其在动态环境中的行为。 1.1 视觉感知与光照模型 我们将首先探讨人类视觉系统如何解读表面细节，以及这些解读如何映射到数字空间。详细剖析传统的渲染方程与现代PBR工作流程（如金属度/粗糙度模型）之间的哲学差异。重点分析法线（Normal）、高度（Height/Displacement）、环境光遮蔽（Ambient Occlusion, AO）贴图的数学原理，它们如何欺骗眼睛，使其相信一个平坦的几何体具有深度和细节。 1.2 纹理坐标与UV空间管理 UV展开是纹理应用的基础。本章将细致讲解高效的UV布局策略，包括如何最小化拉伸（Stretching）和接缝（Seams），如何在有限的UV空间内最大化像素密度（Texel Density），以及针对不同资产（如角色、道具、环境）的最佳UV划分方法。我们将深入探讨UDIMs（U Dimensions）的应用，这是处理超高分辨率纹理的工业标准。 1.3 贴图类型详解与功能划分 我们对各种核心纹理贴图进行分类和功能界定，例如： 颜色贴图（Albedo/Base Color）：强调其纯粹性——如何准确捕捉物体表面的固有色，并避免嵌入预计算的光照信息。 反射性贴图（Roughness/Glossiness）：深入探讨表面微观几何结构如何影响光线的散射，以及精确控制粗糙度梯度图的重要性。 金属度（Metallic）：解析电导率在渲染中的作用，区分绝缘体和导体的材质表现。 --- 第二部分：创作实践与流程构建（Creation Workflow and Execution） 本部分侧重于从概念草图到最终可渲染纹理的全套工具与流程。 2.1 程序化纹理与节点化艺术 抛弃单纯的像素编辑，转向节点驱动的创作范式。我们将详细介绍主流程序化纹理软件的节点网络构建逻辑。重点教授如何利用噪声函数（如Perlin, Worley, Simplex）来程序化生成有机细节，例如木材的年轮、岩石的晶体结构或混凝土的颗粒分布。讨论如何构建可复用、可参数化的材质库，实现“一键生成”不同变体。 2.2 手绘细节的融入与融合 即便在程序化时代，手绘笔触仍是赋予材质独特个性的关键。本章指导艺术家如何将手工绘制的划痕、污渍、指纹等非重复性细节，无缝地叠加到程序生成的基础材质之上。探讨图层混合模式（Blending Modes）在模拟风化、磨损和老化过程中的精妙应用。 2.3 扫描数据处理与PBR校准 介绍使用3D扫描仪获取真实世界材质数据的工作流程。重点在于数据清理、对齐和PBR规范化。讲解如何从原始的反射率扫描数据中提取出干净的Albedo，以及如何利用高精度高度图（Displacement Map）数据，生成精确的法线和AO贴图，确保扫描数据在渲染引擎中表现一致。 --- 第三部分：高级材质与细节解构（Advanced Material Science） 本部分深入研究那些使静物画面脱颖而出的复杂材质类型。 3.1 次表面散射（Subsurface Scattering, SSS）的模拟 对于皮肤、蜡、玉石或塑料等半透明材质，光线穿透表面后散射的现象至关重要。我们将详细分析SSS的理论模型，并指导读者如何在标准渲染管线中，通过调整次表面半径、吸收颜色和散射权重，表现出材质的“内在光感”。 3.2 复杂的非金属表层：釉面与半光泽 探索高光反射的复杂性。分析清漆、釉料（Glaze）和油漆层是如何通过多层反射结构实现的。重点介绍各向异性（Anisotropy）贴图的制作，这对于表现拉丝金属（如拉丝铝）或缎面织物的表面光泽方向性至关重要。 3.3 腐蚀、污垢与历史堆积 材质的美感往往在于其“历史”。本章专注于通过技术手段表达时间对物体的影响。学习如何制作“污垢遮罩”（Dirt Maps），将环境中的灰尘、锈迹、水渍等，根据物体表面的曲率和暴露程度，自动且非破坏性地添加上去。这是赋予静态模型叙事深度的关键。 --- 第四部分：引擎集成与性能优化（Engine Integration and Optimization） 纹理的价值在于其在目标实时或离线渲染环境中的最终呈现效果。 4.1 材质实例与参数化控制 讲解如何将制作完成的纹理集导入主流游戏引擎（如Unreal Engine, Unity）或离线渲染器（如Arnold, V-Ray）。重点在于构建高效的材质实例（Material Instances），允许设计师在不重新烘焙贴图的前提下，通过调整少数参数（如颜色微调、粗糙度范围）来快速迭代视觉效果。 4.2 纹理内存管理与LOD策略 在性能敏感的环境中，纹理内存是瓶颈。本章提供关于纹理压缩格式（如BCn系列）的选择指南，以及如何根据渲染距离动态切换不同分辨率贴图集（Level of Detail, LOD）的策略，确保视觉质量的同时，保持资源的高效利用。 4.3 贴图集打包与工作流衔接 指导读者如何将分散的Albedo, Normal, Roughness等贴图，根据引擎要求打包成单一的纹理集（Texture Atlas）或通道打包图（Packed Map），最大化渲染批次效率，并确保与美术管线中的其他部门（如动画、关卡设计）实现无缝协作。 --- 目标读者 本书特别适合于： 寻求从传统2D绘图转向三维材质创作的数字美术师。 希望深入理解PBR工作流底层逻辑的图形程序员。 专注于环境艺术、道具制作的3D建模师。 追求更高层次视觉保真度的独立游戏开发者。 通过研读《数字纹理的艺术》，读者将掌握的不仅仅是软件操作，更是理解光、物质与表面交互的艺术，从而能够创造出具有持久视觉冲击力的数字表面。

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坦白说，这本书的阅读过程，与其说是“学习”，不如说是一场与时间赛跑的“解谜马拉松”。开篇部分关于角色控制器（Character Controller）的设计哲学，就足够让我沉浸其中好几天。作者并未提供一个“万能模板”，而是层层剥开，分析了不同类型游戏（比如平台跳跃、第一人称射击、甚至是赛车模拟）对运动控制的特殊需求。我特别喜欢其中探讨“脚感”的一章，它不是用冰冷的数学公式来定义，而是从玩家的直觉和反馈循环的角度去阐述，如何通过微调摩擦力、重力和空气阻力，才能营造出那种“人机合一”的沉浸感。这种对用户体验的深刻洞察力，使得本书超越了一般的教科书范畴，更像是一本高级设计师的经验之谈录。

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这本书的排版和插图质量，也值得单独称赞一番。在处理复杂的向量运算和矩阵变换时，清晰的二维示意图和流程图，起到了至关重要的引导作用。我印象最深的是关于碰撞响应部分，作者用一系列动态的图示，完美解释了“分离轴定理”（Separating Axis Theorem）在处理多边形物体时的实际操作流程，避免了许多初学者在理论和实践之间的认知鸿沟。此外，书中附带的光盘（或在线资源）中提供的 C++ 库示例，虽然年代稍早，但其设计思路和模块化结构，至今看来仍是典范。它教会我的不仅是如何计算，更是如何组织一个可维护、可扩展的模拟代码库。

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我是在一个连续的雨天，泡着浓咖啡，试图突破一个棘手的物理系统集成问题时，偶然接触到这本书的。它的结构设计简直是教科书级别的——逻辑严密，层层递进，却又允许读者跳跃式阅读。我首先跳到了后半部分关于群体运动和粒子系统的那几章。那些关于布洛克算法（Bloch's Algorithm）在群体行为模拟中的优化应用，以及如何使用有限元分析（FEA）来模拟软体物体变形的描述，信息密度高得惊人。对于那些希望将模拟精度推向极限的硬核玩家或研究人员而言，书中引用的那些前沿学术论文和作者自己的实验数据，提供了极佳的研究起点。它不是那种蜻蜓点水的介绍，而是直接把读者带入了研究的前沿阵地。

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对于一个有着多年游戏开发经验的老兵来说，真正有价值的书籍往往不是教你“怎么做”，而是让你重新审视“为什么这么做”。这部作品在这方面做得淋漓尽致。它花费了大量篇幅来讨论“不完美”的必要性——即游戏物理有时必须偏离现实，以服务于娱乐性。比如，如何设计一个具有“粘性”的地面效果，让角色在特定条件下可以瞬间停止，这种非物理学的妥协是如何在代码层面实现的？书中探讨了如何在底层物理循环中植入这些“游戏化”的修正层，这种对设计意图与技术实现的深刻融合的探讨，极大地拓宽了我对“游戏物理”这个领域的理解边界。它让我意识到，最好的模拟，是那种你察觉不到其存在的模拟。

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这部关于游戏动态模拟的著作，篇幅之宏大，内容之详实，简直让人惊叹。从最基础的牛顿力学原理在游戏引擎中的应用，到复杂的刚体碰撞检测算法，作者都以一种既深入又易于理解的方式娓娓道来。特别是关于非欧几里得空间中运动轨迹的推导部分，我花了足足一个周末才勉强消化，那种智力上的挑战感和最终豁然开朗的喜悦，是纯粹阅读体验中的一大亮点。书中对各种物理参数的敏感性分析做得尤为出色，清晰地展示了如何在保持真实感和保证游戏流畅性之间找到那个微妙的平衡点。我尤其欣赏作者没有止步于理论，而是提供了大量实际代码片段和调试技巧，这对于一线开发者来说，简直是如获至宝的参考手册。随便翻开其中一页，都能发现一些能立即应用到当前项目中，解决困扰已久的小问题的秘诀。

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