三维造型技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:单岩

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2004-7-1

价格:25.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302087953

丛书系列:

图书标签:

• 三维造型
• 建模
• 设计
• 计算机辅助设计
• CAD
• 图形学
• 工业设计
• 艺术设计
• 数字艺术
• 技术基础

数字雕塑的奥秘：从像素到实体的设计之旅 图书名称： 想象中的新世界：数字雕塑与三维重建的艺术实践 图书简介： 本书并非一本关于“三维造型技术基础”的入门教材，它深入探讨的是当今数字艺术与工程领域中最具前沿性和实践性的分支——数字雕塑（Digital Sculpting）的创作哲学、高级工具应用，以及三维数据的深度重建与优化流程。我们聚焦于如何运用先进的数字工具，将纯粹的创意转化为具有物理形态或沉浸式体验的复杂三维模型，强调的是艺术表现力与工程精度的完美结合。 第一部分：超越基础：数字雕塑的理论框架与创作心法 本部分旨在为读者构建一个超越传统建模思维的创作心境。我们不教授基础的布尔运算或基本体创建，而是探讨数字雕塑家如何思考“形体”的生成。 第一章：形态的涌现——数字雕塑的哲学基础 本章将深入剖析数字雕塑与传统雕塑在材料属性和表现力上的本质区别与共通之处。重点讨论“体积感知”在无边界数字环境中的重塑。我们将分析不同艺术流派（如巴洛克式繁复、现代主义的极简）如何通过数字媒介实现其独特的美学诉求。内容侧重于“意图性形变”的捕捉，而非简单的几何操作。 第二章：高模的诞生——细节的层次与拓扑的演进 本书假设读者已掌握基础的界面操作。本章的核心是多分辨率细分（Multi-resolution Sculpting）的精妙运用。我们将详细解析如何在高模阶段（数百万乃至数亿多边形）处理皮肤的毛孔、岩石的裂隙或布料的褶皱，以及如何构建支持动画或工程应用的干净、可编辑的次级拓扑结构（Retopology）。此部分将对比ZBrush的动态细分（DynaMesh）与传统细分曲面的性能差异，并提供一套高效的“高模-低模”转换工作流。 第二章重点探讨： 自然形态的参数化控制： 探讨如何使用噪声函数和衰减曲线来模拟有机体表面的随机性与规律性。 笔刷的定制与行为模拟： 深入编写自定义笔刷脚本（如使用Python或类似语言），使其行为更贴近真实世界的物理作用力（如粘性、惯性）。 第二部分：数据驱动的真实感：三维重建与逆向工程 这部分内容完全聚焦于从现实世界获取数据到将其转化为可用三维资产的过程，这是基础建模课程很少触及的领域。 第三章：光影的捕获——摄影测量法的深度解析 我们不再只是介绍“扫描”的概念。本章详细讲解高精度摄影测量（Photogrammetry）的工作流程，从现场数据采集的几何约束（如镜头畸变校正、光照一致性）到后期处理的点云（Point Cloud）清理与网格生成。重点分析如何在高动态范围（HDR）环境下，通过多角度曝光照片重建出具有精确纹理色彩信息的模型。我们将评估SfM（Structure from Motion）算法的局限性，并提供应对遮挡和反射表面的专业技巧。 第四章：激光与接触——扫描技术在工程中的应用 本章对比了激光扫描（LiDAR）与结构光扫描在不同尺度和精度要求下的适用性。特别关注逆向工程（Reverse Engineering）的实际案例：如何将扫描所得的无序点云数据，通过曲面拟合（Surface Fitting）技术，转化为可进行CAD修改的NURBS曲面或精确的工程体。这要求对误差容忍度（Tolerance）有深刻理解。 第四章重点探讨： 点云数据管理： 如何高效处理TB级别的点云文件，并进行降噪与规范化。 跨平台数据校验： 将光学扫描数据与接触式测量数据进行比对，以确保重建模型的几何准确性。 第三部分：材质的叙事：高级渲染与实时引擎集成 掌握了精确的几何体后，如何赋予其“生命”和“材质故事”是本部分的重点。本书不涉及基础的PBR（基于物理渲染）概念，而是探讨其高级应用。 第五章：纹理的深度——程序化材质与非破坏性工作流 本章侧重于程序化纹理生成（Procedural Texturing），主要使用Substance Designer或类似节点网络工具。我们不只是“绘制”旧化效果，而是模拟材料的物理老化过程，例如腐蚀、风化、磨损的层次性。探讨如何通过“材质图层堆栈”的数学逻辑来创造出无限变化、高度可控的表面细节，而非依赖于单一的UV贴图。 第六章：沉浸式的呈现——实时渲染引擎的性能优化 本部分将重点放在将高精度模型无缝导入实时渲染环境（如Unreal Engine或Unity）中的挑战。内容包括： LOD（Level of Detail）的智能生成策略： 如何在保持视觉连贯性的前提下，高效地削减模型复杂度。 烘焙的艺术： 高模细节（法线、环境光遮蔽）向低模的精确转移（Baking），并处理接缝和纹理拉伸问题。 实时光照下的表面微观交互： 探讨次表面散射（SSS）在皮肤、蜡质和玉石表现中的高级调校，以及各向异性（Anisotropy）在金属拉丝效果中的精确控制。 总结：超越工具的创造力 本书旨在培养读者成为一名能够驾驭最尖端数字工具，并理解其背后数学与物理原理的复合型创作者。它要求读者不仅要“会用”软件，更要“理解”软件如何通过算法和数据结构来构建或解构三维现实。这不是一本教你如何建模的指南，而是一本关于如何用数字语言描绘复杂世界的进阶探索之作。

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我是一位有着多年传统雕塑经验的设计师，转行进入数字媒体领域后，一直苦于找不到能有效连接“形体感”与“数字表达”的桥梁。这本书在“形态生成与编辑”这一板块的表现，彻底打消了我的疑虑。它没有沉溺于某个特定软件的操作手册，而是深入探讨了不同建模范式的哲学差异。例如，它对比了基于细分曲面的有机建模方法和基于构造实体几何（CSG）的硬表面建模思路，并探讨了各自在处理复杂拓扑结构时的优劣。书中关于拓扑清理和网格重构的讨论尤其精到，它不像其他教材那样只给出“如何修复”的步骤，而是深入分析了“为何会出错”，比如自相交、非流形边等问题的几何根源。我尤其喜欢其中关于“数字雕刻的压力分布模拟”的章节，虽然没有直接给出软件教程，但它详尽地阐述了如何用有限元分析的思想来模拟材料的形变与回弹，这极大地启发了我如何更精确地控制数字粘土的“手感”。这本书真正做到了对“造型”这一核心动作的数字化解构与重塑。

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这本书的理论深度和广度都令人印象非常深刻，它似乎囊括了从最基础的向量代数应用到前沿的实时渲染管线中的一些核心数学原理。我曾经在别处学习 NURBS 曲面时，总是感觉云里雾里，但在这本书里，作者非常耐心地从参数化方程的定义讲起，逐步引入了控制点、权重的概念，并辅以大量三维空间中的截面图来剖析曲面的生成过程。最让我受益匪浅的是关于光线追踪基础的部分。它不仅介绍了经典的递归光线追踪算法，还非常清晰地解释了采样理论在全局照明计算中的重要性。我特别欣赏作者在讲解蒙特卡洛积分时，那种将抽象概率论与具体光照模型（比如 BRDF）相结合的处理方式。通过几个精心构造的例子，读者可以清晰地看到随机采样如何逼近真实世界的复杂光照分布。这种将高等数学理论“接地气”的处理手法，使得原本高高在上的专业知识变得触手可及，对于希望深入理解渲染原理而非仅仅停留在使用工具层面的人来说，这本书的价值是无可替代的。

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这本书在介绍纹理映射和材质表达的章节中，展现出了一种跨学科的视野。它超越了传统的 UV 展开和简单的漫反射着色，而是将物理光学原理融入了对材质属性的定义中。我特别佩服它对“基于物理的渲染”（PBR）核心理念的阐释，它清晰地界定了金属度、粗糙度和法线细节在光线与表面微观结构相互作用中的角色。书中用非常直观的图表解释了微表面理论，并通过对比不同参数下的“镜面反射高光”的形状变化，让读者理解为什么传统的 Phong 模型在模拟真实世界材质时显得苍白无力。此外，对于高级纹理技术，比如过程化纹理生成和位移贴图在细分曲面上的应用，作者也给出了非常前沿的介绍。这种对“如何模拟真实”的深层次探究，使得这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于光与物质交互的视觉科学百科全书。它成功地将艺术家的直觉需求与严谨的物理模型紧密地结合在了一起。

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这本书的插图简直太惊艳了！那些复杂的几何结构和光影处理，通过高质量的印刷和精妙的排版，在纸面上活灵活现地展现出来。我特别喜欢它在讲解基础概念时，不仅仅停留在理论层面，而是通过大量的视觉案例来辅助理解。比如，当我们讨论到多边形网格的优化时，书中呈现的几组对比图清晰地展示了不同拓扑结构对渲染效果的影响，这比纯文字描述要直观得多。我记得有一章节专门分析了不同建模软件导出的文件格式间的兼容性问题，作者没有用枯燥的表格堆砌，而是用一系列精心设计的场景模型，展示了导入导出后材质丢失、法线翻转等常见问题的实际效果。这对于初学者来说，无疑是极大的福音，能够提前预判并规避很多实践中的陷阱。尤其赞赏的是，书中对曲面细分算法的视觉化解释，那些动态的细分过程被拆解成了几帧关键的静态图像，每一步的数学推导都配有相应的几何变化示意图，让人感觉仿佛正在通过一个慢动作镜头观察一个复杂的曲面是如何从低精度模型平滑过渡到高精度模型的。这种对视觉细节的极致追求，让阅读体验上升到了艺术欣赏的层面。

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作为一个软件开发者，我关注的重点自然是底层的数据结构和算法效率。这本书在这方面的投入是令人惊喜的。它花了相当大的篇幅来剖析高效三维数据存储与检索的机制。我注意到它对空间划分结构，如八叉树（Octree）和 K-D 树的实现细节讨论得非常深入，不仅仅是给出伪代码，而是详细分析了在不同场景下（点云数据 vs. 封闭网格）选择何种结构的性能权衡。更让我眼前一亮的是，书中有一章专门讨论了实时几何处理中的内存管理策略，包括流式加载和LOD（细节层次）系统的动态切换机制。作者似乎非常熟悉大型场景的性能瓶颈，并提出了基于空间局部性的数据预取方案。对于任何希望构建高性能三维引擎或处理海量三维数据的工程师而言，这本书提供了扎实的理论基础和实用的性能优化思路，它看待问题的方式更偏向于计算机图形学和几何计算的交叉领域，而非单纯的艺术应用层面。

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