图形用户界面编程技术 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:徐新华

出品人:

页数:385

译者:

出版时间:2000-6

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787302038979

丛书系列:

图书标签:

• GUI编程
• 用户界面
• 图形界面
• 编程技术
• 软件开发
• 人机交互
• 界面设计
• 可视化编程
• 应用程序
• 开发工具

深入解析现代计算机图形学与视觉计算的前沿进展 书籍名称： 现代计算机图形学与视觉计算：理论、算法与应用 图书简介： 本书旨在全面而深入地探讨当代计算机图形学和视觉计算领域的核心理论、尖端算法及其在实际工程中的应用。它并非一本侧重于传统人机交互界面的教科书，而是聚焦于如何高效、真实地生成、处理和理解三维及高维视觉数据。全书结构严谨，内容覆盖了从基础数学原理到复杂系统实现的完整路径，适合对视觉信息深度加工与创建抱有浓厚兴趣的研究人员、高阶工程师及专业学生。 第一部分：图形生成与表示的数学基础（The Mathematical Foundations of Graphics Generation and Representation） 本部分奠定坚实的数学基础，为后续的高级主题做好铺垫。我们不再关注简单的窗口控件布局，而是深入研究支撑真实世界模拟的几何代数和拓扑结构。 1.1 几何建模与微分几何基础： 详细剖析参数曲面（如NURBS、细分曲面）的高级数学描述。重点讲解曲率、法向量场、黎曼度量如何在复杂的几何形状中精确定义和计算。引入四元数在空间刚体变换中的应用，并对比欧拉角和旋转矩阵的局限性。内容涵盖曲面网格的拓扑不变量计算，以及如何在不规则网格上实现光滑插值。 1.2 渲染方程的数学解析： 彻底解析光的物理行为。本书不介绍如何拖拽按钮或设置菜单，而是深入研究经典渲染方程（Rendering Equation）的积分形式，并引入蒙特卡洛积分方法来求解它。我们详细推导了双向反射分布函数（BRDF）的物理意义，包括微上面理论（Microfacet Theory）在描述复杂材料（如金属、玻璃）时的数学模型，以及各向异性BRDF的数学结构。 1.3 线性代数与张量分析在图形学中的应用： 探讨超越基础矩阵变换的深度应用。重点关注协方差矩阵在数据降维（如主成分分析PCA）中的角色，以及如何使用张量分解技术来优化光照传输的存储和计算，尤其是在大规模场景的全局光照预计算中。 第二部分：高效渲染算法与实时光线追踪（Advanced Rendering Techniques and Real-Time Ray Tracing） 本部分是本书的核心，专注于如何利用计算能力实现视觉上的逼真效果，从根本上解决光线如何在复杂场景中交互的问题。 2.1 路径追踪与全局光照的高级优化： 深度解析路径追踪算法的收敛性与方差控制。介绍重要性采样（Importance Sampling）的高级变体，如多重重要性采样（Multiple Importance Sampling, MIS），并详细论述如何结合多种采样策略以最小化噪声，同时保持计算效率。讨论体渲染（Volume Rendering）中吸收、散射和发射的辐射传输模型。 2.2 硬件加速的实时光线追踪（RT Core Implementation）： 本章聚焦于现代GPU架构下光线追踪的实现细节。内容涵盖加速结构（Acceleration Structures）的构建与遍历，如BVH（Bounding Volume Hierarchy）的动态更新策略、K-d Tree的优化构建，以及如何在GPU上并行化射线与三角形的相交测试。探讨光线步进与时间相干性在实时反馈中的应用。 2.3 实时图形流水线的高级技术： 阐述基于延迟渲染（Deferred Shading）和前向+渲染（Forward+ Rendering）的复杂光照模型。深入探讨屏幕空间技术（如SSAO, SSR）的数学原理，以及如何利用Compute Shader实现非标准化的后处理效果，如深度图域的运动模糊和景深模拟。 第三部分：视觉计算与三维重建（Visual Computing and 3D Reconstruction） 本部分转向视觉信息的获取、处理与理解，探讨如何从二维图像中恢复真实世界的三维信息，以及对这些信息的计算处理。 3.1 运动恢复结构（Structure from Motion, SfM）与多视图几何： 详尽讲解如何利用连续图像序列重建场景结构和相机位姿。核心内容包括对极几何、本质矩阵和基础矩阵的推导与鲁棒估计方法（如RANSAC）。介绍大规模场景下稀疏/密集点云的生成与对齐算法。 3.2 表面重建与隐式表示： 探讨从点云数据到可渲染曲面的转化过程。详细介绍泊松表面重建（Poisson Surface Reconstruction）的数学原理，以及如何利用符号距离函数（SDF）和神经辐射场（NeRF）等隐式表示方法来存储和渲染复杂几何体。重点分析这些隐式函数的优化和梯度计算。 3.3 视觉感知与计算摄影学： 介绍如何模拟人眼对光线的响应。内容包括高动态范围（HDR）成像的原理，色彩空间（如ACES）的转换与管理，以及色调映射（Tone Mapping）算法的设计，以确保图像在不同显示设备上具有一致的视觉感知效果。 第四部分：动画、物理模拟与交互反馈 本部分关注动态过程的模拟，而非静态界面的构建。 4.1 基于物理的动画与刚体动力学： 深入讲解牛顿-欧拉方程在模拟刚体运动中的应用。详细介绍约束求解器（如Sequential Impulse Method）在处理碰撞检测与响应时的数值稳定性问题。探讨柔体动力学中基于有限元方法（FEM）和基于位置的动力学（PBD）的实现细节。 4.2 粒子系统与流体模拟： 侧重于复杂自然现象的计算模型。介绍拉格朗日与欧拉方法在流体模拟中的差异与结合。重点解析Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) 方法在模拟不可压缩流体时的内核函数选择与压力求解机制。 4.3 交互反馈的计算模型： 讨论如何在沉浸式环境中提供高保真反馈。这包括触觉反馈（Haptic Feedback）的建模，以及虚拟现实（VR）中延迟、抖动对用户感知影响的量化模型，而非单纯的用户界面设计。 本书力求在理论的深度和算法的实用性之间取得平衡，为读者提供一个理解和驾驭下一代视觉计算技术所必需的知识框架。

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