计算机真实感图形的算法基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:彭群生

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:1999-6

价格:45.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030071521

丛书系列:

图书标签:

• 计算机图形学
• 算法
• 图形学
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• 几何算法
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• 着色技术
• 渲染算法

《数字世界的视觉魔法：从像素到现实的探索》 本书将带领你踏上一段穿越数字世界奇妙旅程的探索之旅，揭开构成我们今天所见丰富多彩数字图像的底层奥秘。我们不再仅仅是观众，而是成为这些虚拟现实的构建者，深入了解那些将抽象代码转化为令人惊叹视觉体验的精妙技艺。 第一部分：像素的语言——数字图像的构建基石 我们将从最基本的单位——像素——开始，理解它们是如何在二维空间中排列组合，形成我们所见的点、线、面。这部分将详细阐述： 颜色模型与空间： RGB、CMYK、HSV等不同颜色模型的原理及其应用场景；色彩空间是如何量化和表示颜色的。 图像的表示与编码： 位图与矢量图的区别与联系；JPEG、PNG、GIF等常见图像格式的编码原理和特点。 采样与量化： 数字图像生成过程中，模拟信号如何被离散化为数字信号的关键步骤。 图像的变换： 缩放、旋转、平移、剪切等基本的几何变换，以及它们在图像处理中的应用。 像素操作与滤镜： 学习如何直接操作像素来改变图像的亮度、对比度、饱和度，以及实现模糊、锐化、边缘检测等基础图像处理效果。 第二部分：光影的艺术——模拟现实世界的法则 数字图像之所以能够逼真，很大程度上依赖于对自然界光影行为的模拟。本部分将深入探讨： 光照模型： 漫反射： 物体表面均匀散射光线的特性，以及如何模拟其无方向性的发光效果。 镜面反射： 光线在光滑表面发生规则反射的现象，如何模拟高光和反射细节。 环境光： 模拟场景中整体光照的补充，使画面不至于过于黑暗。 菲涅尔效应： 随着观察角度的变化，反射率也会随之改变的物理现象，如何让反光更加真实。 着色模型： 朗伯特模型： 模拟粗糙表面漫反射效果的经典模型。 布林-丰模型： 引入镜面反射项，更加精确地模拟高光。 冯氏着色模型： 结合了漫反射和镜面反射，并考虑了光源方向，实现更柔和的过渡。 材质的模拟： 纹理映射： 将二维图像（纹理）“贴”到三维模型表面，赋予物体细节和质感，例如木纹、布料纹理等。 凹凸映射与法线映射： 通过模拟表面法线方向的变化，无需增加模型几何复杂度，就能模拟出凹凸不平的表面细节，如浮雕、石块等。 置换映射： 更进一步，直接改变模型的几何形状，产生真实的凹凸效果。 高动态范围（HDR）与色调映射： 模拟人眼和相机无法直接捕捉的极宽亮度范围，以及如何将HDR图像转换为显示器可显示的范围。 第三部分：空间的游戏——三维世界的构建与渲染 将二维像素提升到三维空间，是构建虚拟现实的关键。我们将学习如何定义和呈现三维物体： 三维几何体的表示： 顶点与多边形： 如何用点（顶点）和面（多边形，通常是三角形）来构建复杂的模型。 网格模型： 顶点和面的集合，是三维建模的基础。 参数化曲面： 使用数学函数来定义平滑的曲线和曲面，如NURBS。 相机与投影： 视图变换： 如何定义相机的位置、朝向和视野，模拟我们在现实中的观察视角。 投影变换： 将三维空间中的物体投影到二维屏幕上。 正射投影： 保持物体尺寸比例，常用于工程制图。 透视投影： 模拟近大远小的视觉效果，更具真实感。 光线追踪基础： 光线投射： 从相机出发，向场景中投射光线，检测与物体的交点。 递归光线追踪： 模拟光线的反射和折射，产生更逼真的阴影和透明效果。 遮挡处理（Z-Buffer）： 如何确定哪些物体在前，哪些在后，确保正确的绘制顺序，避免“穿帮”。 着色与渲染管线： 顶点着色器： 在顶点层面进行变换和初步着色。 像素着色器（片元着色器）： 在每个像素（片元）层面进行精细的颜色计算，应用纹理、光照等。 光栅化： 将三维几何体转换为二维屏幕上的像素的过程。 第四部分：动态的诗篇——让虚拟世界“活”起来 静态的画面不足以展现数字世界的全部魅力，动画和交互才是其灵魂所在： 动画原理： 关键帧动画： 定义关键时刻的姿态，中间帧由计算机自动生成。 骨骼动画： 为模型附加骨骼，通过控制骨骼的运动来带动模型变形，常用于角色动画。 物理模拟： 刚体动力学： 模拟碰撞、重力、摩擦等物理效应，使物体运动更自然。 软体动力学： 模拟布料、流体等变形物体的运动。 着色器进阶： 表面散射（Subsurface Scattering）： 模拟光线穿透物体表面并在内部散射后再射出的效果，让皮肤、蜡等材质显得更加柔和真实。 全局光照（Global Illumination）： 模拟光线在场景中的多次反射和间接照明，产生柔和的阴影和环境光。 辐射度法： 考虑光线的能量传递。 路径追踪（Path Tracing）： 一种更通用的全局光照算法，通过随机生成光线路径来模拟复杂的光照效果。 后处理效果： 在图像渲染完成后，对整个图像进行处理，如景深（Depth of Field）、运动模糊（Motion Blur）、镜头光晕（Lens Flare）等，进一步增强视觉表现力。 着色语言与可编程管线： 了解GLSL、HLSL等着色语言，以及现代图形API如何允许开发者自定义渲染过程。 本书不仅仅是理论知识的堆砌，更强调理解这些算法背后的原理，以及它们如何协同工作，最终创造出我们司空见惯却又令人惊叹的数字视觉奇观。通过对这些基础算法的深入学习，你将能够站在技术的前沿，理解并参与到数字内容创作、游戏开发、影视特效、虚拟现实等诸多领域的发展之中。

评分☆☆☆☆☆

*书籍说明* “计算机图形学”课程必备 里面对计算机图形学的真实感经典算法有详细介绍，达到了算法代码级别 特别是光线跟踪算法和辐射度算法，有详细讲解 不过，细节部分需要修改，可以作为有力参考，但是不...

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我之前读过一些关于3D建模和渲染的书，但它们大多侧重于软件操作和流程，很少涉及底层原理。而《计算机真实感图形的算法基础》这本书，就像是给我打开了一扇通往图形学“心脏”的大门。它没有回避那些听起来就让人头疼的数学公式，反而将它们视为构建真实感世界的基石。从最基础的向量运算、矩阵变换，到更高级的微分几何、积分方程，书中都给出了详尽的解释，并且巧妙地将它们与具体的图形学问题联系起来。比如，在讲解曲线和曲面时，作者不仅介绍了Bézier曲线和Splines，还深入探讨了NURBS的数学定义和插值性质，这让我理解了为什么在CAD和工业设计中，NURBS如此普遍。我尤其欣赏书中关于表面渲染的章节，它详细分析了不同BRDF（双向反射分布函数）模型的物理意义，以及如何用数学语言来描述不同材质的反射特性。这让我明白，为什么塑料、金属、玻璃在渲染时会有如此巨大的差异。虽然我还没来得及完全消化所有内容，但仅仅是阅读了关于法线贴图、凹凸贴图和置换贴图的原理，就让我对如何用纹理来欺骗眼睛、增加表面细节有了更深刻的理解。这本书的严谨性和深度，让我觉得它不仅仅是一本技术手册，更是一份宝贵的学术资料，非常适合那些希望深入理解图形学核心技术的开发者和研究者。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一名在图形学领域摸爬滚打多年的开发者来说，《计算机真实感图形的算法基础》这本书，可以说是一股清流。它避开了那些华而不实的炫技，而是扎扎实实地将图形渲染中最核心、最基础的算法进行了梳理和阐述。我非常喜欢书中关于可见性问题的讨论，特别是遮挡剔除（Occlusion Culling）和视锥体剔除（Frustum Culling）的算法，这对于提高渲染效率至关重要。作者对深度缓冲（Z-buffer）算法的详细讲解，以及它在解决遮挡问题上的优劣势分析，都让我对图形管线有了更清晰的认识。另外，书中关于多边形扫描转换（Polygon Scan Conversion）和光栅化（Rasterization）的章节，虽然看似基础，但作者的讲解非常到位，深入剖析了像素填充的各种算法和优化技巧。我特别留意了书中关于纹理的章节，它不仅介绍了简单的2D纹理映射，还深入探讨了3D纹理、立方体贴图以及纹理过滤（如线性插值、各向异性过滤）的技术，这些都是实现高质量视觉效果的关键。这本书的严谨性体现在它对每一个算法的数学推导都一丝不苟，并且会分析算法的时间和空间复杂度，这对于性能优化非常有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

我一直对计算机图形学的理论基础非常感兴趣，但市面上很多书籍要么过于理论化，要么过于偏重实际应用，很难找到一本能够平衡两者，并且深入剖析“真实感”背后算法的书。《计算机真实感图形的算法基础》这本书，恰好填补了这一空白。它从最基础的几何图元绘制开始，逐步深入到复杂的着色模型和全局光照。我尤其喜欢书中关于着色（Shading）的讲解，它不仅仅停留在 Phong 模型，而是深入探讨了 PBR（基于物理的渲染）的理念，并详细介绍了各种物理上准确的 BRDF 模型。这让我理解了为什么某些材质在不同光照条件下会呈现出独特的视觉效果。书中关于几何的章节也同样精彩，它不仅介绍了多边形表示，还深入探讨了细分曲面（Subdivision Surfaces）和隐式曲面（Implicit Surfaces）的生成与渲染，这让我对如何创建更平滑、更复杂的模型有了新的认识。我非常欣赏作者在讲解算法时，会用清晰的图示和伪代码来辅助理解，这使得即使是相对复杂的数学概念，也能变得更容易消化。这本书让我意识到，所谓的“真实感”并非魔法，而是可以通过对光线传播、物质交互等物理过程的精确建模来实现的。这本书的价值在于，它提供了一个坚实的理论基础，让读者能够真正理解图形渲染背后的“为什么”，从而在实际应用中做出更明智的决策。

评分☆☆☆☆☆

作为一个业余的3D爱好者，我一直在寻找一本能够真正解释“为什么”的书，而不是仅仅告诉你“怎么做”。《计算机真实感图形的算法基础》恰好满足了我的需求。这本书让我明白，我们看到的那些逼真画面，背后是多么精妙的算法和数学逻辑在支撑。我以前总觉得光线追踪非常神秘，这本书则一步步地揭开了它的面纱，从简单的反射和折射，到更复杂的阴影计算和焦散效果，每一个步骤都被清晰地分解和阐述。作者用很直观的方式讲解了如何构建场景的几何表示，比如BSP树、KD树等空间分割结构，这对于理解如何在庞大的场景中高效地进行光线追踪至关重要。另外，书中关于抗锯齿和图像滤波的章节也让我受益匪浅。我一直对画面边缘的锯齿感到困扰，读完之后才明白，原来可以通过超级采样、区域采样等算法来大幅度改善视觉效果。而且，书中关于图像锐化、模糊等滤波器的数学原理，也让我对后期处理有了更深的认识。虽然书中涉及的数学概念确实不少，但我认为作者已经尽力将它们解释得尽可能易懂，并且提供了很多图示辅助理解。这本书让我对“真实感”的定义有了更深的体会，它不再是一个模糊的概念，而是可以通过严谨的算法去实现的。

评分☆☆☆☆☆

这本《计算机真实感图形的算法基础》绝对是我近期翻阅过的最令人印象深刻的计算机科学书籍之一。我一直对计算机图形学领域充满兴趣，尤其是在追求视觉效果的极致逼真性上。这本书的标题就直接点明了核心，它不像市面上很多教材那样泛泛而谈，而是深入挖掘了那些支撑起“真实感”的底层算法。从光线追踪的数学原理，到各种着色模型（如Phong、Blinn-Phong）的精妙之处，再到纹理映射和曲线曲面的生成，每一个章节都像是在解构一幅精美的3D画作。作者在解释复杂概念时，往往会穿插一些经典的论文和研究成果，这让我在学习理论的同时，也能窥见学科发展的脉络。更让我惊喜的是，书中提供的伪代码非常清晰，易于理解和实现，这对于想动手实践的我来说，无疑是极大的帮助。我尝试着按照书中的描述，用简单的C++代码复现了一些基础的光照计算，看着屏幕上从简单的多边形逐渐变得富有层次感和立体感，那种成就感难以言表。虽然书中的部分内容确实需要扎实的数学基础，比如线性代数和微积分，但作者的讲解方式非常有条理，一步步引导读者建立起清晰的数学模型，最终将其转化为计算机可以执行的算法。我特别喜欢书中关于全局光照的部分，虽然计算量巨大，但作者对路径追踪、辐射度方法等原理的阐述，让我对如何模拟光线在复杂场景中的传播有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

其实还是不错的，很有用

评分☆☆☆☆☆

msra的一个师兄转给我的，不错的书。老而经典。

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国内涉及真实感图形较早的经典教材，但写得非常艰涩。。。

评分☆☆☆☆☆

*书籍说明* “计算机图形学”课程必备 里面对计算机图形学的真实感经典算法有详细介绍，达到了算法代码级别 特别是光线跟踪算法和辐射度算法，有详细讲解 不过，细节部分需要修改，可以作为有力参考，但是不能照抄 *阅读建议* 适合深入了解真实感图形学算法，并进行代码实现时参考

评分☆☆☆☆☆

其实还是不错的，很有用