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出版者:国防工业出版社

作者:傅雅宁

出品人:

页数:329

译者:

出版时间:2005-8

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787118040906

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
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• 图形学
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• 算法
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《光影的魔术师：现代数字艺术与沉浸式体验设计》 图书简介 一、 导论：超越二维的边界——从像素到沉浸 本书旨在为读者构建一个宏大而精密的知识框架，深入剖析当代数字艺术创作、人机交互界面设计以及构建多感官沉浸式体验背后的核心原理、技术路径与哲学思考。我们不再将焦点局限于传统屏幕上的二维图像构建，而是着眼于构建“可进入”和“可感知”的三维空间叙事。 本卷首先从数字媒介的历史演变与美学范式转移入手。我们将回顾计算机图形学从早期的线框模型到复杂光线追踪的理论基础演进，但其核心目标是探讨技术如何解放和重塑艺术家的表达方式。我们会分析早期计算机艺术作品如何定义了数字美学，以及这些美学如何影响了当代虚拟现实（VR）、增强现实（AR）以及混合现实（MR）体验的设计原则。 随后，我们将深入探讨交互设计中的知觉与认知模型。成功的沉浸式体验不仅仅依赖于高保真的视觉效果，更依赖于对人类视觉系统、听觉系统以及本体感觉（Proprioception）的深刻理解。本书详细阐述了格式塔心理学在用户界面（UI）和环境设计中的应用，特别是如何通过优化信息密度、引导用户注意力流，来减少认知负荷，增强“在场感”（Presence）。 二、 核心技术体系的构建：实时渲染与空间计算 本书的第二部分是技术基石的奠定，重点关注支撑现代数字体验的实时计算技术，但侧重于它们在艺术表达和体验设计层面的应用，而非纯粹的底层算法推导。 2.1 实时渲染管线与艺术表现力 我们探讨现代渲染流水线（Pipeline）中，哪些环节为艺术创作提供了最大的灵活性和表现力。这包括对物理渲染（PBR）材质模型的深入剖析，重点在于理解如何利用次表面散射（SSS）、各向异性（Anisotropy）等特性，去模拟真实世界中复杂材料（如皮肤、织物、半宝石）的光学行为，以达到叙事需求而非仅仅是视觉逼真。 此外，我们详细分析了全局光照（GI）在实时环境中的实现策略，如光线探针（Light Probes）、辐照度缓存（Irradiance Caching）的艺术化应用，以及如何利用探查体积（Probe Volumes）来动态调整环境氛围，服务于情节的起承转合。我们还将介绍现代实时光线追踪（Ray Tracing）技术对反射、折射以及环境遮蔽（AO）带来的革命性变化，并指导读者如何权衡性能与艺术效果。 2.2 空间计算与数据驱动的场景构建 本节将重点转向如何构建和管理复杂的三维场景。我们超越传统的多边形建模范畴，探讨程序化内容生成（PCG）在构建广阔、多样化虚拟世界中的作用。这包括对L-系统、基于噪声的纹理生成、以及利用机器学习辅助的资产生成流程的介绍，目的在于解放艺术家，使其能专注于高层次的创意，而非重复性的劳动。 更重要的是，我们对空间数据采集与处理进行了深入讨论。从激光雷达（LiDAR）扫描数据的点云处理到摄影测量（Photogrammetry）成果的优化与纹理重建，我们关注如何将真实世界的几何和材质信息高效地转化为可用于实时交互的数字资产。 三、 沉浸式体验的设计范式：VR/AR/MR的交互哲学 第三部分是本书的核心价值所在，聚焦于如何设计那些能真正“抓住”用户的沉浸式体验。 3.1 具身认知与自然交互 我们引入具身认知（Embodied Cognition）的理论框架，来分析在虚拟环境中，用户的身体感（Body Schema）如何影响其决策和体验质量。本书系统梳理了各种自然用户界面（NUI）的设计模式，包括手势识别、眼动追踪、以及本体运动输入（如全身追踪）。我们探讨了如何设计符合人类直觉的交互反馈，例如，如何通过触觉反馈（Haptics）来模拟重量、阻力或纹理，从而强化虚拟对象的“真实感”。 3.2 时间维度与叙事结构 在沉浸式体验中，叙事不再是线性的播放，而是环境的演化。我们将分析时间性叙事（Temporal Narratives）的构建方法，包括事件触发系统、动态环境响应机制以及非线性叙事路径的规划。特别关注“环境叙事”——即如何通过光照变化、粒子系统、声音空间化等元素，让环境本身成为故事的讲述者。 3.3 跨模态感知与空间声场设计 沉浸感是多通道的。本节专门探讨空间音频（Spatial Audio）的设计原则，它如何与视觉信息协同工作，共同构建空间定位感。我们将介绍双耳渲染（Binaural Rendering）的工作原理、声场遮蔽（Occlusion）和混响（Reverberation）的实时模拟技术，以及如何利用声音的非线性变化来暗示危险或未知的存在。 四、 体验的伦理、优化与未来展望 4.1 性能调优与感知优化 再精美的视觉效果，如果导致用户眩晕或卡顿，都将是失败的体验。本书提供了大量针对沉浸式环境的性能优化策略，包括针对视锥体剔除（Frustum Culling）、遮挡剔除（Occlusion Culling）的场景管理技巧，以及如何应用感知驱动的渲染技术（Perceptually Driven Rendering），在不牺牲核心视觉质量的前提下，最大化帧率。 4.2 沉浸式体验的伦理边界与社会影响 最后，我们严肃探讨了高度拟真体验带来的伦理挑战，包括“真实感疲劳”、数字身份的建构与保护、以及大规模沉浸式平台对社会互动模式的潜在重塑。本书呼吁创作者以负责任的态度，审慎地运用这些强大的技术工具，引导数字世界向更具建设性和人文关怀的方向发展。 目标读者： 数字艺术家、交互设计师、游戏开发者、虚拟/增强现实内容创作者、以及所有对构建未来沉浸式世界充满热情的技术与艺术交叉领域的研究者和实践者。本书提供的是一把钥匙，用以解锁数字空间中光影、结构与感知交互的深层奥秘。

评分☆☆☆☆☆

比我们用的垃圾教程 《计算机图形学》，还清华，杨钦/徐永安什么的写的好多了， 至少，反正都只是说理论，数学公式清晰， 推理明了，不含糊，不偷步的。 nnd，现在的书都喜欢搭配OpenGL的， 我要学用的话，我有一本OpenGL官方教程看啊！ 做人要专业，写书要专心啊！

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说实话，这本书的阅读体验有点像在攀登一座知识的高峰，一开始可能会觉得坡度陡峭，但每登上一小段，视野就会开阔许多。我之前尝试过几本国外的教材，要么是过于偏重数学推导而忽略了实际编程实现，要么就是过于侧重代码示例而理论基础空泛。然而，这本《计算机图形学教程》找到了一个近乎完美的平衡点。我特别喜欢它在介绍曲线和曲面建模时所采用的层次结构——从最基础的贝塞尔曲线开始，逐步过渡到B样条、NURBS，每一步都提供了清晰的控制点定义和几何特性分析。对于算法的实现，作者也给出了足够的伪代码指导，虽然没有直接提供特定语言的完整代码，但这反而迫使我们去思考如何将理论转化为高效的计算过程，这对于培养真正的工程能力是大有裨益的。我感觉这本书更像是一位经验丰富的老教授在耳边细心指导，他不仅传授知识，更传授解决问题的思路和方法论。即便是像反走样处理这种容易让人混淆的主题，它也通过空间域和频率域的分析，让一切变得井井有条。

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这本《计算机图形学教程》简直是图形学领域的瑰宝！我记得第一次拿到这本书时，就被它那详实的理论深度和精妙的实例讲解所吸引。它并非那种浮于表面的科普读物，而是真正深入到光栅化、变换、纹理映射这些核心概念的底层逻辑。比如，书中对Bresenham直线和圆的算法的推导过程，清晰得让人拍案叫绝，每一个数学公式的引入都有其明确的几何意义。它不仅告诉你“怎么做”，更重要的是解释了“为什么这么做”。特别是关于投影几何那一部分，作者巧妙地将复杂的透视变换用矩阵代数表达出来，并配上了直观的3D空间示意图，即便是初次接触三维几何的读者也能迅速建立起正确的空间认知。我尤其欣赏它对不同渲染管线（如固定功能管线和可编程管线）的对比分析，这对于理解现代GPU的工作原理至关重要。读完这本书，我感觉自己对计算机生成图像的整个流程都有了一个全局且深刻的理解，不再是零散的知识点堆砌，而是一套严密的知识体系。那些关于光照模型，特别是Phong和Blinn-Phong模型的讨论，细致入微，帮助我理解了为什么有些表面看起来光滑，有些却显得粗糙。绝对是图形学学习者的必备案头书。

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这本书的价值远超其纸张的重量，它成功地构建了一座连接理论数学与实际工程应用的桥梁。我个人最受益于它关于计算几何基础的阐述，特别是多边形三角化和布尔运算的算法分析。在处理复杂模型数据时，这些基础的几何处理能力至关重要，而本书将这些看似枯燥的算法描述得既严谨又具有操作性。它还花了不少篇幅探讨了动画和几何变形的基础，虽然不是专门的动画教程，但其提供的矩阵基础和关键帧插值方法，为后续学习动态图形打下了坚实的基础。坦率地说，这本书的难度对完全零基础的读者可能略高，需要一定的线性代数和微积分背景知识作为支撑，但这恰恰是它保持专业性的体现。它面向的是那些渴望真正掌握计算机图形学原理，并希望未来能够参与到图形引擎开发或前沿研究中的读者。每一次回顾其中的某个章节，我都能感受到作者希望将最精炼、最核心的知识体系传递给读者的良苦用心。这是一本值得珍藏和反复研读的经典之作。

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这本书的叙事节奏感把握得相当到位，它没有试图在一个章节内塞入所有信息，而是遵循着图形学从2D到3D，从静态到动态的自然演进路径。初学者读起来，第一部分对2D变换和裁剪的讲解非常友好，打下了坚实的线性代数基础。真正让我惊艳的是它对高级主题的处理，比如可见性判断（Z-Buffer、画家算法等）的比较，它不仅分析了各自的时间和空间复杂度，还讨论了在特定硬件架构下的性能权衡。此外，书中对纹理映射的讲解细致入微，从基础的UV映射到更复杂的各向异性过滤，每一个细节的处理都体现了作者对图形渲染性能的深刻洞察。我记得有一次我在做一个项目时遇到了纹理拉伸的问题，翻阅此书后，立刻找到了关于Mipmap和纹理坐标插值的关键解释，问题迎刃而解。这本书的深度足以支撑专业研究，但其清晰的结构又确保了自学者不会在海洋中迷失方向。它是一部可以反复研读，每次都能发现新光芒的工具书。

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从排版和图示质量来看，《计算机图形学教程》也绝对是行业内的佼佼者。清晰、高分辨率的插图是理解图形学概念的生命线，而这本书在这方面做得无可挑剔。那些关于光线追踪算法的描述，尤其是光线与二次曲面的交点计算部分，配上的几何图示精准地展现了入射角、反射角和法线向量的关系，极大地减少了阅读理解的难度。我特别赞赏它在引入高级渲染技术，例如辐射度（Radiosity）和路径追踪（Path Tracing）时的克制与精确。作者并没有简单地抛出复杂的积分方程，而是先从物理直觉入手，解释了能量如何在场景中传递，然后再引入数学模型，这种由浅入深的引导方式非常人性化。它对待专业术语的定义也极为严谨，确保读者不会因为术语的歧义而产生误解。这本书不仅仅是一本教材，更像是一部经过精心编辑的视觉手册，让人在学习晦涩理论的同时，也能享受到视觉上的愉悦和清晰。

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