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☆☆☆☆☆

出版者:Sybex

作者:Tim Dobbert

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2005-02-11

价格:USD 49.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780782144031

丛书系列:

图书标签:

• Matchmoving
• visual_effects
• 计算机图形学
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《光影的织女：数字影像中的运动捕捉与三维重建》 前言 在当代影视制作、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）以及先进的仿真模拟领域中，真实地再现和捕捉现实世界中的动态信息已成为核心技术挑战之一。传统的二维动画和静态模型已无法满足观众对沉浸式体验和超写实视觉效果的无限渴求。本书《光影的织女：数字影像中的运动捕捉与三维重建》正是在这一时代背景下应运而生的一部深度专业著作。它并非聚焦于单一的软件操作或特定的行业案例，而是旨在构建一个关于“运动如何被数字化、如何被重构为三维空间信息”的完整理论与实践框架。本书将带领读者穿越从基础光学原理到复杂算法实现的精妙旅程，揭示如何将瞬息万变的物理世界精准地“编织”进静态的数字画布之中。 第一部分：运动捕捉的物理基础与数学建模 本部分深入探讨支撑一切运动捕捉技术背后的核心科学原理。我们从最基础的光学几何学入手，阐述透视投影、相机校准（Camera Calibration）在三维重建中的关键作用。清晰的校准是确保后续数据准确性的基石，本书将详尽解析单目、双目及多目系统中的内参和外参矩阵的求解方法，以及如何利用棋盘格、平面目标等工具实现高精度的场景标定。 随后，我们将进入运动学的理论核心。重点分析刚体运动（Rigid Body Motion）的描述方式，包括欧拉角（Euler Angles）、四元数（Quaternions）以及旋转矩阵（Rotation Matrices）的优劣对比。由于四元数在避免万向锁（Gimbal Lock）方面的优势，本书将花费大量篇幅阐述其在连续运动插值和数据平滑中的应用。此外，我们还将探讨非刚体运动的建模挑战，例如布料模拟、面部表情捕捉中涉及到的变形场（Deformation Fields）和高维形变空间的线性与非线性逼近。 第二部分：多视角几何与三维重建的算法精粹 这是本书的技术核心所在，专注于如何从二维图像序列中恢复出可靠的三维几何信息。我们将详细剖析经典的多视角几何方法，如对极几何（Epipolar Geometry）的基础理论、本质矩阵（Essential Matrix）与基础矩阵（Fundamental Matrix）的计算与应用。理解这些矩阵如何约束了不同视角下点集的对应关系，是进行稀疏重建的第一步。 本书重点推介和深度解析结构光（Structured Light）与飞行时间（Time-of-Flight, ToF）传感器的工作原理。对于结构光系统，我们详述了编码、解码和相位展开（Phase Unwrapping）的过程，以及如何应对环境光噪声和遮挡问题。在ToF方面，则侧重于深度信息的获取、噪声抑制和时间同步的挑战。 更进一步，本书将系统地介绍基于特征点的密集三维重建技术栈。这包括现代视觉里程计（Visual Odometry, VO）的迭代过程，如基于特征匹配的直接线性变换（Direct Linear Transform, DLT）到更鲁棒的BA（Bundle Adjustment，束调整）优化框架。束调整作为全局优化工具，其非线性最小二乘求解的原理、雅可比矩阵的构建，以及利用Levenberg-Marquardt等方法实现高效收敛的实战技巧，将被详尽阐述。 第三部分：动态序列处理与时间连续性保障 三维重建的最终目标往往是捕捉动态过程，因此，如何处理连续的时间序列数据至关重要。本部分聚焦于时间域的优化和数据融合。我们将探讨卡尔曼滤波（Kalman Filter）及其扩展版本（如EKF, UKF）在平滑传感器噪声和预测未来运动轨迹中的应用。 对于高帧率捕捉到的数据，我们还将引入先进的时空优化技术。这包括如何利用时空一致性约束（Spatio-Temporal Consistency Constraints）来优化相邻帧间的几何关系，减少“闪烁”和“漂移”现象。特别地，我们将讨论如何将运动捕捉数据（如标记点数据）与连续的深度图流进行有效融合，建立一个统一的、高分辨率的动态三维模型。本书将强调数据对齐（Data Registration）在多传感器系统中的重要性，包括点云配准（Point Cloud Registration）的迭代最近点（ICP）算法及其变种。 第四部分：从数据到应用：交互与渲染集成 高质量的三维重建数据必须能够高效地被下游应用系统所消费。本部分探讨数据输出格式、优化与实时渲染的桥接技术。我们将分析点云数据（如PLY, XYZ）和网格数据（如OBJ, FBX）的特性，以及数据拓扑优化（如网格简化、法线重建）的必要性。 书中还包含关于“虚拟化身”（Digital Avatars）的专题讨论，涵盖了从骨骼绑定（Skeletal Binding）到皮肤形变（Skinning）的全流程。读者将学习如何将捕捉到的骨骼动画数据有效地映射到预设的三维角色模型上，并处理诸如穿透检测（Collision Detection）和物理交互的初步流程。最后，本书将简要概述如何利用现代图形API（如Vulkan或DirectX 12）将重建后的动态几何体高效地投射到实时渲染引擎中，确保视觉效果的流畅性和真实感。 结论 《光影的织女》并非一本操作手册，而是一部构建理论基石的工具书。它要求读者具备扎实的线性代数和微积分基础，并对计算机图形学有初步认识。本书旨在培养读者从底层原理出发，分析和解决复杂运动捕捉与三维重建难题的能力，为追求更高维度视觉真实感的工程师和研究人员提供一张详尽的路线图。掌握了这些核心技术，读者便能真正成为驾驭光影、重塑时空数据的“织女”。

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我必须承认，在开始阅读《Matchmoving》这本书之前，我对于“Matchmoving”这个词的理解，可能还停留在一些非常基础的认知层面。我之前觉得它可能就是简单地跟着摄像机的运动去匹配一些三维元素，但这本书却完全颠覆了我的认知。作者用一种极其精妙的笔触，将Matchmoving这项技术背后所蕴含的深厚学问展现得淋漓尽致。他不仅讲解了技术本身，更重要的是，他通过大量的实例和深入的分析，让我理解了Matchmoving的“为什么”和“怎么做”。我特别欣赏他对不同类型的相机镜头、焦距以及运动轨迹的解读，这些细微之处，往往决定了最终效果的成败，而作者却能一一列举并给出解决方案。而且，书中对一些常见问题的处理方法，也让我受益匪浅，例如如何解决运动模糊带来的追踪难题，如何处理非线性运动等等。这本书的优点在于，它能够让读者从零开始，逐步建立起对Matchmoving的全面认识，并且最终能够独立完成相关的任务。我可以说，《Matchmoving》这本书，是我在学习Matchmoving技术道路上，遇到的最系统、最全面、也最有价值的一本指导书。

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在我眼中，《Matchmoving》这本书不仅仅是一本技术指南，更像是一本关于“如何让虚拟世界与真实世界对话”的哲学著作。作者以一种极其富有洞察力的视角，揭示了Matchmoving技术的核心价值——它如何赋予我们创造无限可能性的能力。他不仅仅是讲解了技术本身，更是深入探讨了这项技术背后的思考方式和创作理念。我喜欢他对于不同类型电影和项目的案例分析，每一个案例都经过精心挑选，并且被作者以一种极其细腻的方式进行剖析，让我们能够清晰地看到Matchmoving是如何在其中发挥至关重要的作用。他提出的许多观点，都极具启发性，让我对Matchmoving的理解，不再仅仅停留在“追踪”和“匹配”这两个字面上，而是上升到了“理解空间”、“感知运动”、“模拟现实”的高度。而且，书中对一些新兴技术和未来趋势的探讨，也让我对Matchmoving的未来发展充满了期待。尽管书中涉及的某些技术细节对我来说可能有些晦涩，但我能够感受到作者的逻辑性和条理性，他总能找到一种方式，将复杂的概念变得易于理解。这本书绝对是一本能够拓展你视野，提升你思维维度的好书。

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这本书绝对是我近年来读过的最令人惊艳的关于计算机图形学的作品之一，尽管我之前对这个领域并不算特别深入，但《Matchmoving》以一种极其流畅且引人入胜的方式，将原本可能枯燥的技术概念变得生动有趣。作者的写作功底堪称一绝，他并非简单地罗列技术术语或步骤，而是巧妙地构建了一个个实际的应用场景，让我们仿佛身临其境地参与到每一个环节之中。从最初的素材采集到最终的完美融合，书中每一个小的细节都被放大并深入剖析，让我对“Matchmoving”这个概念有了全新的认识。它不仅仅是一项技术，更是一种艺术，一种将虚拟与现实无缝对接的魔法。我特别欣赏作者对于理论与实践之间平衡的把握，既有扎实的理论基础支撑，又不乏大量的实际案例和代码片段，读者可以根据自己的情况选择性地学习和应用。即使是像我这样，初次接触这个领域的人，也能在作者的引导下，逐步建立起清晰的理解，并尝试着去实践。这本书的排版也十分友好，图文并茂，清晰易懂，极大地提升了阅读体验。我可以说，《Matchmoving》不仅仅是一本技术手册，更是一本启迪思维的书籍，它打开了我对三维动画和视觉特效的新视角，让我对未来的可能性充满了好奇和期待。

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说实话，在拿到《Matchmoving》这本书之前，我对于“Matchmoving”这个词几乎没有什么概念。我一直以为它只是电影特效中那些光鲜亮丽的数字技术中的一部分，可能离我这种普通读者比较遥远。然而，翻开这本书的第一个章节，我就被深深地吸引住了。作者的叙述方式非常特别，他没有上来就抛出大量的专业术语，而是从一个更加宏观的视角，描绘了“Matchmoving”在现代电影制作，甚至是游戏开发中所扮演的关键角色。他用生动的比喻和形象的例子，解释了这项技术的核心原理，以及它如何帮助我们实现那些令人叹为观止的视觉效果。书中的每一页都充满了作者对这个领域的深刻理解和独到见解。我尤其喜欢其中关于相机追踪算法的章节，作者用一种非常直观的方式，解释了复杂的数学模型是如何转化为实际操作的。而且，他并没有停留在理论层面，而是提供了大量的实践指导，让读者能够跟着他的步骤，一步一步地掌握这项技术。这本书的优点在于，它能够满足不同层次读者的需求，无论是初学者还是有一定基础的专业人士，都能从中获益。这本书不仅仅是技术的传递，更是一种思维的启发，它让我看到了“Matchmoving”背后蕴含的创造力和可能性。

评分☆☆☆☆☆

我 must say，《Matchmoving》这本书给我带来的惊喜程度，简直是超乎想象。作为一个长期在视觉特效行业摸爬滚打的从业者，我见过不少技术书籍，但大多都流于表面，要么过于理论化，要么过于碎片化。然而，这本书却以一种罕见的深度和广度，将Matchmoving这个复杂的技术体系梳理得井井有条。作者在技术讲解方面，可以说是鞭辟入里，对每一个算法、每一个工具的使用都进行了详尽的阐述，并且深入剖析了其背后的原理。我特别欣赏他对不同软件和插件的对比分析，这对于我们这些需要根据项目需求选择最合适工具的从业者来说，简直是雪中送炭。更难得的是，作者并没有仅仅停留在技术层面，他还花费了大量的篇幅来讨论Matchmoving在实际项目中的应用，以及如何处理各种复杂的情况，例如运动模糊、遮挡、以及不规则的相机运动等。这些都是我们在日常工作中经常会遇到的难题，而这本书提供的解决方案，无疑具有极高的参考价值。我曾经尝试过一些其他的Matchmoving教程，但都感觉不够系统，而《Matchmoving》这本书，则提供了一个完整的学习路径，从基础概念到高级技巧，一应俱全。总而言之，这本书对我来说，是一本不可多得的宝藏。

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很全面的讲解了matchmoving，非常有用！

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More than matchmoves.

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