计算机绘图上机指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国水利水电

作者:王喜仓

出品人:

页数:223

译者:

出版时间:2007-8

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787508446769

丛书系列:

图书标签:

• 计算机绘图
• 图形学
• 上机实验
• 教学
• 编程
• 可视化
• 算法
• 实践
• 入门
• CAD

好的，以下是一份关于一本名为《计算机图形学原理与实践》的图书的详细简介，其内容与您提到的《计算机绘图上机指导》完全无关： --- 《计算机图形学原理与实践：从理论到应用的深度探索》 内容提要 本书旨在为读者提供一个全面、深入且兼具实践指导意义的计算机图形学知识体系。我们不局限于基础的二维或三维几何变换，而是将视野扩展到现代图形渲染流水线、高级光照模型、实时交互技术，以及新兴的并行计算与数据驱动的视觉合成领域。全书结构严谨，从最底层的数学基础出发，层层递进至复杂的渲染算法和应用案例，确保读者不仅理解“如何实现”，更能洞察“为何如此设计”。 第一部分：图形学基石与数学基础（第1章至第3章） 第1章：图形学概述与历史脉络 本章首先确立了计算机图形学的核心地位，探讨其在电影制作、游戏开发、科学可视化、医学成像以及虚拟现实等领域的关键作用。我们将梳理图形学从早期的向量/光栅显示技术发展至今，经历的几次重大范式转变，包括从几何建模为主到渲染逼真度驱动的演进。重点分析图形学在工业界与学术界的研究热点与前沿方向，为后续深入学习打下宏观认知基础。 第2章：线性代数与几何变换精要 计算机图形学的核心语言是线性代数。本章将详尽阐述支撑三维空间建模与观察的数学工具。内容涵盖向量空间、齐次坐标系、仿射变换（平移、旋转、缩放）的矩阵表示。特别地，我们将深入剖析旋转的表示方法，对比欧拉角、旋转矩阵和四元数的优劣，强调四元数在避免万向锁问题上的重要性。此外，本章还将介绍曲线和曲面的数学描述基础，如参数方程与Bézier曲线的基础结构。 第3章：光栅化技术与显示管线入门 本章是理解现代图形硬件工作方式的关键。我们从扫描转换算法（如中点圆算法、直线扫描转换）讲起，逐步过渡到三维到二维的投影过程。重点解析透视投影和正交投影的差异及其在图形管线中的位置。随后，深入介绍深度缓冲（Z-Buffer）技术的工作原理，探讨多边形裁剪算法（如Cohen-Sutherland和Liang-Barsky）的效率与应用场景，为后续的渲染流水线学习奠定实践基础。 第二部分：几何建模与数据结构（第4章至第6章） 第4章：高级几何建模技术 超越基础的多边形网格，本章探讨更精细的几何描述方法。内容包括样条曲线与曲面（Bézier, B-Spline, NURBS）的数学特性、局部控制与全局编辑的机制。对于NURBS，我们将详细分析其非均匀性、有理性和分段性如何使其成为CAD/CAM领域的主流工具。此外，还将引入细分曲面（Subdivision Surfaces）的概念，用于在保持模型细节的同时实现平滑表面生成。 第5章：场景图与空间划分数据结构 在处理复杂场景时，高效的几何数据组织至关重要。本章专注于场景图（Scene Graph）的设计与实现，阐述其如何管理层次结构、变换继承和状态改变。重点在于空间划分结构，详细介绍BSP树、四叉树（Quadtree）和八叉树（Octree）的构建算法、遍历策略及其在碰撞检测、光线追踪加速中的应用，分析不同结构在不同维度数据（二维/三维）下的适用性。 第6章：纹理映射与坐标系统 纹理是赋予物体表面细节和色彩的关键。本章从基础的二维纹理映射开始，讲解纹理坐标的参数化、纹理过滤（如最近邻、双线性/三线性插值）和MIP贴图技术，以解决纹理细节与采样频率不匹配的问题。更进一步，本章深入讨论环境贴图（Environment Mapping）、凹凸贴图（Bump Mapping）和法线贴图（Normal Mapping）的原理，展示如何利用纹理空间信息在不增加几何复杂度的前提下模拟表面细节。 第三部分：高级渲染算法与光照模型（第7章至第9章） 第7章：光照与着色模型深度解析 本章聚焦于模拟光与物质的相互作用。我们将系统梳理从早期布林模型（Phong、Gouraud）到现代基于物理的渲染（PBR）的演进。重点解析渲染方程（Rendering Equation）的数学形式，并详细介绍双向反射分布函数（BRDF）的核心概念，如Lambertian、Phong/Blinn BRDF、微上面模型（如Cook-Torrance, GGX）。讲解如何通过正确设置PBR材质参数（如金属度、粗糙度）来逼近真实世界的光学行为。 第8章：光线追踪技术：理论与加速 光线追踪因其精确的全局光照效果，是实现照片级真实感的首选方法。本章详细剖析光线与几何体的求交算法（如射线与三角形、射线与包围盒的快速求交）。核心内容集中在加速结构上，对比均匀网格（Uniform Grids）与层次包围盒（BVH）的构建、更新与遍历效率。我们将展示如何利用递归光线追踪实现反射、折射和阴影的精确计算。 第9章：全局照明的实现策略 实现逼真的间接光照是图形学的重大挑战。本章介绍了几种主要的全局照明方法。辐射度（Radiosity）方法侧重于漫反射的计算，我们探讨其有限元基础和迭代求解过程。而路径追踪（Path Tracing）则作为蒙特卡洛方法在图形学中的核心应用，本章将详细解释重要性采样、多次反弹路径的生成，以及如何有效降低采样噪声（方差）。 第四部分：实时图形与并行计算（第10章至第12章） 第10章：现代图形渲染管线与GPU架构 本章专门针对现代实时渲染系统展开讨论。我们将深入解析可编程渲染管线的各个阶段（顶点着色、片段着色等），并详细介绍OpenGL/Vulkan/DirectX等API中的核心概念，如Shader语言（GLSL/HLSL）的使用、缓冲区对象（VBO/UBO）的管理。强调GPU的SIMD/SIMT架构如何支撑大规模并行计算。 第11章：延迟渲染与高级后处理技术 为了应对复杂光照（如动态阴影、大量动态光源）的效率挑战，本章探讨延迟渲染（Deferred Shading）的机制，包括G-Buffer的设计与数据存储优化。随后，介绍一系列影响最终视觉效果的后处理技术，如屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）、景深（Depth of Field）、运动模糊（Motion Blur）的实现原理和性能权衡。 第12章：GPU计算与并行编程模型 将GPU用于通用计算（GPGPU）是现代图形学的重要扩展。本章介绍CUDA或OpenCL编程模型的基础，重点在于理解并行核函数（Kernel）的启动、线程层次结构（Grid/Block/Thread）以及内存访问模式对性能的决定性影响。我们将通过实际例子展示如何利用GPU加速传统的图形学计算任务，如大规模的物理仿真或复杂的几何预处理。 总结与展望 《计算机图形学原理与实践》最终将引导读者掌握设计和实现高性能、高真实度图形系统的能力。本书的深度和广度确保读者能够应对从基础概念到前沿研究的各类挑战，为未来在视觉计算、人机交互或仿真工程领域的深造打下坚实的基础。 ---

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**实战导向，从理论到实践的无缝切换** 坦白讲，市面上很多图形学书籍的理论部分非常扎实，但一到动手实践环节就显得力不从心，读者往往需要自己摸索大量配置环境、调试代码的琐碎步骤。然而，这本书在这方面做得极其出色。它提供了一套完整、可复现的实践流程，每完成一个理论章节的学习，紧接着就是可以立即运行和修改的实例代码。这种“即时反馈”的机制，极大地提高了学习效率和兴趣的保持度。我特别欣赏作者对错误处理和性能优化的侧重，这些是书本上往往被忽略，但在真实项目中却至关重要的环节。它不是那种只适合在学术象牙塔中翻阅的典籍，而是真正为需要在紧迫的项目周期内出成果的工程师量身打造的工具箱。阅读这本书，感觉就像是跟着一位经验丰富的项目主管，在真实的项目挑战中快速成长起来，理论和实战的鸿沟被完美地架设起来。

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**历经时间检验的经典之作，持续的价值体现** 这本书的价值，在于其超越了当下特定软件版本的限制。尽管技术日新月异，但书中奠定的图形学核心概念——如投影变换的本质、光线追踪的基础逻辑——却是永恒的基石。我对比了数本近两年的新出版物，发现它们在讲解核心原理时，引用或借鉴的仍是本书所确立的清晰逻辑框架。这意味着，投入时间去钻研这本书，所学到的知识具有极强的生命力和复用性，不会因为下一个软件更新包的发布而迅速贬值。这种“面向未来”的知识结构，是任何快速跟风的教材所无法比拟的。它像一本经过时间沉淀的工艺品，虽然可能没有最炫酷的封面，但其内容密度和思想深度，确保了它在未来很长一段时间内，仍将是图形学领域不可或缺的学习资料，值得反复研读和珍藏。

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**视角独特的专业手册，细节之处见真章** 这本书的深度和广度令人印象深刻。它不像市面上许多同类书籍那样浮于表面，只是简单罗列软件功能，而是真正深入到了底层实现机制。作者对渲染管线、几何变换的数学原理的阐述，精确且严谨，对于那些希望突破工具限制、掌握核心技术的读者来说，简直是一份宝藏。我尤其注意到其中关于高级着色器编程的部分，讲解细致入微，对不同光照模型的优缺点分析得鞭辟入里，这对于从事专业视觉特效或游戏开发的同仁来说，是极其宝贵的参考资料。每一次翻阅，都能从中挖掘出新的知识点，解决工作或学习中遇到的实际难题。它提供的不仅仅是“如何做”，更是“为什么这样做”的答案。全书的排版和注释也体现了专业水准，术语清晰界定，索引查找便捷，充分考虑到了专业人士在快速查阅时的需求。这本书与其说是一本指导书，不如说是一本值得长期置于案头的技术参考手册。

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**初探数字艺术的门径，体验非凡的创意之旅** 翻开这本书，我仿佛进入了一个充满奇思妙想的数字世界。它并非那种枯燥的理论堆砌，而是像一位经验丰富的向导，手把手地带领我们穿越计算机图形学的迷宫。书中的章节布局如同精心编排的交响乐，从基础的光影原理，到复杂的纹理映射，每一步都衔接得自然流畅。尤其是那些实际操作的案例，图文并茂，即便是初学者也能快速上手，真正体会到“即学即用”的乐趣。我特别欣赏作者在讲解算法时，那种深入浅出、层层递进的叙事方式，让原本晦涩难懂的数学概念，变得生动而富有画面感。阅读过程中，我常常会停下来，尝试自己动手实现书中的小技巧，那种看着代码逐步构建出三维场景的成就感，是单纯阅读教科书无法比拟的。这本书无疑为我的数字创作之路奠定了一个坚实的基础，它激发了我对图形学底层逻辑的探究欲，让我开始用全新的视角审视屏幕上的一切视觉效果。它更像是一本武功秘籍，教会的不仅是招式，更是内功心法。

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**激发想象力的催化剂，艺术与技术的完美交融** 阅读这本书的过程，更像是一次心灵的洗礼。它成功地打破了人们对“计算机图形”冰冷、机械的刻板印象。作者巧妙地将艺术审美融入技术讲解之中，强调了参数调整背后所蕴含的视觉哲学。比如，在讨论色彩空间和环境光遮蔽时，书中不仅仅给出了公式，更结合了不同历史时期绘画的光线运用，引导读者去思考如何通过技术手段去“塑造情感”。这种跨学科的视角，极大地拓宽了我的创作边界。我发现，掌握了背后的技术原理后，我的想象力反而得到了更强的释放，因为我知道如何将脑海中抽象的画面，精确地转化为屏幕上的像素集合。这本书让我意识到，计算机图形学绝非单纯的工程学，它更是当代最前沿的视觉艺术表达媒介。它教会我的，是如何用代码和算法，去绘制一首无声的诗歌。

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