Real-Time Rendering, Third Edition

Real-Time Rendering, Third Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:A K Peters/CRC Press
作者:Tomas Akenine-Moller
出品人:
页数:1045
译者:
出版时间:2008-7-25
价格:USD 102.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9781568814247
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机图形学
  • 图形学
  • 游戏编程
  • Graphics
  • 游戏开发
  • real-timeRender
  • CG
  • 计算机
  • Real-Time Rendering
  • Third Edition
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  • Game Development
  • Shader Programming
  • Graphics Programming
  • Rendering Technology
  • 3D Graphics
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具体描述

Thoroughly revised, this third edition focuses on modern techniques used to generate synthetic three-dimensional images in a fraction of a second. With the advent or programmable shaders, a wide variety of new algorithms have arisen and evolved over the past few years.

This edition discusses current, practical rendering methods used in games and other applications. It also presents a solid theoretical framework and relevant mathematics for the field of interactive computer graphics, all in an approachable style.

真实光影的炼金术:探索数字世界的视觉奥秘 本书是一本深入探讨计算机图形学核心技术——实时渲染的著作。它不仅仅是理论的堆砌,更是对如何将三维世界逼真地呈现在我们眼前这一复杂工程的系统性梳理与解读。从基础的几何建模、着色理论,到光照模拟、纹理映射,再到后处理特效和性能优化,本书层层递进,为读者构建起一个全面而深刻的理解框架。 第一部分:构建数字世界的基石 在开始探索光影的奥秘之前,我们需要先了解构成三维世界的“砖瓦”。本部分将从最基础的几何学和数据结构入手,讲解如何有效地表示和处理三维模型。我们学习如何使用顶点、边、面等基本元素来构建复杂的几何体,以及各种数据结构(如网格、BSP树、四叉树等)如何帮助我们高效地组织和查询这些几何信息,为后续的光线追踪和渲染奠定坚实的基础。 第二部分:光影的语言:着色与材质 光影是视觉效果的灵魂。本部分将深入讲解计算机图形学中至关重要的“着色”理论。从最简单的漫反射和镜面反射模型,到更复杂的基于物理的渲染(PBR)方法,我们将一步一步理解光线如何与物体表面发生交互,产生我们所看到的各种颜色和光泽。我们会探讨不同的材质属性,如反照率、金属度、粗糙度等,如何共同塑造出木材的温润、金属的光泽、皮肤的细腻,以及各种表面纹理如何通过纹理映射技术逼真地“绘制”到模型上,让数字世界中的物体栩栩如生。 第三部分:模拟真实世界的物理规律 要实现逼真的视觉效果,我们必须尽可能地模拟光线的传播和与环境的互动。本部分将聚焦于各种复杂的光照模型和技术。我们会学习全局光照(Global Illumination)的概念,理解光线如何在场景中进行多次反弹,产生间接照明、环境光遮蔽(Ambient Occlusion)、焦散(Caustics)等更加自然的光影效果。本书将详细介绍光线追踪(Ray Tracing)和光栅化(Rasterization)这两种主要的渲染技术,对比它们的优劣,并讲解如何在实践中结合使用它们来达到最佳效果。此外,我们还会探讨体积渲染(Volumetric Rendering)如何模拟烟雾、火焰、云朵等透明或半透明介质的光学特性。 第四部分:视觉的升华:后处理与特效 即使是最精细的渲染结果,也常常需要通过一系列后处理技术来进一步增强其视觉冲击力。本部分将介绍各种提升画面表现力的技术。我们会学习如何运用运动模糊(Motion Blur)来模拟高速运动的真实感,如何使用景深(Depth of Field)来聚焦特定区域,以及如何通过色调映射(Tone Mapping)和色彩校正(Color Correction)来调整画面的整体色彩和对比度。此外,本书还将涵盖一些高级的视觉特效,如屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)、屏幕空间反射(SSR)、泛光(Bloom)等,它们能够显著提升画面的真实感和沉浸感。 第五部分:性能的飞跃:优化与高效渲染 在实时渲染领域,性能永远是绕不开的话题。再精美的画面,如果无法在目标平台上流畅地呈现,都将失去意义。本部分将深入探讨各种性能优化策略。我们会学习如何通过 LOD(Level of Detail)、视锥剔除(Frustum Culling)、遮挡剔除(Occlusion Culling)等技术来减少需要渲染的几何数据量。此外,我们还会讨论如何优化着色器(Shaders)的计算,如何有效地管理纹理内存,以及如何利用 GPU 的并行计算能力来实现更快的渲染速度。本书将引导读者理解性能瓶颈的常见原因,并提供切实可行的解决方案,帮助开发者在追求视觉质量的同时,也能兼顾流畅的运行表现。 本书特色: 全面深入: 覆盖了实时渲染从基础到高级的各个方面,为读者提供了一个系统的学习路径。 理论与实践结合: 既有严谨的理论阐述,也提供了大量的实例和代码分析,帮助读者理解抽象概念在实际应用中的体现。 前沿技术: 关注实时渲染领域的最新发展,如基于物理的渲染、实时光线追踪等。 面向开发者: 旨在为计算机图形学从业者、游戏开发者、渲染工程师等提供宝贵的参考和指导。 无论您是初学者,希望建立坚实的图形学基础,还是资深的开发者,寻求提升渲染效果和性能的进阶技巧,本书都将是您探索真实光影炼金术的得力助手,助您在数字世界的视觉创作之路上不断前行。

作者简介

Tomas Akenine-Moller is a professor of computer science, specializing in computer graphics and image processing, at the Department of Computer Science, Lund University, Sweden. He received an MSc in Computer Science and Engineering from Lund in 1995, and a PhD in computer graphics from Chalmers University of Technology in 1998. In 2000 he was a post doc at UC Berkeley and he also spent time at UC San Diego (2004/2005) as a visiting researcher. Eric Haines is a Lead Software Engineer at Autodesk, Inc., working on a next-generation interactive rendering system for computer-aided design applications. He is currently an editor of the journal of graphics tools, online editor for ACM TOG, and maintainer of the Graphics Gems code repository, among other activities. He received an MS from the Program of Computer Graphics at Cornell in 1985. Naty Hoffman has been developing videogame graphics for over a decade. Previously he was a microprocessor architect at Intel. He has contributed to the development of numerous games as well as instruction set extensions, major graphics APIs, and processors. Naty is particularly interested in physically-based real-time rendering methods, on which he has published several articles and taught classes at SIGGRAPH, I3D, GDC and Meltdown.

目录信息

Preface xi
--
1 Introduction 1
1.1 Contents Overview 2
1.2 Notation and Definitions 4
--
2 The Graphics Rendering Pipeline 11
2.1 Architecture 12
2.2 The Application Stage 14
2.3 The Geometry Stage 15
2.4 The Rasterizer Stage 21
2.5 Through the Pipeline 25
--
3 The Graphics Processing Unit 29
3.1 GPU Pipeline Overview 30
3.2 The Programmable Shader Stage 30
3.3 The Evolution of Programmable Shading 33
3.4 The Vertex Shader 38
3.5 The Geometry Shader 40
3.6 The Pixel Shader 42
3.7 The Merging Stage 44
3.8 Effects 45
--
4 Transforms 53
4.1 Basic Transforms 55
4.2 Special Matrix Transforms and Operations 65
4.3 Quaternions 72
4.4 Vertex Blending 80
4.5 Morphing 85
4.6 Projections 89
--
5 Visual Appearance 99
5.1 Visual Phenomena 99
5.2 Light Sources 100
5.3 Material 104
5.4 Sensor 107
5.5 Shading 110
5.6 Aliasing and Antialiasing 116
5.7 Transparency, Alpha, and Compositing 134
5.8 Gamma Correction 141
--
6 Texturing 147
6.1 The Texturing Pipeline 148
6.2 Image Texturing 156
6.3 Procedural Texturing 178
6.4 Texture Animation 180
6.5 Material Mapping 180
6.6 Alpha Mapping 181
6.7 Bump Mapping 183
--
7 Advanced Shading 201
7.1 Radiometry 202
7.2 Photometry 209
7.3 Colorimetry 210
7.4 Light Source Types 217
7.5 BRDF Theory 223
7.6 BRDF Models 251
7.7 BRDF Acquisition and Representation 264
7.8 Implementing BRDFs 269
7.9 Combining Lights and Materials 275
--
8 Area and Environmental Lighting 285
8.1 Radiometry for Arbitrary Lighting 286
8.2 Area Light Sources 289
8.3 Ambient Light 295
8.4 Environment Mapping 297
8.5 Glossy Reflections from Environment Maps 308
8.6 Irradiance Environment Mapping 314
--
9 Global Illumination 327
9.1 Shadows 331
9.2 Ambient Occlusion 373
9.3 Reflections 386
9.4 Transmittance 392
9.5 Refractions 396
9.6 Caustics 399
9.7 Global Subsurface Scattering 401
9.8 Full Global Illumination 407
9.9 Precomputed Lighting 417
9.10 Precomputed Occlusion 425
9.11 Precomputed Radiance Transfer 430
--
10 Image-Based Effects 439
10.1 The Rendering Spectrum 440
10.2 Fixed-View Effects 440
10.3 Skyboxes 443
10.4 Light Field Rendering 444
10.5 Sprites and Layers 445
10.6 Billboarding 446
10.7 Particle Systems 455
10.8 Displacement Techniques 463
10.9 Image Processing 467
10.10 Color Correction 474
10.11 Tone Mapping 475
10.12 Lens Flare and Bloom 482
10.13 Depth of Field 486
10.14 Motion Blur 490
10.15 Fog 496
10.16 Volume Rendering 502
--
11 Non-Photorealistic Rendering 507
11.1 Toon Shading 508
11.2 Silhouette Edge Rendering 510
11.3 Other Styles 523
11.4 Lines 527
--
12 Polygonal Techniques 531
12.1 Sources of Three-Dimensional Data 532
12.2 Tessellation and Triangulation 534
12.3 Consolidation 541
12.4 Triangle Fans, Strips, and Meshes 547
12.5 Simplification 561
--
13 Curves and Curved Surfaces 575
13.1 Parametric Curves 576
13.2 Parametric Curved Surfaces 592
13.3 Implicit Surfaces 606
13.4 Subdivision Curves 608
13.5 Subdivision Surfaces 611
13.6 Effcient Tessellation 629
--
14 Acceleration Algorithms 645
14.1 Spatial Data Structures 647
14.2 Culling Techniques 660
14.3 Hierarchical View Frustum Culling 664
14.4 Portal Culling 667
14.5 Detail Culling 670
14.6 Occlusion Culling 670
14.7 Level of Detail 680
14.8 Large Model Rendering 693
14.9 Point Rendering 693
--
15 Pipeline Optimization 697
15.1 Profiling Tools 698
15.2 Locating the Bottleneck 699
15.3 Performance Measurements 702
15.4 Optimization 703
15.5 Multiprocessing 716
--
16 Intersection Test Methods 725
16.1 Hardware-Accelerated Picking 726
16.2 Definitions and Tools 727
16.3 Bounding Volume Creation 732
16.4 Geometric Probability 735
16.5 Rules of Thumb 737
16.6 Ray/Sphere Intersection 738
16.7 Ray/Box Intersection 741
16.8 Ray/Triangle Intersection 746
16.9 Ray/Polygon Intersection 750
16.10 Plane/Box Intersection Detection 755
16.11 Triangle/Triangle Intersection 757
16.12 Triangle/Box Overlap 760
16.13 BV/BV Intersection Tests 762
16.14 View Frustum Intersection 771
16.15 Shaft/Box and Shaft/Sphere Intersection 778
16.16 Line/Line Intersection Tests 780
16.17 Intersection Between Three Planes 782
16.18 Dynamic Intersection Testing 783
--
17 Collision Detection 793
17.1 Collision Detection with Rays 795
17.2 Dynamic CD using BSP Trees 797
17.3 General Hierarchical Collision Detection 802
17.4 OBBTree 807
17.5 A Multiple Objects CD System 811
17.6 Miscellaneous Topics 816
17.7 Other Work 826
--
18 Graphics Hardware 829
18.1 Buffers and Buffering 829
18.2 Perspective-Correct Interpolation 838
18.3 Architecture 840
18.4 Case Studies 859
--
19 The Future 879
19.1 Everything Else 879
19.2 You 885
--
A Some Linear Algebra 889
A.1 Euclidean Space 889
A.2 Geometrical Interpretation 892
A.3 Matrices 897
A.4 Homogeneous Notation 905
A.5 Geometry 906
--
B Trigonometry 913
B.1 Definitions 913
B.2 Trigonometric Laws and Formulae 915
--
Bibliography 921
Index 1003
· · · · · · (收起)

读后感

评分

目前只是大概翻了一下,一些章节还没有深入,权当做读第三版前的预习吧。 这本书难度有点大,虽然作者在序里说有点图形学基础,计算机科学和编程基础的同志们都可以阅读,但是很明显要想真正读懂还是需要若干图形学实践经验的,否则很多时候只能知其然但无法知其所以然。 此书...  

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此书一定不是给初学者看的,首先它很厚,其次涉及内容很多,但大多停留在理论讲解上,另外全是数学啊。所以给我的感觉就是,是一本导读性质的书,但又有太多晦涩难懂的东西,不具备太多实践性,应该适合已经对图形学有一定程度理解的人看。所以我还是先放弃了,初学者建议还是...  

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看了一半, 说说感觉. 整本书的语言比较晦涩, 看得 比较吃力. 很多内容都只是简单涉及而没有深入的讲解. 部分内容稍显过时(如shader部分,最好能看第三版, 情况可能会好些). 给我的感觉比较像国内的教材. 不过总的来说是一本很不错的拓宽视野的书,对于实时渲染相关的各种技术...  

评分

这本书我正在读。本来在读第三版的电子版,但在电脑上读着太累,加之英文不是很强悍,就买了这本书配合来读。就如在之前豆瓣上说的,有已经不错了,再差也比没有强。即便现在我也这样认为。 不过我还是得说几点不爽的。因为,真不爽了。当我看到这本书讲的话题基本涵盖了图形...  

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看了一半, 说说感觉. 整本书的语言比较晦涩, 看得 比较吃力. 很多内容都只是简单涉及而没有深入的讲解. 部分内容稍显过时(如shader部分,最好能看第三版, 情况可能会好些). 给我的感觉比较像国内的教材. 不过总的来说是一本很不错的拓宽视野的书,对于实时渲染相关的各种技术...  

用户评价

评分

我是一名正在学习计算机图形学的学生,对实时渲染这个方向充满了好奇和向往。在课堂上,我们接触到了一些基础的渲染原理,但往往只触及皮毛,很多细节和高级技术仍然是我的知识盲区。我一直在寻找一本能够系统性地讲解实时渲染技术的书籍,而《Real-Time Rendering, Third Edition》这个名字,让我觉得它很可能就是我一直在寻找的答案。我希望这本书能够从最基础的知识点开始,循序渐进地引导我,让我能够建立起扎实的理论基础。同时,我也希望它能够介绍一些工业界常用的渲染技术和流程,让我能够了解实际项目中是如何应用这些知识的。例如,关于游戏引擎中的渲染管线、GPU编程、图形API(如DirectX和Vulkan)的使用等方面,我都非常感兴趣。我希望这本书能够提供一些清晰的图解和代码示例,帮助我更好地理解那些抽象的算法和概念。这本书的出现,让我感觉我离实现自己制作炫酷3D效果的梦想又近了一步,它就像一座灯塔,指引着我在图形学知识的海洋中前行。

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这本书的作者阵容给我留下了深刻的印象,这几位在图形学领域享誉盛名的专家,他们的名字本身就代表着权威和深度。我一直关注着他们的一些研究成果和技术分享,他们的见解总是那么独到和深刻。我相信,由他们共同编写的这本书,一定能够将实时渲染领域的精华提炼出来,以一种严谨而易于理解的方式呈现给读者。我非常期待这本书能够提供对核心概念的清晰阐述,例如三维几何的表示、光照模型、纹理映射、着色语言等等。更重要的是,我希望这本书能够深入剖析实时渲染的性能优化技巧,因为这在实际应用中至关重要。如何在有限的计算资源下,实现尽可能逼真的视觉效果,这需要对算法和硬件有深刻的理解,并掌握各种行之有效的优化手段。我希望这本书能够像一本宝典一样,为我提供解决实际问题的思路和方法。这本书的出现,让我看到了在图形学领域不断学习和进步的希望,我相信它会成为我职业生涯中不可或缺的参考资料。

评分

当我第一次看到这本书的标题,脑海中立刻浮现出无数的疑问。实时渲染,这个词听起来就充满了挑战和技术深度。它意味着在极短的时间内,将复杂的3D场景转化为我们肉眼所见的逼真画面,这背后一定蕴含着大量的数学、算法和计算机科学的知识。我非常好奇,这本书会如何解释光线如何在物体表面反射、折射,以及如何模拟出真实世界的光照效果。我也想知道,在游戏开发、虚拟现实、电影特效等领域,实时渲染技术是如何被应用的,以及它们面临着哪些挑战和瓶颈。这本书的出现,让我感觉我将有机会深入了解这些问题的答案。我期待它能够像一本百科全书一样,涵盖实时渲染的方方面面,从基础的概念到前沿的技术。我特别想知道,它会如何讲解GPU的工作原理,以及如何通过编程来控制GPU进行高效的渲染。这本书的出现,让我对未来的学习和职业发展充满了信心,我相信它将为我打开一扇通往图形学世界的大门。

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我对于这本书的期待,主要源于它所涵盖的主题。“Real-Time Rendering”这个标题直接点明了它的核心内容,这正是我一直以来想要深入了解的领域。想象一下,在游戏中,流畅的画面、逼真的光影效果,以及那些栩栩如生的角色,它们是如何在毫秒之间被绘制出来的?这背后涉及到多少精巧的算法、高效的数据结构,以及对硬件的深刻理解?这本书的出现,无疑为我解答这些疑问提供了一个绝佳的平台。我希望它能够从基础的渲染管线讲起,逐步深入到更高级的技术,比如全局光照、实时阴影、抗锯齿、材质表现等等。同时,我也希望它能够介绍一些最新的发展趋势和前沿技术,让我能够站在巨人的肩膀上,更好地理解这个快速发展的领域。这本书的定位似乎是一本比较全面的参考书,我期待它能够提供清晰的解释,丰富的图示,以及大量的代码示例,帮助我理解抽象的概念,并将其应用到实际的开发中。我迫不及待地想知道,它会如何讲解光线追踪、延迟渲染、延迟着色等技术,以及它们各自的优缺点和适用场景。这本书的出现,让我感觉我离成为一名顶尖的实时渲染工程师又近了一步。

评分

这本书的封面设计非常有吸引力,简洁而现代,深蓝色的背景搭配金色的书名,散发出一种专业而权威的气息。当我第一次在书店看到它的时候,就被它所吸引住了,仿佛它就蕴含着图形学世界的无限奥秘。虽然我还没有真正翻开它,但仅仅是它的外观,就足以让我产生一种想要深入了解其内容的强烈愿望。封面上“Real-Time Rendering”这个词组本身就充满了科技感和挑战性,让我联想到那些光影交错、栩栩如生的虚拟世界,以及背后那些精妙绝伦的算法和技术。我一直对计算机图形学有着浓厚的兴趣,特别是如何让计算机在极短的时间内生成逼真的图像,这其中的技术难度和艺术性都让我着迷。这本书的书名本身就传递了一种对效率和实时性的极致追求,这正是我一直在寻找的。它让我感觉,这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一扇通往未来数字世界的大门,等待我去探索和发现。我甚至可以想象,当夜晚来临,我捧着这本书,在台灯的光线下,细细品味其中的每一个字句,那种沉浸式的学习体验该是多么令人愉悦。这本书的重量也恰到好处,握在手里有一种厚实感,让人觉得它里面承载着丰富的知识和信息,值得我去花时间和精力去钻研。

评分

对实时渲染技术梳理得很好。

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实时算法大检阅, 不过现在可以出第四版了。

评分

属于每个领域的一两本圣经级读物,做Graphics必读,即使不做Rendering,即使不做Realtime,没什么好多说的了。

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渲染入门书,强烈推荐

评分

属于每个领域的一两本圣经级读物,做Graphics必读,即使不做Rendering,即使不做Realtime,没什么好多说的了。

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