Ray Tracing Creations: Generate 3d Photorealistic Images on the Pc/Book and Disk pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9781878739698

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• Ray Tracing
• 3D Graphics
• Photorealistic Rendering
• PC Graphics
• Computer Graphics
• Image Generation
• Programming
• Visual Effects
• Disk Included
• Tutorial

《光线追踪创造：在PC上生成3D照片级图像》是一本旨在带领读者踏入引人入胜的3D渲染世界的书籍。本书不仅会深入探讨光线追踪这一强大的渲染技术，还会提供一套完整的实践方法，让你能在个人电脑上创作出令人惊叹的、逼真的三维图像。 一、光线追踪的艺术与科学 本书的核心在于揭示光线追踪的原理。我们并非简单地罗列算法，而是从物理学的基本定律出发，解释光线如何在三维场景中与物体发生交互——反射、折射、散射、阴影等等。你将理解为什么光线追踪能生成如此真实的图像，而不仅仅是“看起来很真”。我们将从最基础的光线生成、与场景的交集检测开始，逐步深入到复杂的光照模型，例如全局照明（Global Illumination），它能模拟光线在场景中多次反弹所产生的间接光照效果，这是照片级逼真的关键。 你将学习到如何模拟不同材质的特性，比如光滑的金属反射出锐利的镜像，粗糙的布料则散射光线，产生柔和的漫反射。我们会详细讲解纹理映射（Texture Mapping）的技术，如何将二维图像“包裹”到三维模型表面，赋予物体丰富的细节和质感。书中会涉及到物理学中光线的传播路径，以及这些路径如何被计算机模拟。例如，对于一个透明物体，我们将探讨光的折射定律（Snell's Law），以及如何计算穿过物体后的光线方向。对于镜面反射，我们将解释反射向量（Reflection Vector）的计算，以及如何模拟镜面高光（Specular Highlights）的锐利程度和颜色。 更进一步，本书还会深入探讨高级的光线追踪技术，如焦散（Caustics）——光线穿过透明物体后形成的明暗图案，或者漫反射（Diffuse Reflection）——表面不规则散射光线产生的柔和阴影。你将了解如何使用蒙特卡洛积分（Monte Carlo Integration）来近似计算复杂的全局照明，以及如何通过采样（Sampling）来减少噪点（Noise）和提高渲染效率。 二、从概念到实践：构建你的3D场景 本书绝非纸上谈兵。我们将提供一套从零开始的实践流程，让你能亲手创建自己的3D世界。首先，你需要掌握3D建模的基础知识。虽然本书并非一本专门的建模教程，但我们会介绍构建高质量3D场景所需的关键元素，以及如何选择和使用建模软件。我们将讨论模型的多边形数量（Polygon Count）、UV展开（UV Unwrapping）对于纹理映射的重要性，以及如何创建和组织复杂的场景层级。 场景的构建不仅仅是摆放模型，更重要的是如何组织它们，形成一个有意义的空间。本书将指导你如何思考场景的构图（Composition），如何利用光影来引导观众的视线，以及如何设计能够唤起特定情感的氛围。我们也会探讨相机（Camera）的设置，包括焦距（Focal Length）、景深（Depth of Field）等参数对最终图像的影响，这些都是专业摄影师才会关注的细节。 三、渲染引擎的深度解析与选择 对于初学者而言，市面上众多的3D渲染引擎可能会让人眼花缭乱。本书将为你剖析主流光线追踪渲染引擎的工作原理，并帮助你做出明智的选择。我们不会只局限于某一款特定的软件，而是会提供一个通用性的视角，让你能理解不同引擎的优势和劣势。 我们将深入探讨不同引擎在算法实现上的差异，例如，有些引擎可能更侧重于速度，而另一些则更注重精度。你将了解GPU（图形处理器）在现代光线追踪渲染中的核心作用，以及如何利用CUDA或OptiX等技术来加速渲染过程。本书会讲解一些关键的渲染设置，例如采样数量（Samples per Pixel）、光线深度（Ray Depth）、降噪器（Denoiser）的使用等，这些设置直接影响到渲染的质量和时间。 四、材质与纹理的奥秘 照片级逼真度的最大挑战之一在于如何真实地模拟各种材质。本书将提供一系列详尽的材质创建指南，从基础的颜色、反射率、粗糙度，到更高级的次表面散射（Subsurface Scattering）和各向异性（Anisotropy）。你将学习如何使用PBR（Physically Based Rendering）工作流，这是一种基于物理学的材质属性模型，能够确保材质在不同光照条件下都能表现出真实的效果。 纹理是赋予模型灵魂的关键。本书将深入讲解各种纹理贴图的类型，如颜色贴图（Albedo/Diffuse）、法线贴图（Normal Map）、粗糙度贴图（Roughness Map）、金属度贴图（Metallic Map）以及环境光遮蔽贴图（Ambient Occlusion Map）等，并解释它们是如何被渲染引擎使用的。你将学习如何使用纹理编辑软件来创建或修改这些贴图，以达到你想要的效果。例如，我们将会讲解如何利用程序化纹理（Procedural Textures）来生成无限变化的细节，或者如何使用扫描纹理（Scanned Textures）来捕捉真实世界材质的复杂性。 五、光照的魔法 光照是决定图像氛围和真实感的终极因素。本书将带领你掌握各种光照技术，从简单的点光源（Point Light）、聚光灯（Spotlight）到更复杂的区域光（Area Light）和无穷远光（Distant Light）。你将学习如何利用自然光（Sun/Sky System）来模拟一天中不同时间的光照效果，以及如何使用HDR（High Dynamic Range）环境贴图来为场景提供逼真的背景光和反射。 我们还将深入探讨全局照明的实现，例如光子映射（Photon Mapping）、辐照度缓存（Irradiance Caching）和路径追踪（Path Tracing）等技术，它们能模拟光线在场景中多次反弹所产生的柔和阴影和颜色渗透。你将学会如何调整光源的强度、颜色和方向，以达到你想要的光影效果，并理解不同类型的光照如何影响物体的感知。 六、后期的点睛之笔 渲染完成的图像往往还需要经过后期处理才能达到最终的效果。本书将介绍一些基本的后期处理技术，如色彩校正（Color Correction）、对比度调整（Contrast Adjustment）、亮度/饱和度（Brightness/Saturation）的优化，以及如何使用晕影（Vignette）和镜头光晕（Lens Flare）等效果来增强图像的表现力。 你将学习如何利用不同的后期处理软件来微调你的渲染结果，比如锐化（Sharpening）细节，添加景深效果，甚至模拟胶片颗粒（Film Grain）来增加一种复古的质感。我们将强调后期处理应该是一种“锦上添花”的步骤，而不是弥补前期渲染不足的工具，因此，扎实的渲染基础是必不可少的。 七、性能优化与工作流程 在追求照片级逼真度的同时，渲染时间也是一个重要的考量因素。本书将提供一系列性能优化技巧，包括如何合理设置渲染参数、如何使用降噪器（Denoiser）来减少渲染噪点，以及如何利用GPU加速来缩短渲染时间。 你还将学习到高效的工作流程，如何组织你的项目文件，如何有效地管理你的3D资产，以及如何在创作过程中不断地迭代和改进。我们将分享一些实用的技巧，例如如何使用代理模型（Proxy Models）来加速场景的视口（Viewport）交互，或者如何利用渲染层（Render Layers）来分离不同的渲染元素，以便在后期进行更精细的控制。 八、展望未来 光线追踪技术正以前所未有的速度发展。本书的最后，我们将对光线追踪技术的未来发展进行展望，包括实时光线追踪（Real-time Ray Tracing）的普及，人工智能在渲染中的应用，以及云渲染（Cloud Rendering）的兴起。我们希望本书不仅能教会你现有的知识，更能激发你对未来3D图形技术的探索热情。 总而言之，《光线追踪创造：在PC上生成3D照片级图像》将是你通往逼真3D世界的一扇大门。无论你是初次接触3D渲染的爱好者，还是希望提升自己技能的专业人士，本书都将提供一套全面、深入且极具实践性的指导，让你能自信地在个人电脑上创造出令人惊叹的视觉作品。你将不仅仅是学会如何“制作”图像，更能理解“为何”如此制作，从而真正掌握3D图像创作的艺术与科学。

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**评价五：** 我发现这本书在处理软件环境和工具链兼容性方面考虑得非常周全，这在快速迭代的计算机图形学领域尤为重要。书中不仅详细说明了实现不同渲染效果所需的数学模型，还针对性的列举了在不同操作系统环境下，编译和运行示例代码时可能会遇到的常见配置问题，并提供了初步的故障排除指南。这对于许多希望将书中学到的知识立即应用到自己项目中的读者来说，简直是雪中送炭。特别是在涉及跨平台渲染库（如OpenCL或Vulkan的初步概念）的章节中，作者的态度是极其务实的，他没有试图做一个“终极API参考手册”，而是侧重于展示如何将这些底层工具整合进一个完整的渲染框架中，这才是工程实践的核心能力。这种对“落地”层面的重视，使得这本书的实用价值远超出了纯理论探讨的范畴，它真正做到了将理论与实践无缝对接，让读者在学习新知识的同时，也积累了宝贵的部署和调试经验，这在很多其他同类书籍中是难以找到的亮点。

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**评价三：** 我花了整整一个周末的时间来尝试书中介绍的某种环境光遮蔽（Ambient Occlusion）算法的实现细节，这期间我不得不说，书中对算法复杂度分析的部分处理得极其到位。它不仅仅是给出了一个实现框架，还详细对比了不同采样策略在渲染时间上的性能差异。比如，书中对重要性采样（Importance Sampling）的讲解，就配上了多张图表，清晰地展示了如何通过调整概率密度函数（PDF）来减少噪点，这在其他教材中往往是一笔带过的地方。这种对效率和质量平衡的深刻洞察，体现了作者深厚的业界经验。我尤其注意到了关于并行计算和GPU加速的讨论，那部分内容似乎在探讨如何将CPU上的渲染管线逐步迁移到更高效的并行架构上，尽管涉及到了现代图形API的底层调用，但作者依然努力用清晰的伪代码结构来阐释逻辑，而不是直接抛出晦涩难懂的C++模板代码。对于任何想要从“能出图”跨越到“高效出图”的实践者来说，这些关于性能优化的章节，才是真正体现这本书价值的核心所在。它提供的不是简单的“配方”，而是关于“如何做得更快更好”的“工程学思维”。

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**评价四：** 这本书的叙事风格非常独特，它不像传统教材那样冷冰冰的，反而带有一种老派工程师特有的幽默感和对图形学的执着热爱。在描述某些历史上的渲染技术，比如早期的扫描线算法或者固定功能流水线时，作者会穿插一些轶事，比如某个实验室为了解决特定渲染问题所付出的努力，这让原本抽象的技术历史变得鲜活起来，仿佛能感受到那个时代图形学先驱们的热情与挣扎。这种“讲故事”的方式极大地降低了阅读的门槛，让那些对图形学历史背景感兴趣的读者也能津津有味地读下去。例如，在谈到光线步进（Ray Marching）的迭代过程时，作者用了一个非常生动的比喻来形容误差累积的现象，让我瞬间就抓住了问题的关键所在，而不是被一堆希腊字母搞得晕头转向。总而言之，作者成功地将一个严肃的技术主题，包装成了一部充满人文关怀和历史厚重感的专业读物，阅读体验可以说是愉悦且富有启发性的。

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**评价二：** 说实话，我本来是抱着一种比较怀疑的态度来对待这类“集大成”的技术书籍的，毕竟光线追踪这个领域涉及到的数学原理之深奥，以及编程实现的繁琐，很少有书能真正做到面面俱到又不失趣味性。然而，这本书的章节组织结构简直是教科书级别的范例。它没有直接一头扎进复杂的矩阵变换和蒙特卡洛积分，而是采用了螺旋上升的学习路径。开篇部分用非常直观的图形化比喻解释了光线与几何体的交点计算，这对于我这种非科班出身的爱好者来说，简直是醍醐灌顶。接着，它逐步引入了着色模型和材质属性的处理，每一步的过渡都显得那么自然而然，几乎不需要读者在章节之间进行大量跳跃式阅读来弥补知识断层。更让我欣赏的是，作者似乎非常懂得“留白”的艺术，他不会把所有的细节都塞满，而是会在关键概念后留出思考的空间，引导你去主动探索背后的原理，而不是被动地接受灌输。这种设计哲学，让学习过程变得更像是探险，而不是枯燥的搬运工，极大地激发了我的探索欲和成就感。

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**评价一：** 这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，那种沉甸甸的质感，配合封面上那张极具未来感的渲染图，立刻就让人对接下来的阅读内容充满了期待。我得说，光是这本书的“手感”就值回票价了。内页的纸张选择也相当考究，墨迹清晰，没有丝毫的油腻感，长时间翻阅下来眼睛也不会感到疲劳，这对于需要仔细揣摩书中各种技术细节的读者来说，绝对是一个巨大的加分项。尤其是那些复杂的数学公式和代码片段，印得非常锐利，即使用放大镜看也无可挑剔。装订工艺也十分扎实，可以平铺在桌面上，这在学习编程或图形学时非常实用，不必一只手按着书页，腾出手来操作电脑或对照屏幕上的示例，这种细节上的关怀，体现了出版方对专业读者的尊重。而且，附带的那个介质（无论是光盘还是U盘，具体取决于版本）的保护措施也做得很好，接口部分的缓冲做得很有档次，让人感觉拿到的不仅仅是一本书，更像是一套精美的工具包。从整体的物理体验上来说，这本书已经超越了普通技术书籍的范畴，更像是一件值得收藏的艺术品。我对这本书的初步印象，完全被这种高质量的制作水准所折服，它成功地建立了一种专业、严谨的阅读氛围，让人迫不及待地想深入了解其内在的知识体系。

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