精通Windows 3D图形编程

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出版者:清华大学出版社
作者:Chqrles Petzold
出品人:
页数:382
译者:段菲
出版时间:2009-4
价格:59.00元
装帧:平装
isbn号码:9787302196761
丛书系列:
图书标签:
  • WPF
  • 3D
  • Windows编程
  • Windows3D
  • 计算机技术
  • Petzold
  • 2010
  • 技术_2
  • Windows 3D
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  • 计算机图形学
  • 入门教程
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具体描述

《精通Windows 3D图形编程》是了解3D图形编程的理想指南,适合具有WPF基础并渴望进阶到WPF 3D的读者阅读,也适合熟悉其他3D平台(DirecX/OpenGL)并希望了解WPF 3D的读者深入阅读。借助于WPF 3D,Windows客户端应用程序开发人员可以创建出更逼真的、具有动画效果的控件。《精通Windows 3D图形编程》针对3D基本要素及其在WPF中的工作原理,通过丰富的图片和大量XAML/C#代码,进行了详细的解释和适度的探究。全书共9章,内容涉及网格、模型、摄像机、光照、材质、变换和一些基本的3D数学知识,这些内容可有效帮助读者温故而知新。书中大多数素材都经过精雕细琢,而且有丰富的实例,必要的地方还有详细解释。

《精通Windows 3D图形编程》 这是一本专为有志于深入探索Windows平台下3D图形编程的开发者而设计的指南。本书将带你从基础概念出发,逐步深入到复杂的3D图形渲染管线和高级技术,让你能够熟练掌握在Windows环境下创建令人惊叹的视觉效果。 本书内容涵盖: 第一部分:3D图形基础与DirectX入门 3D图形学原理回顾: 我们将从核心的3D几何学、坐标系转换、投影变换、光照模型等基础概念入手,帮助你建立坚实的理论基础。这将为你后续的学习打下坚实的基础。 DirectX 12 API深度解析: DirectX 12是Windows平台上强大的图形API,本书将对其进行全面而深入的讲解。从Direct3D 12的管线结构、核心对象(如设备、命令列表、交换链)的创建与管理,到各种状态的设置与更新,你将掌握DirectX 12的每一个关键细节。 着色器编程(HLSL): 着色器是3D图形渲染的灵魂。本书将详细介绍HLSL(High-Level Shading Language),包括顶点着色器、像素着色器、几何着色器、计算着色器等。你将学习如何编写高效且功能强大的着色器程序,实现各种复杂的材质和视觉效果。 渲染管线深入理解: 从CPU端的数据准备到GPU端的绘制命令执行,我们将剖析整个渲染管线的工作流程。理解每个阶段的功能和如何优化它们,是实现高性能图形的关键。 第二部分:高级渲染技术与优化 高级材质与纹理技术: 学习PBR(Physically Based Rendering)的原理和实现,掌握各种纹理映射技术,如法线贴图、高光贴图、置换贴图等,创造逼真的表面细节。 光照与阴影: 深入探讨实时光照技术,包括点光源、方向光、聚光灯等,以及如何实现逼真的阴影投射和接收。我们将介绍阴影映射、级联阴影贴图等技术。 后处理特效: 学习如何通过后处理技术增强视觉效果,例如抗锯齿(MSAA、FXAA、TAA)、景深、动态模糊、色调映射、辉光等,提升画面的表现力。 几何体处理与实例化: 学习如何高效地处理大量几何体,例如通过实例化渲染技术,一次性绘制大量相同的对象,极大地提升渲染效率。 性能优化策略: 掌握各种性能优化技巧,包括资源管理、批次绘制、剔除技术(如视锥剔除、遮挡剔除)、着色器优化等,确保你的应用程序在各种硬件上都能流畅运行。 第三部分:应用开发与实战项目 模型加载与渲染: 学习如何加载和渲染常见的3D模型格式(如OBJ、FBX),以及如何构建高效的模型渲染系统。 相机控制与场景管理: 实现灵活的相机控制,如第一人称、第三人称视角,以及如何组织和管理复杂的3D场景。 物理模拟集成(可选): 探讨如何将简单的物理模拟(如刚体碰撞)集成到3D场景中,增加交互性和真实感。 开发环境搭建与调试: 提供关于Visual Studio、DirectX SDK等开发工具的使用指南,以及调试和性能分析的实用技巧。 本书的特点: 理论与实践并重: 既有深入的理论讲解,又有丰富的代码示例和实战项目,帮助你学以致用。 由浅入深: 适合从初学者到有一定经验的开发者,循序渐进地引导你掌握3D图形编程的精髓。 面向Windows平台: 专注于DirectX 12 API,提供最直接、最高效的Windows 3D开发解决方案。 精炼代码: 提供的代码示例简洁明了,易于理解和扩展,帮助你快速构建自己的3D应用。 无论你是想开发游戏、可视化工具、CAD软件,还是对3D图形渲染技术本身充满热情,这本书都将是你不可或缺的学习伙伴。通过本书的学习,你将能够自信地驾驭Windows 3D图形编程的世界,创造出令人惊叹的视觉体验。

作者简介

目录信息

第1章 光源、摄像机和网格几何体
三维坐标
空间点
向量介绍
定义3D图形
光源和摄像机
Viewport3D类及其构成
对代码和标记语言的改动
视场
定义平坦矩形
定义“实心”图形对象
平衡各种光源
正交投影
为什么不共用顶点
透明度
类的整理
第2章 变换与动画
不借助变换的动画
对集合类的操作
Transform3D类
平移变换
可共享模型
比例变换
平移变换与比例变换的组合
如何构建座椅
第3章 轴旋转或角度旋转
旋转变换
旋转和其他变换的组合
击中测试技术介绍
轴的动画处理
第4章 光照与明暗效果
关于照明
向量运算
DiffuseMaterial及其属性
SpotLight与PointLight
第5章 纹理与材质
渐变画刷
平铺画刷
基于位图的画刷
效率问题
基于绘图的画刷
VisualBrush画刷
反射材质和放射材质
第6章 网格计算几何
三角剖分基础
参数方程
球面的参数方程
球面的三角剖分
继承引发的问题
三角剖分资源
资源机制
依赖属性与动画
将对象转换到XAML
从ModelVisual3D派生新类
Petzold.Media3D库
网格几何类
在VisualStudio中使用该库
通过XamlCruncher2.0使用该库
在独立XAML中使用该库
ModelVisual3D的派生类
第7章 矩阵变换
线性变换
回顾矩阵代数
矩阵和变换
使用MatrixTransform3D类
仿射变换及其推广
二维类推
三维齐次坐标
复合变换
逆变换
坐标变换
复合旋转
摄像机变换
观察矩阵
投影矩阵
MatrixCamera的使用
用2D单位表示3D图形
第8章 四元数
使用复数的好处
哈密尔顿与四元数
四元数为何如此怪异?
Quaternion结构
四元数与旋转
底层四元数旋转
四元数与旋转矩阵
SLERP与动画
第9章 实战秘笈
控件模板
数据的3D可视化
真实对象的模拟
交互式鼠标跟踪
3D打印
双色立体图
索引
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我是一名游戏策划,虽然不直接编写代码,但我对游戏底层实现原理有着强烈的好奇心,因为这能帮助我更好地理解和设计游戏。《精通Windows 3D图形编程》这本书,对我来说,就像是在揭开游戏的“魔法面纱”。我希望这本书能用相对易懂的方式,讲解3D游戏中的一些核心概念,比如“场景图(Scene Graph)”是什么,它如何帮助组织游戏中的对象,以及“节点(Node)”和“变换(Transform)”在其中扮演的角色。我希望能够理解,当我在编辑器中移动一个游戏对象时,背后发生了怎样的坐标转换,以及这些转换信息是如何传递给图形渲染器的。光照和阴影对于游戏的沉浸感至关重要,我希望能了解,游戏中的光线是如何模拟的,不同的光源类型(点光源、方向光、聚光灯)有什么区别,以及阴影是如何产生的,是如何做到不影响整体性能的。材质和纹理在游戏中是如何工作的,不同的纹理类型(如颜色贴图、法线贴图)是如何影响物体表面的外观的,我希望能对此有所了解。此外,我还对粒子系统(Particle System)很感兴趣,它被广泛用于表现火焰、烟雾、爆炸等效果,希望书中能解释粒子系统的工作原理,以及如何通过编程来控制粒子的生成、运动和消失。这本书给我一种“解惑”的感觉,希望它能让我从一个更加宏观和技术性的角度,来理解3D游戏是如何被创造出来的。

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作为一名在软件开发领域有着多年经验的工程师,我最近开始涉足3D领域,希望能够将其应用到我的工作中。《精通Windows 3D图形编程》这本书,从其标题来看,似乎能够为我提供一个切入点,让我能够快速地了解Windows平台上的3D图形编程。我希望这本书能够以一种务实的方式,讲解如何在Windows环境下,利用现有的成熟框架,快速地构建出3D应用。例如,我可能不需要深入了解GPU的底层架构,但需要知道如何有效地调用DirectX或OpenGL API,如何创建和管理图形资源,如何编写着色器来达到我想要的效果。我特别关注书中是否有关于集成第三方3D库或引擎的介绍,例如Unity或Unreal Engine虽然是完整的引擎,但了解其底层的渲染原理,对于我进行更深层次的定制开发会有很大帮助。如果书中能提供一些关于如何将2D UI与3D场景结合的范例,那将对我非常有价值,因为许多实际应用都需要这种混合的界面。我希望书中能够讲解一些常见的3D交互方式,例如鼠标拖拽旋转模型,滚轮缩放视角,键盘控制相机移动等,这些都是构建用户友好型3D应用的必备功能。此外,书中关于模型加载、材质设置、光照调整以及性能初步优化的实用性建议,也将是我关注的重点。这本书对我而言,更像是一本“工具箱”,希望它能提供我解决实际问题的有效方法和工具。

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作为一名游戏开发者,我一直致力于提升游戏的视觉表现力,而3D图形编程无疑是实现这一目标的核心。《精通Windows 3D图形编程》这个书名,立即吸引了我的注意,因为我深知在Windows平台上开发游戏,对3D图形技术的掌握程度直接决定了游戏的竞争力。我希望这本书能提供一些关于游戏引擎内部渲染流程的洞察,即使不直接讲解某个具体的游戏引擎,也能让我理解通用的渲染管线是如何在游戏开发中实现的。例如,场景管理,如何有效地组织和遍历庞大的三维场景,以实现高效的剔除(Culling),如视锥体剔除、遮挡剔除等,以减少不必要的渲染工作。材质系统是游戏美术表现的关键,我期望书中能讲解如何创建和管理复杂的游戏材质,包括如何利用PBR(Physically Based Rendering)材质模型来模拟真实世界的光照反射,以及如何处理大量的纹理贴图,并对其进行优化以适应游戏运行时的性能要求。角色动画和骨骼蒙皮(Skeletal Animation)是游戏中不可或缺的元素,如果书中能涉及如何加载和播放骨骼动画,以及如何在GPU上进行蒙皮计算,那将极大地提升我的开发效率。此外,我特别关注书中关于性能优化的内容,因为在游戏开发中,每一帧的渲染时间都至关重要。例如,如何进行Draw Call的优化,如何有效地使用Instancing技术来渲染大量相同的物体,如何进行LOD(Level of Detail)管理,以及如何进行GPU的性能分析和瓶颈查找。这本书给我一种“实战出真知”的预感,希望它能为我解决游戏开发中遇到的实际问题提供坚实的理论基础和可行的技术方案。

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作为一名对计算机图形学原理充满好奇的大学生,我一直在寻找能够系统性地讲解3D图形编程的书籍。《精通Windows 3D图形编程》这个标题,让我觉得它不仅仅是一本关于如何使用某个API的教程,而是会深入探讨3D图形学的核心概念和算法。我希望书中能详细讲解三维向量运算,如点积、叉积、归一化等,以及它们在图形学中的应用,比如计算夹角、判断方向、法线计算等。矩阵运算,尤其是四阶矩阵,在3D图形中的变换(平移、旋转、缩放)和投影(正交投影、透视投影)中起着至关重要的作用,我希望能看到书中清晰的数学推导和代码实现。光栅化(Rasterization)是3D图形渲染的核心过程,我希望书中能深入讲解如何将连续的几何图形离散化为屏幕上的像素,以及其中的插值算法,如重心坐标插值,如何用于计算顶点的颜色、纹理坐标等属性。我同样期待书中对各种可见性算法的讲解,例如画家算法(Painter's Algorithm)和深度缓冲(Z-Buffering)技术,它们是如何解决三维场景中物体遮挡问题的。对于我这样的学生来说,一本能够提供扎实理论基础,并能与实际代码相结合的书籍,将是极大的帮助。我希望这本书能够成为我学习3D图形编程的“定海神针”,让我能够理解那些复杂的公式背后所蕴含的逻辑,并能够用自己的双手去实现它们。

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我是一名业余爱好者,一直对3D建模和动画有着浓厚的兴趣,也尝试过一些3D软件,但总觉得无法深入理解其背后的原理。《精通Windows 3D图形编程》这本书,听起来就像是为我这类人群量身定制的。虽然我可能不会直接去写底层的图形API代码,但我非常希望这本书能让我理解3D模型是如何在计算机中表示的,例如多边形网格(Polygon Mesh)的顶点、边、面是如何构成的,以及法线(Normal)和切线(Tangent)在光照计算中的作用。我希望书中能解释3D模型在导入程序后,是如何被渲染成我们在屏幕上看到的图像的。从模型加载,到坐标系的转换,再到最终的像素颜色生成,每一个环节都充满了神秘感。我尤其期待书中能够用通俗易懂的语言,解释一些3D图形中的基本概念,比如“分辨率”、“帧率”、“多边形数量”等,以及它们是如何影响最终视觉效果和性能的。我希望书中能介绍一些常用的3D文件格式,如OBJ、FBX等,以及它们在程序中的解析和应用。如果书中能包含一些关于如何使用编程的方式来生成简单的3D几何体,比如立方体、球体、圆锥体等,并对其进行简单的颜色填充和变换,那将是一次非常有趣的学习体验。我期望这本书能够在我心中建立起一个3D图形世界的模型,让我能够更好地理解和欣赏那些精美的3D艺术作品,并且可能激发我去尝试用代码去创造属于自己的3D世界。

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我是一名即将毕业的计算机科学专业的学生,正在积极准备毕业设计和未来的求职。《精通Windows 3D图形编程》这本书,听起来正是为我这样的学生量身打造的,它似乎能提供一个将理论知识转化为实际技能的平台。我特别关注书中对于高级图形技术的讲解,例如如何实现抗锯齿(Anti-aliasing),以及各种抗锯齿技术(如MSAA、FXAA、TAA)的工作原理和适用场景。全局光照(Global Illumination)是实现真实感渲染的关键,如果书中能对一些全局光照算法,如基于光子映射(Photon Mapping)、基于辐射度(Radiosity)或者更现代的基于光线追踪(Ray Tracing)的全局光照技术进行介绍和示例,那将极大地拓宽我的视野。我同样期待书中能涉及一些关于3D物理引擎集成的内容,例如如何将物理引擎计算出的物体运动状态与3D图形渲染结合起来,实现逼真的物理交互效果。对于毕业设计而言,如果书中能提供一些关于性能分析和优化的指导,帮助我找到代码中的瓶颈并进行优化,那将非常有价值。例如,如何使用GPU的性能分析工具(如NVIDIA Nsight或AMD Radeon GPU Profiler)来找出渲染中的性能瓶颈,以及如何根据分析结果进行相应的优化。这本书给我一种“实战演练”的感觉,我希望它能帮助我建立起一个坚实的3D图形开发知识体系,为我的未来职业生涯打下良好的基础。

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我是一名正在攻读计算机图形学专业的研究生,对于3D图形编程有着相当深入的学习和探索。《精通Windows 3D图形编程》这本书,从书名上看,似乎是针对Windows平台上的3D图形开发进行的深度讲解。这正是我当前的研究方向所需。我非常关注书中对于现代图形API,例如DirectX 11/12以及Vulkan的涉及程度。虽然OpenGL也是重要的一部分,但对于追求极致性能和最新技术的研究者而言,DirectX 12和Vulkan提供的更底层的硬件访问能力,以及由此带来的巨大性能提升潜力,是研究的重点。我期望书中能够详细阐述这些API的架构设计,特别是其在多线程和异步计算方面的优势。例如,DirectX 12引入的命令列表(Command List)和CPU-GPU同步机制,以及Vulkan的管线状态对象(Pipeline State Object)和提交(Submission)模型,这些都是实现高性能渲染的关键。我希望书中能够提供关于如何有效地管理GPU资源,如纹理、顶点缓冲、常量缓冲等的最佳实践,以及如何利用GPU计算(Compute Shader)来处理一些非图形渲染的任务,比如物理模拟、粒子系统或者AI计算。此外,书中对于一些高级的渲染技术,如延迟渲染(Deferred Rendering)、延迟着色(Deferred Shading)、级联阴影贴图(Cascaded Shadow Maps)、屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)、屏幕空间反射(SSR)以及全局光照(Global Illumination)技术的讲解,也将是我评判这本书价值的重要标准。一本能够触及这些前沿技术并提供深入剖析的书籍,无疑对我的研究将大有裨益。

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我是一名自由职业者,主要从事与3D内容创作相关的项目,比如VR/AR应用开发和3D可视化。《精通Windows 3D图形编程》这本书,从书名上看,似乎能为我提供一种更加直接和底层的控制能力,让我能够摆脱对某些高级引擎的依赖,实现更具个性化的功能。我非常希望书中能详细讲解如何利用DirectX或OpenGL API直接创建和管理顶点缓冲(Vertex Buffer)、索引缓冲(Index Buffer)、纹理缓冲(Texture Buffer)等GPU资源,以及如何构建和管理图形渲染管线(Graphics Pipeline)。我对于着色器(Shader)的编写非常感兴趣,特别是HLSL或GLSL语言,我希望书中能提供丰富的示例,讲解如何编写顶点着色器(Vertex Shader)来处理模型变换和顶点属性,以及如何编写像素着色器(Pixel Shader)来计算每个像素的最终颜色,包括纹理采样、光照计算、后期处理效果等。如果书中能介绍如何实现自定义的渲染技术,例如非真实感渲染(Non-Photorealistic Rendering, NPR)或者卡通着色(Cel Shading),那将对我非常有启发。此外,对于VR/AR应用开发而言,立体渲染(Stereoscopic Rendering)和头戴显示器(HMD)的集成是关键,我希望书中能提及相关的技术和实现方法。这本书给我一种“掌控全局”的感觉,我希望它能赋予我更强大的能力,让我能够按照自己的想法去实现各种独特的3D视觉效果和交互体验。

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作为一名有一定C++编程基础,但对3D图形编程知之甚少的开发者,我一直渴望找到一本能够系统性地引导我进入这个领域的书籍。《精通Windows 3D图形编程》这个书名,直接击中了我的痛点,也点燃了我学习的热情。我希望这本书不仅仅是API的罗列和示例代码的堆砌,而是能够深入浅出地解释3D图形管线的各个阶段,从模型的加载、顶点数据的处理、到光栅化、像素着色,每一个环节都至关重要。我特别期待书中能够详细阐述齐次坐标、矩阵变换(平移、旋转、缩放)是如何在三维空间中工作的,以及它们是如何与相机视角结合,最终呈现在屏幕上的。光照模型,如漫反射、镜面反射、环境光,以及更复杂的BRDF(双向反射分布函数)的实现细节,是我非常感兴趣的部分。我希望书中能通过清晰的数学公式推导和直观的图示,帮助我理解这些概念,并能够用代码将其实现。材质的定义和纹理的应用,也是3D图形中不可或缺的一环,书中对纹理映射的原理,如UV坐标的含义,以及如何应用各种类型的纹理(漫反射贴图、法线贴图、高光贴图等)来增强模型的细节和真实感,进行深入的讲解,将是极为宝贵的。我同时也关注书中对于着色器(Shader)的介绍,特别是HLSL(High-Level Shading Language)的语法和常用函数,以及如何编写顶点着色器和像素着色器来控制图形的渲染过程,这应该是实现各种酷炫视觉效果的关键。这本书给我的感觉是,它承诺的是一次从基础原理到实际应用的全面赋能,让我能够真正理解“为什么”和“怎么做”,而不是仅仅停留在“是什么”的层面。

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我最近入手了一本名为《精通Windows 3D图形编程》的书,虽然还没来得及深入研读,但从初略翻阅的体验来看,这本书给我一种沉甸甸的厚实感,仿佛握着一本武林秘籍,里面蕴藏着通往3D图形世界的神奇法门。作为一名对计算机图形学抱有浓厚兴趣的初学者,我对于书中所描绘的那些光影交织、模型变换的奇幻景象充满了期待。我深知3D图形编程绝非易事,它涉及复杂的数学原理、精巧的算法以及对底层硬件的深刻理解。这本书的标题本身就传递了一种“精通”的决心,这让我相信,它绝非泛泛而谈的入门指南,而是会引导读者一步步深入到3D图形编程的核心,甚至触及到一些高级的优化技巧和前沿的技术。我特别关注书中对于 DirectX 和 OpenGL 的讲解,这两大图形API在Windows平台上的统治地位不言而喻,能否清晰、透彻地阐述它们的原理和用法,将直接决定这本书的价值。我希望能看到书中详细讲解如何利用这些API创建和渲染三维模型,如何实现逼真的光照和阴影效果,如何进行纹理映射,以及如何实现相机控制和场景管理。此外,书中关于性能优化和GPU编程的部分也让我倍感好奇,因为在实际的3D应用开发中,性能往往是决定成败的关键因素。我期望书中能提供一些切实可行的优化策略,例如如何合理使用顶点缓冲和索引缓冲,如何进行着色器优化,甚至可能涉及一些并行计算的技巧,以应对日益增长的图形处理需求。总而言之,这本书给我一种“硬核”的感觉,预示着一段充满挑战但也收获颇丰的学习旅程即将展开。

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