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出版者:

作者:Lockman, Darcy

出品人:

页数:48

译者:

出版时间:2000-9

价格:100.00元

装帧:

isbn号码:9780761410485

丛书系列:

图书标签:

• 电脑动画
• 卡通形象
• 动画制作
• CG动画
• 角色设计
• 建模
• 渲染
• 动画原理
• 数字艺术
• 视觉特效

数字光影的魔法：解析现代影视特效与虚拟现实构建 《数字光影的魔法：解析现代影视特效与虚拟现实构建》 是一部深入探索当代数字媒体技术、特别是视觉特效（VFX）和沉浸式体验（如VR/AR）构建原理的专业著作。本书旨在为影视制作、游戏开发、建筑可视化以及互动媒体领域的从业者和高端爱好者提供一套全面且深入的技术图景和实践指导，探讨如何将无形的创意转化为可感知的数字现实。 全书结构清晰，共分为六大部分，每一部分都聚焦于数字内容生产流程中的关键环节，从底层的数据采集与处理，到上层的艺术表现与实时渲染。 --- 第一部分：数字几何与基础建模的奥秘 本部分着重于构建虚拟世界的基石——三维几何体的创建与表达。我们不再仅仅关注“如何使用软件建模”，而是深入探讨其背后的数学原理和效率考量。 核心内容包括： 拓扑结构与多边形预算的艺术： 详细剖析了四边形网格（Quad-based topology）相对于三角网格的优势，特别是在曲面细分（Subdivision Surface）和形变动画中的应用。探讨了不同应用场景（如近景特写、远景环境）下的多边形密度控制策略，以平衡视觉质量与渲染性能。 参数化建模与程序化生成： 介绍了基于节点和规则的建模方法，如使用 Houdini 或 Grasshopper 等工具，实现复杂、可迭代的结构生成，例如城市景观、有机纹理或复杂的机械装置。内容涵盖L-Systems、Voronoi图和基于SDF（Signed Distance Field）的建模技术。 高精度数据采集与逆向工程： 深入讲解了三维扫描技术（如结构光、激光雷达）的工作原理，以及如何将物理世界的扫描数据转化为可用于动画和渲染的数字资产。重点讨论了点云数据的清理、网格重建（Mesh Reconstruction）和法线重建的流程与挑战。 --- 第二部分：材质、纹理与光照的物理真实性 虚拟世界的生命力很大程度上取决于其材质的逼真程度。第二部分将读者带入材质科学与光影交互的核心领域，强调基于物理的渲染（PBR） 标准的实践应用。 核心内容包括： PBR工作流程的深入解析： 详尽阐述了金属度（Metallic）、粗糙度（Roughness）、高光（Specular）、基础色（Base Color）等核心贴图的物理意义，以及它们在不同渲染引擎（如Unreal Engine的Epic Standard Shader或Arnold的Standard Surface）中的正确配置。 高级纹理创作技术： 超越简单的色彩绘制，本章探讨了如何利用程序化纹理（如Substance Designer）创建具有深度、磨损和历史感的表面细节。涵盖了诸如混合（Blended）、分层（Layered）材质的构建方法，以及如何利用法线贴图和位移贴图来模拟微观几何细节。 全局光照（GI）与高级着色器： 讨论了蒙特卡洛路径追踪（Path Tracing）和光子贴图（Photon Mapping）等全局光照算法的原理及其在离线渲染中的应用。同时，介绍了次表面散射（SSS）在模拟皮肤、蜡和玉石等半透明材料时的关键技术，以及各向异性（Anisotropy）在处理拉丝金属或布料纤维时的重要性。 --- 第三部分：动态模拟与物理世界重现 本部分是关于让数字内容“动起来”的关键技术，专注于如何利用计算机模拟真实世界的物理规律，实现流畅且可控的动态效果。 核心内容包括： 流体动力学模拟（CFD）： 详述了拉格朗日法（Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH）和欧拉法（Grid-based Eulerian）在模拟水体、火焰、烟雾时的技术差异与适用场景。特别关注如何优化模拟缓存和交互性，以满足实时的视觉反馈需求。 刚体与软体动力学： 介绍了碰撞检测算法（如GJK算法）的基础，以及如何通过约束（Constraints）控制多个刚体之间的相互作用。对于布料和毛发模拟，重点分析了有限元方法（FEM）在处理复杂形变和张力时的计算优化。 粒子系统与破坏效果（RBD）： 探讨了基于事件的粒子发射与管理，以及如何设计粒子发射器以模拟烟尘、火花等次要元素。在刚体动力学（RBD）方面，详细介绍了预破碎（Pre-fracturing）技术和胶水约束（Glue Constraints）在创建大规模、可控建筑破坏场景中的应用。 --- 第四部分：角色动画的表演科学 角色是叙事的核心，本部分聚焦于赋予角色生命的技术，从骨骼绑定到运动捕捉的后期处理，力求实现超越“机械运动”的表演深度。 核心内容包括： 先进的骨骼绑定与控制器设计： 探讨了肌肉解算器（Muscle Solvers）在模拟解剖学运动中的应用，以及如何利用IK/FK混合系统、全身运动控制器（如全身约束系统）来提高动画师的工作效率和结果的自然度。 运动捕捉（Mocap）的数据清理与驱动： 详细分析了运动捕捉数据的噪声来源（如漂移、遮挡），以及如何使用滤波器（如卡尔曼滤波）进行数据修复。重点讲解了如何将捕捉数据映射到自定义角色骨架上（Retargeting）的技术细节。 面部表情与唇形同步（Facial Rigging & FACS）： 深入剖析了基于混合变形（Blend Shapes/Morph Targets）和骨骼驱动的面部绑定系统。讨论了如何利用 FACS（Facial Action Coding System）对表情进行系统化管理和动画控制。 --- 第五部分：实时渲染与虚拟现实的互动前沿 随着游戏引擎技术（如Unreal Engine 5和Unity HDRP）的成熟，实时渲染已成为影视制作的新范式。本部分专注于实时环境下的性能优化与沉浸式体验的构建。 核心内容包括： 现代实时渲染管线（Rendering Pipeline）： 详细剖析了延迟渲染（Deferred Shading）与前向渲染（Forward Rendering）的优劣，以及延迟光照（Clustered Forward Rendering）在处理大量光源时的优势。 虚拟几何与细节管理： 重点介绍Lumen（UE5）和 Nanite 等技术背后的几何体流式传输和虚拟化技术，如何实现在极高多边形数量下的高效渲染。讨论了LOD（Level of Detail）系统的自动化管理。 VR/AR环境下的性能预算与延迟优化： 探讨了为确保用户舒适度，必须满足的低延迟（<20ms）要求。涵盖了注视点渲染（Foveated Rendering）、单目渲染优化以及渲染剔除（Culling）策略在沉浸式应用中的特殊要求。 --- 第六部分：合成、色彩管理与后期流程整合 最后一部分关注数字素材如何被统一、调色并交付最终的影片成品，这是将所有特效元素融合成一个和谐画面的关键步骤。 核心内容包括： 线性工作流程与色彩空间管理（Color Space Management）： 强调了从采集到显示的完整线性工作流程的重要性。解释了ACES（Academy Color Encoding System）标准在电影制作中的应用，以及如何正确处理SDR、HDR和不同色域（如Rec.709, DCI-P3）之间的色彩转换，避免色彩断裂。 深度合成技术（Compositing）： 不仅限于绿屏抠像，本章深入讲解了高动态范围（HDR）图像的合成、运动矢量（Motion Vectors）的重投影应用、深度通道（Z-Depth）在后期景深调整中的妙用，以及3D渲染层与2D元素的无缝融合。 数据管道与资产管理（Pipeline & Asset Management）： 提供了构建大型项目的生产流程蓝图，讨论了版本控制、自动化任务调度（如使用 ShotGrid/Ftrack）以及数据存储的最佳实践，确保数TB级的资产在团队间的安全与高效流转。 --- 本书特色： 本书摒弃了对单一软件界面的浅尝辄止，而是聚焦于跨平台、跨软件通用的底层原理和技术哲学。通过大量的案例分析和算法说明，它旨在培养读者在面对新技术迭代时，仍能迅速理解其核心机制的能力，真正成为数字光影魔法的驾驭者。

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