Computer Graphics SRGP/SPHIGS for Macintosh

Computer Graphics SRGP/SPHIGS for Macintosh pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Addison-Wesley Professional
作者:James D. Foley
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1995-06-15
价格:USD 14.95
装帧:Map
isbn号码:9780201859935
丛书系列:
图书标签:
  • Computer Graphics
  • Macintosh
  • SRGP
  • SPHIGS
  • Programming
  • Graphics
  • Algorithms
  • Image Processing
  • 1980s
  • Retrocomputing
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具体描述

《计算图像处理与可视化技术》 内容简介 本书旨在深入探讨现代计算图像处理与可视化领域的核心理论、基础算法与前沿技术。面对当今信息爆炸时代,图像数据已成为我们理解世界、分析复杂系统和进行科学研究不可或缺的媒介。本书不仅关注理论的严谨性,更强调其实际应用价值,力求为读者构建一个从底层数学原理到高层应用实现的全景式知识体系。 全书共分为六大部分,结构清晰,层层递进。 第一部分:数字图像基础与数学建模 本部分作为全书的基石,详细介绍了数字图像的本质、表示方法以及数字化过程中的关键概念。我们从人眼视觉系统的工作原理入手,解释了图像的感知特性如何转化为可量化的数字模型。重点涵盖了采样与量化理论,分析了噪声模型(如高斯白噪声、椒盐噪声)及其对图像质量的影响。 数学基础部分尤为扎实,深入阐述了傅里叶变换(Fourier Transform)在图像处理中的核心地位,包括其在频域分析中的应用,如滤波器的设计。同时,对小波变换(Wavelet Transform)进行了详尽的介绍,阐述了其在多分辨率分析和图像压缩中的优势。线性代数在图像变换、几何校正中的应用被细致剖析,确保读者对图像操作背后的数学逻辑有深刻的理解。 第二部分:经典图像增强与复原技术 本部分专注于提升图像的视觉质量和信息的清晰度。我们将图像增强技术分为空间域和频率域两大类进行系统讲解。 在空间域,详细讨论了点运算(如灰度拉伸、阈值处理)的原理和实现,着重分析了直方图均衡化(Histogram Equalization)及其自适应变体(如CLAHE)的优劣。对于噪声抑制,本书不仅介绍了线性滤波(均值滤波、高斯滤波)的局限性,更深入探讨了非线性滤波,特别是中值滤波和边缘保持滤波(如双边滤波)的工作机制。 频率域处理则围绕傅里叶变换展开,讲解了理想低通/高通滤波器、巴特沃斯滤波器和高斯滤波器的设计与应用。图像复原部分,针对模糊问题,详细阐释了点扩散函数(PSF)的概念,并详细讲解了逆滤波、维纳滤波等经典复原算法的数学推导及其在实际应用中对噪声的敏感性处理。 第三部分:图像分割与特征提取 图像分割是机器感知和目标识别的关键前置步骤。本部分系统梳理了从传统方法到现代基于学习方法的演进。 传统分割方法包括基于阈值的技术(Otsu’s 二值化法)、区域生长、边缘检测算法(如Sobel, Canny算子)的优化及其在复杂背景下的鲁棒性分析。形态学处理(腐蚀、膨胀、开闭运算)被详细介绍,说明其在图像预处理和精细分割中的作用。 本章还引入了基于模型的方法,如主动轮廓模型(Snakes)和水平集方法,讨论了它们在处理非规则边界时的优势。对于特征提取,我们详述了纹理分析(如灰度共生矩阵GLCM)和描述符(如HOG、SIFT/SURF)的计算过程,强调如何从图像中提取出具有判别力的信息。 第四部分:三维几何基础与建模 为了迈向更高级的可视化和三维应用,本部分奠定了必要的几何学基础。内容聚焦于从二维图像到三维世界的映射关系。 首先,详细介绍了计算机图形学中的基本几何元素,包括点、线、多边形、曲面(如Bézier曲线和NURBS曲面)的数学表达。变换理论是本章的核心,包括平移、旋转、缩放等仿射变换,以及透视投影和正交投影的数学模型,理解这些变换如何通过齐次坐标实现是至关重要的。 相机模型部分,从理想相机模型到真实相机的参数标定(内参与外参),为立体视觉和三维重建提供了理论依据。本部分通过大量的矩阵运算实例,帮助读者掌握三维数据的组织和操作。 第五部分:高级可视化技术与渲染管线 本部分将理论知识应用于构建逼真的视觉体验。我们详细剖析了计算机图形学的核心——实时渲染管线。 渲染基础部分讲解了光栅化技术,包括扫描线算法、深度缓冲(Z-buffering)的应用。关于光照模型,全面介绍了环境光、漫反射(Lambertian)和镜面反射(Phong/Blinn-Phong模型),并探讨了更高级的全局光照概念,如辐射度(Radiosity)和光线追踪(Ray Tracing)的基本原理。 纹理映射、细节增强技术(如法线贴图、凹凸贴图)的实现方法被清晰阐述。此外,本书还涵盖了多边形网格处理,如LOD(细节层次)的生成,以及先进的抗锯齿技术,以确保最终图像的视觉质量。 第六部分:数据可视化与信息呈现 最后一部分关注如何将抽象的数据转化为直观的视觉形式,这是科学计算和数据分析的关键环节。 内容从基础的可视化类型开始,包括标量数据(颜色映射、等值面)、矢量数据(流线、切片)和张量数据的可视化方法。我们探讨了体积渲染(Volume Rendering)的技术,如光线投射法(Ray Casting)和最大值强度投影(MIP),这些技术在医学成像(如CT/MRI)中应用极为广泛。 交互性在现代可视化中的重要性不容忽视,本书最后讨论了如何设计有效的用户交互界面,以支持对复杂数据集的探索性分析,包括动态查询、视角切换和数据切片操作的设计原则。 目标读者 本书内容全面且深入,适合计算机科学、电子工程、信息技术、生物医学工程等相关专业的高年级本科生、研究生,以及从事计算机图形学、图像处理、虚拟现实和数据可视化领域的研究人员和工程师作为核心教材或参考手册。对希望系统掌握现代图像计算技术的专业人士而言,本书提供了坚实的理论基础和实用的技术指导。

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我最近抽时间阅读了这本书中关于“跨平台图形开发在Macintosh上的实践”的章节,它为我理解SRGP和SPHIGS库在Macintosh平台上的独特性以及与其他平台的兼容性提供了重要的参考。我之前一直认为图形编程在不同操作系统之间存在巨大的鸿沟,但这本书的讲解让我看到了在Macintosh平台上进行高效跨平台开发的可能性。书中详细介绍了SRGP和SPHIGS库如何利用Macintosh原生API(如Metal或OpenGL)来实现高性能的图形渲染,同时也探讨了如何通过一些中间层或抽象库,将为其他平台(如Windows或Linux)编写的图形代码移植到Macintosh上来。演示程序中的“通用渲染引擎范例”就很好地说明了这一点,它展示了一个可以同时在Macintosh和Windows上运行的图形应用,并且在Macintosh平台上依然能够获得出色的性能表现。SRGP库作为核心的图形处理模块,其设计上的灵活性使得它能够更容易地适应不同的渲染后端。而SPHIGS库则提供了对Macintosh图形硬件特性的深度利用,确保了在Macintosh平台上的最佳性能。书中对跨平台兼容性设计原则的阐述,例如如何避免使用平台特定的API、如何进行有效的抽象层设计等,都给我留下了深刻的印象。这不仅仅是一本书籍,更是一份关于如何在Macintosh平台上实现强大图形功能的实践指南,它为那些希望将自己的图形开发项目推广到更广泛用户群体的开发者,提供了宝贵的思路和方法。

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这本书中关于“复杂几何体建模与编辑”的章节,着实让我看到了SRGP库在处理精细化图形操作上的深厚功底。我一直对如何高效地生成和修改复杂的几何形状感到好奇,而这本书中的演示程序,尤其是那个名为“自由曲面编辑器”的demo,给了我非常直观的答案。在这个demo中,我不仅能够创建出平滑的Bézier曲线和NURBS曲面,更重要的是,我还可以通过拖拽控制点、调整权重来实时地修改这些曲面的形状,而SRGP库能够迅速地根据我的修改更新渲染结果,这其中的计算量和渲染效率让我感到非常震撼。书本中关于曲面参数化、控制点插值以及曲面细分算法的讲解,在这个demo中得到了淋漓尽致的体现。我能够清晰地看到,SRGP库是如何将这些复杂的数学理论转化为实际可用的图形操作。例如,它演示了如何进行曲面的曲率分析,并根据曲率的大小来自动调整曲面的细分程度,从而在保证视觉效果的同时,最大限度地提高渲染效率。更让我着迷的是,书中还介绍了一些高级建模技术,比如通过布尔运算组合多个曲面,以及对模型的网格进行顶点操作和边连接的编辑。这些功能在许多专业的3D建模软件中是标配,而SRGP库竟然能够在Macintosh平台上提供如此强大和灵活的建模能力,这绝对让我对图形编程的边界有了新的认识。对于想要深入研究计算机辅助设计(CAD)或数字内容创作(DCC)领域的读者来说,这本书提供的SRGP实践经验,无疑是迈向更高层次的宝贵阶梯。

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这本书的光盘内容实在是太出乎意料了,简直是打开了一个全新的图形编程世界。我原本以为它会提供一些基础的示例代码,可能是一些简单的纹理映射或者基本的3D模型加载。但事实是,它包含了远超我预期的、高度专业化的SRGP和SPHIGS库的完整实现,以及针对Macintosh平台深度优化的演示程序。我花费了整整一个周末才勉强浏览完光盘上的所有文件,每个例子都像是一个独立的小项目,展示了其图形渲染引擎的强大能力。例如,其中一个名为“星际尘埃模拟”的程序,其粒子系统的复杂度和动态表现力令我惊叹,每一个粒子都拥有独立的物理属性和交互逻辑,而且渲染流畅度极高,即便是在我并不算顶尖的MacBook Pro上也几乎没有卡顿。光盘还附带了详细的API文档和一些原理性的解释,虽然有些地方对于初学者来说可能稍显晦涩,但对于有一定图形学基础的读者来说,简直是如获至宝。我尤其喜欢其中关于光照模型的部分,它演示了多种复杂的光照算法,比如全局光照的近似计算,以及次表面散射的效果,这在很多商业软件中都难以见到如此直观和易于理解的演示。更让我惊喜的是,书中还探讨了一些关于硬件加速的底层实现,虽然我目前还没有能力去深入研究,但光是看到这些代码,就足以让我对Macintosh平台上高性能图形渲染的可能性有了更深的认识。总而言之,这本书光盘的价值远超其本身的书本部分,它提供了一个深入学习和实践Macintosh图形编程的绝佳平台,甚至可以作为独立的研究项目来展开。

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我最近深入研究了这本书中关于“游戏开发中的图形渲染管线”的内容,特别是其如何利用SRGP和SPHIGS库在Macintosh平台上构建高性能的2D/3D游戏引擎。这部分的内容,简直是为游戏开发者量身定做的宝库。书中详尽地解释了从顶点着色器到像素着色器,再到后处理效果的整个渲染流程,并通过实际的演示程序,将理论知识化为可操作的代码。我下载并运行了那个名为“3D射击游戏原型”的demo,其图形表现力之强,令我惊叹。无论是场景的细节、角色的模型、还是光照和阴影的效果,都达到了相当高的水准,而且运行起来非常流畅,几乎感受不到任何卡顿。SRGP库在处理大量的多边形模型、纹理加载以及骨骼动画方面展现出了非凡的效率。而SPHIGS库更是将图形管线的效率发挥到了极致,它不仅负责高效的几何体绘制,还在纹理管理、材质渲染以及后期处理方面提供了强大的支持。书本中关于纹理压缩、Mipmap生成、以及视锥体剔除等优化技术的讲解,在这个demo中得到了完美的实践。我尤其欣赏书中对Shader编程的介绍,通过GLSL(OpenGL Shading Language)的示例,我能够清晰地理解如何编写自定义的着色器来控制材质的外观和光照效果。这对于想要深入了解游戏引擎底层渲染技术的开发者来说,绝对是不可多得的学习资料。这本书不仅提供了构建游戏图形引擎的框架,更重要的是它教会了读者如何去思考和实现高效的图形渲染,从而在Macintosh平台上打造出令人惊艳的游戏体验。

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在深入阅读了这本书中关于“虚拟现实环境构建”这一章节后,我不得不说,它对SPHIGS库在构建沉浸式三维场景方面的阐述,给我带来了前所未有的启发。书本部分虽然对理论进行了详细的讲解,但真正让我眼前一亮的是与之配套的演示程序。书中提到的“室内漫游”和“建筑可视化”的示例,简直是SPHIGS库强大场景管理和交互能力的活生生证明。我尝试运行了“室内漫游”的demo,通过键盘和鼠标的简单操作,我能够以第一人称视角在逼真的三维房间内自由穿梭,墙壁的纹理、家具的细节、甚至窗外的光影变化都处理得相当到位,几乎可以以假乱真。SPHIGS库在这里扮演了核心角色,它不仅仅是负责绘制模型,更重要的是它提供了一整套完善的场景图管理机制,包括层级结构、节点变换、以及视图投影等。通过对这个demo的分析,我能够清晰地理解SPHIGS是如何高效地组织和渲染庞大的场景数据,尤其是在处理大量的几何体和复杂的材质时,其性能依然保持得相当出色。书本中的解释,例如关于视锥体剔除和细节层次(LOD)技术的应用,在demo中得到了完美的验证。我还能看到它是如何处理用户输入的,并将视角和交互事件映射到场景的动态变化上,这一切都显得那么自然和流畅。对于任何希望在Macintosh平台上开发交互式三维应用,特别是那些对VR/AR领域感兴趣的开发者来说,这本书提供的SPHIGS实践指导,绝对是不可多得的宝藏,它让你能够从理论走向实际,用代码构建出真正令人惊叹的三维世界。

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这本书的“动画系统设计与实现”部分,绝对是让我对Macintosh平台上的实时动画技术有了全新的认识。我之前认为制作高质量的动画通常需要依赖大型专业的软件,但书中关于SRGP库在骨骼动画、粒子动画和物理仿真动画的演示程序,彻底颠覆了我的认知。例如,那个名为“角色蒙皮与绑定”的demo,让我看到了如何将一个3D模型与骨骼系统绑定,并通过调整骨骼的运动来驱动模型的形变,从而实现逼真的角色动画。书本中对蒙皮算法、骨骼层级结构、以及插值函数在动画中的应用讲解,在这个demo中得到了清晰的展示。我能够通过简单的界面来创建和编辑骨骼,然后将模型顶点与骨骼进行权重绑定,最后通过拖拽骨骼来预览动画效果。这其中的计算和渲染流程,SRGP库都处理得非常高效。另一个令我印象深刻的是“粒子系统动力学模拟”的demo,它展示了如何使用SRGP库来模拟烟雾、火焰、水流等各种复杂的粒子特效,并且这些粒子都遵循一定的物理规律进行运动和交互,例如重力、碰撞、以及流体动力学的影响。SPHIGS库在这里显然扮演了至关重要的角色,它能够高效地管理和渲染成千上万的粒子,并确保动画的流畅性。这本书不仅教你如何制作动画,更重要的是它让你理解了动画背后的原理和技术,以及如何在Macintosh平台上利用SRGP和SPHIGS库构建强大的动画引擎。

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这本书在“用户界面(UI)的3D化与交互设计”方面所探讨的内容,让我对Macintosh平台上图形界面的未来充满了想象。我一直认为传统的UI设计虽然成熟,但在某些场景下,3D化的UI能够提供更丰富的信息表达和更直观的交互体验。而本书中的演示程序,比如“虚拟控制面板”和“3D场景交互式菜单”,让我看到了SRGP和SPHIGS库在这方面的巨大潜力。我尝试运行了“虚拟控制面板”的demo,它模拟了一个由多个3D按钮、滑块和指示器组成的控制台,用户可以通过鼠标进行点击、拖拽等操作,来控制虚拟设备的参数。整个界面不仅视觉效果逼真,而且交互反馈及时而流畅。SRGP库在创建这些3DUI元素、处理它们的几何形状和纹理方面表现出色。而SPHIGS库则负责将这些3DUI元素整合到场景中,并处理用户输入与UI元素的交互事件。书本中对3D拾取(Picking)技术、UI布局在3D空间中的管理,以及动态材质的实现等方面的讲解,在这个demo中得到了生动的验证。我能够看到,SRGP库是如何将2D的UI逻辑映射到3D空间中的,并且SPHIGS库又是如何高效地进行渲染和事件处理的。更让我着迷的是“3D场景交互式菜单”的demo,它展示了如何在3D场景中嵌入具有层次结构的菜单,用户可以通过视点追踪或者手势识别等方式来触发菜单的显示和选择。这对于VR/AR应用或者一些复杂的控制软件来说,无疑是革命性的UI设计思路。

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这本书中关于“计算机图形学算法的底层优化与性能调优”的章节,简直是一场关于图形学性能工程的深度解析。我一直对为什么有些图形应用能运行得如此流畅,而有些则卡顿不已感到好奇,而这本书则为我揭示了背后的秘密。它没有停留在理论层面,而是深入到了SRGP和SPHIGS库的实际应用中,通过剖析各种性能瓶颈,并提供相应的优化策略。例如,书中对“图形渲染流水线中的优化”进行了详细的阐述,包括如何减少绘制调用(Draw Call)、如何优化顶点数据结构、以及如何合理使用纹理缓存等。演示程序中的“场景复杂度测试”和“内存占用分析”工具,让我能够直观地看到不同优化措施带来的性能提升。SPHIGS库在管理和调度图形资源方面的重要性在此得到了充分体现,它如何智能地分配显存、如何有效地进行批处理,都直接影响着最终的渲染性能。此外,书中还涉及了“CPU与GPU协同优化”的内容,探讨了如何在多核CPU和GPU之间合理分配计算任务,以达到最佳的并行处理效果。例如,在“大规模粒子系统”的demo中,我看到了SRGP库如何利用多线程来加速粒子的物理计算,而SPHIGS库则负责将计算结果高效地传输到GPU进行渲染。对于任何希望在Macintosh平台上开发高性能图形应用的开发者来说,这本书提供的性能调优实践经验,绝对是不可多得的财富。它教会你不仅仅是“如何做”,更是“如何做得更好、更快”。

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书中关于“科学可视化与数据渲染”的章节,让我第一次真正体会到图形学在科学研究中的巨大价值,以及SRGP/SPHIGS库在Macintosh平台上实现这一价值的潜力。我一直对如何将复杂的数据转化为直观易懂的图形表示感到好奇,而本书中的演示程序,例如“医学影像重建”和“流体动力学仿真可视化”,为我打开了全新的视角。我尝试运行了“医学影像重建”的demo,它能够将CT或MRI扫描得到的二维切片数据,通过SRGP库高效地处理和渲染,最终生成逼真的三维人体内部结构模型。我能够在这个三维模型中进行任意角度的观察、切片,甚至高亮显示特定的组织结构,这对于医学诊断和教学具有非凡的意义。书本中对体绘制(Volume Rendering)技术、等值面提取(Isosurface Extraction)算法的讲解,在这个demo中得到了生动的体现。SPHIGS库在这里的作用不可忽视,它负责高效地管理和渲染大量的体数据,并提供流畅的交互式探索能力。另一个让我着迷的是“流体动力学仿真可视化”的demo,它能够将复杂的流体模拟计算结果,以动态的三维图形形式展现出来,比如模拟风洞中的气流,或者海洋中的漩涡。我能够清晰地看到流体的速度、压力、密度等信息,并通过颜色和箭头来表示其运动方向和强度。SRGP库在这里显然是处理这些复杂几何体和动态数据的关键。对于那些从事科学研究、工程设计,或者任何需要将复杂数据进行可视化展示的读者来说,这本书提供的SRGP/SPHIGS实践经验,无疑是提升工作效率和拓展研究视野的利器。

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这本书的“图像处理与增强”模块,特别是针对Macintosh平台的优化,给我留下了深刻的印象。我一直认为图像处理是一门既实用又充满挑战的领域,而本书在这方面的演示程序,如“实时滤镜应用”和“图像风格迁移”,让我看到了SRGP和SPHIGS库在此方面的强大潜力。我尝试了“实时滤镜应用”的demo,通过简单的滑块操作,我可以对导入的图片应用各种经典滤镜,比如高斯模糊、边缘检测、色彩反转,甚至是一些更复杂的艺术风格滤镜,比如油画效果和素描效果。让我惊叹的是,所有这些操作都是实时完成的,而且在我的Macbook Air上运行得非常流畅,几乎没有延迟。这背后必然是SRGP库对图像处理算法的高效实现,以及SPHIGS库对图形管线的优化利用。书本中对卷积运算、色彩空间转换、以及一些基于像素操作的算法的讲解,在这个demo中得到了直观的展示。我还能看到它如何处理Alpha通道,以及如何进行图像的混合和叠加。更让我感兴趣的是“图像风格迁移”的demo,它展示了如何将一张图片的风格应用到另一张图片的内容上,这种“艺术创作”般的演示,让我不禁对SRGP库的通用性和灵活性刮目相看。它不仅仅局限于基础的图像操作,更能实现一些更具创造性的应用。对于那些在Macintosh平台上进行摄影后期、图像设计,或者对人工智能在视觉艺术中的应用感兴趣的读者来说,这本书提供的实践指导,无疑是打开新世界大门的钥匙。

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