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页数:205

译者:

出版时间:2009-5

价格:29.80元

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isbn号码:9787560144306

丛书系列:

图书标签:

• 自我提升
• 习惯养成
• 个人成长
• 效率提升
• 时间管理
• 积极心理学
• 学习方法
• 目标设定
• 每日进步
• 行动力

《光影流转：光线追踪技术深度解析》 图书简介 这是一本深入探讨现代计算机图形学核心技术——光线追踪（Ray Tracing）的权威著作。本书旨在为图形学研究者、资深开发者以及对实时渲染抱有浓厚兴趣的工程师提供一套全面、深入且实用的技术路线图。我们不满足于停留在表面概念的介绍，而是致力于剖析光线追踪算法从数学基础到硬件加速实现的每一个关键环节。 第一部分：光线追踪的理论基石与历史回溯 本部分将带领读者追溯光线追踪技术自上世纪七十年代诞生以来的发展脉络。我们将详细阐述其与传统扫描线渲染方法的根本差异，重点分析光线在三维空间中的传播模型。 1.1 几何光学基础与蒙特卡洛方法： 我们将从菲涅尔方程、斯涅尔定律等经典光学原理出发，建立光线与物体表面交互的数学模型。随后，深入探讨如何利用蒙特卡洛积分方法来求解渲染方程，这是实现逼真光照效果的理论核心。书中将详细推导标准渲染方程，并解释为什么采样是渲染效率和质量平衡的关键。 1.2 核心数学工具箱： 读者将学习到在光线追踪中至关重要的数学工具，包括但不限于：齐次坐标变换、四元数在旋转处理中的应用、以及如何高效地构建和求解线性方程组以确定光线与复杂几何体的交点。特别地，我们对双向反射分布函数（BRDF）和双向散射分布函数（BSDF）进行了详尽的分类和建模，涵盖了 Lambertian、Phong、Blinn-Phong 模型，并引入了更先进的微上面模型，如 Cook-Torrance 和 GGX，解释它们如何精确模拟金属和非金属表面的微观反射特性。 第二部分：加速结构与高效求交 光线追踪的计算复杂度极高，没有高效的空间划分结构，实时或准实时渲染几乎是不可能实现的。本部分聚焦于如何通过组织场景数据来极大地加速光线与场景中海量几何体的求交测试。 2.1 层次化包围盒（BVH）的构建与遍历： BVH 被认为是现代光线追踪中最常用且性能最优的空间加速结构。我们将详细阐述构建 BVH 的各种策略，包括自顶向下（Top-Down）的 SAH（Surface Area Heuristic，表面积启发式）优化构建法，以及针对动态场景的增量式更新方法。书中提供了详细的遍历算法伪代码，并分析了不同遍历顺序对缓存命中率的影响。 2.2 空间划分的其他方法： 虽然 BVH 占据主导地位，但本书也会对比分析其他重要的空间划分结构，例如 K-D 树（K-Dimensional Tree）和八叉树（Octree）。我们会分析它们在特定场景（如稀疏场景或层次化结构清晰的场景）下的适用性及性能瓶颈。 2.3 高性能光线-几何求交： 求交是光线追踪中最频繁的操作。本书提供了针对三角形、球面、以及通过隐式曲面（如 CSG 构造的物体）的快速求交算法实现细节。特别强调了 SIMD 优化技巧，如何利用现代 CPU 的向量指令集并行处理多条光线。 第三部分：高级渲染技术与物理真实感 本部分深入探讨如何利用光线追踪实现超越传统光栅化的复杂光照现象，从而达到照片级的真实感。 3.1 全局光照的实现： 我们将超越一次反射的直接光照模型，着重讲解如何实现路径追踪（Path Tracing）——一种强大的蒙特卡洛方法。内容覆盖焦散（Caustics）的生成、次表面散射（Subsurface Scattering）的近似解法，以及环境光遮蔽（Ambient Occlusion）和屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）在光追框架中的集成与优化。 3.2 软阴影与半影： 真实世界的阴影具有过渡区域（半影）。本书详细解释了如何通过增加采样点数量和引入阴影点（Shadow Ray）来模拟 V-Ray 或 Arnold 等专业渲染器中的高品质软阴影效果。 3.3 焦散与体积光照： 如何准确模拟光线穿过玻璃、水面等折射介质产生的复杂光斑（焦散）是本书的难点和重点。同时，对于烟雾、云层等体积效果，我们将介绍体积渲染（Volume Rendering）的原理，以及如何将体积光线步进（Volume Ray Marching）融入到路径追踪框架中。 第四部分：硬件加速与实时光线追踪 现代图形革命的关键在于硬件对光线追踪的支持。本部分将聚焦于实时渲染的实现，特别是面向 NVIDIA RTX 和 AMD RDNA 架构的优化。 4.1 RT Core 架构解析： 深入剖析现代 GPU 中专用的光线追踪核心（RT Core）的工作原理，包括它们如何加速 BVH 遍历和光线-三角形求交操作。读者将了解如何通过 Shader Model 6.0+ 的新指令集来编写高效的光线追踪着色器。 4.2 降噪与时域重投影： 实时路径追踪（如 DXR 或 Vulkan RT）固有的噪声问题是其实用化的最大障碍。本书详尽介绍了降噪技术，从简单的 A-Trous 滤波到深度学习驱动的降噪器（如 ReLAX、NVIDIA DLSS 3 中的光线重建技术）。我们会分析如何利用时间信息（Temporal Reprojection）和运动向量来稳定画面，减少闪烁。 4.3 混合渲染管线： 实时应用中，光线追踪通常与传统光栅化技术混合使用。本书探讨了如何智能地在两者之间分配工作负载，例如，使用光栅化渲染基础几何体和纹理，而仅对反射、阴影等复杂光照效果使用光线追踪，以实现性能与质量的最佳平衡。 本书不仅提供了丰富的理论背景，更注重工程实践，包含了大量 C++ 伪代码和性能分析案例，是构建、优化和理解下一代图形渲染引擎的必备参考书。

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与其他同类书籍相比，这本书最显著的优势在于其极强的“可操作性与可回溯性”的完美结合。许多书籍的实用技巧在实际操作中往往难以落地，或者需要极高的自律基础才能启动，但这本书则非常巧妙地规避了这一点。它在介绍任何一个技巧时，都会附带一个“新手友好模式”和“进阶挑战模式”，读者可以根据自己当前的状态自由选择切入点。更难能可贵的是，作者在行文中反复强调了“回顾与调整”的重要性，这使得整本书变成了一个可以伴随人成长的动态系统，而不是一本静态的指南。我最近做了一个小实验，就是根据书中建议，每周固定拿出半小时来回顾过去一周的“小进步”，并标记出哪些方法有效，哪些需要微调。这个简单的回顾过程，极大地增强了我对自身进步的感知度，让我不再轻易地陷入“我好像什么都没做成”的自我怀疑中。这种持续性的反馈机制，是这本书最宝贵的财富，它教会我的，是如何成为自己进步过程中的最佳观察者和调整者。

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这本书的封面设计实在是太抓眼球了，那种简约而不失力量感的排版，一下子就吸引了我。我通常不太容易被那些花里胡哨的封面打动，但这个设计，它给我的感觉就像是清晨第一缕阳光，带着一种令人安心的希望感。拿在手里沉甸甸的，纸张的质感也相当不错，摸上去很舒服，这让我对里面的内容充满了期待。我一直觉得，一本书的“外衣”其实是它和世界交流的第一张名片，这本《每天进步一点点》显然做到了这一点，它传递出一种低调的、务实的、鼓励人心的信号，而不是那种浮夸的成功学口号。我记得我是在一个很偶然的机会下看到它的，当时我正处于一个有点迷茫的阶段，正是需要这种能让人静下心来，慢慢探索内在力量的书籍。翻开扉页，作者引用的那句格言，一下子就击中了我的内心深处，那种感觉就像是突然找到了一个可以并肩前行，一起面对生活挑战的伙伴。这本书的整体氛围，从一开始就设定了一个非常积极向上的基调，让人忍不住想立刻沉浸进去，去探索它究竟能带给我什么样的启发。

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这本书的结构设计，仿佛是一座精心搭建的阶梯，层层递进，引导着读者的心智不断向上攀升。最开始的部分，着重于“心态的重塑和基础环境的搭建”，像是为地基做加固；中间部分则深入到“具体技能和时间管理的精细化操作”，这部分的内容详实到让我不得不停下来做笔记；而最令人称道的是它最后一部分的处理方式——它将目光投向了“长远的愿景构建与内在驱动力的挖掘”。这部分的内容具有极强的哲学思辨性，它提醒读者，进步的最终目的不是为了追逐外在的赞许，而是为了实现更深层次的自我和解与价值实现。我个人非常欣赏这种从“术”（方法）到“道”（理念）的过渡，它确保了读者在掌握了工具之后，不会因为缺乏清晰的方向感而再次迷失。阅读到最后，我感觉自己不只是获得了一本“工具书”，更像完成了一次深入的自我对话和精神洗礼，眼前的世界似乎都变得清晰明亮了一些。

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这本书的叙事节奏把握得极其到位，丝毫没有拖沓感，但又留足了让你思考和消化的空间。它不像某些励志书籍那样，一上来就用密集的理论和口号轰炸你，让你感到压力山大，反而更像是一位经验丰富的前辈，在你耳边轻声细语地分享他的心得体会。特别是书中关于“微习惯养成”的那几个章节，作者的论述简直是教科书级别的清晰和实用。他没有停留在空泛的“坚持”上，而是深入剖析了习惯形成的神经科学基础，并提供了一套可以立刻在生活中落地的操作步骤。我尝试着按照书中的方法调整了我早上冥想的时间安排，原本觉得不可能完成的任务，在拆解成几个微小到几乎可以忽略不计的步骤后，竟然奇迹般地坚持了下来。这种“小胜利”的积累，带来的自信心提升是指数级的，让我深刻体会到，真正的改变往往来自于那些不起眼的日常积累，而不是某一次惊天动地的壮举。文字的运用也极为精炼，没有一句废话，每一个词语都像是经过千锤百炼才最终被留下，读起来酣畅淋漓，效率极高。

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让我印象最为深刻的，是作者在探讨“面对失败与挫折”时所展现出的那种深刻的人文关怀。这本书并没有将成功描绘成一条笔直向上的单行道，而是坦诚地展示了过程中必然会遭遇的泥泞和反复。在讨论如何从一次重大的项目失败中走出来时，作者并没有急于提供“如何快速修复”的万能药方，而是花了大篇幅去描述“允许自己哀悼损失”的重要性。这种对人性脆弱面的尊重，让我感到非常真实和治愈。我常常觉得，市面上很多书籍过于推崇“快速复原”的“超人”形象，让人在跌倒后产生二次内疚感。而这本书提供了一种更健康的视角：承认痛苦，理解它，然后才能带着更坚韧的姿态重新站起来。书中的案例分析也很有趣，它们往往不是来自那些光鲜亮丽的商界精英，而是更多地聚焦于普通人在职场、学习和人际关系中遇到的真实困境，这让我的代入感极强，仿佛作者就是在为我量身定制这本指南。

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