计算机绘图（中级） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:276

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出版时间:1970-1

价格:34.00元

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isbn号码:9787560841984

丛书系列:

图书标签:

• 计算机绘图
• 图形学
• 渲染
• OpenGL
• DirectX
• CG
• HLSL
• 游戏开发
• 可视化
• 图像处理

图书名称：《计算机图形学基础》 图书简介 本书旨在为初学者提供一个全面、深入且循序渐进的计算机图形学入门指南。我们着重于构建坚实的理论基础和清晰的实践理解，涵盖了从基本的几何表示到复杂的渲染技术等核心概念。全书结构严谨，内容翔实，力求使读者能够掌握现代图形学系统的基本原理和实现方法。 第一部分：基础与几何 本部分聚焦于计算机图形学的基石——几何表示和变换。我们首先引入了二维和三维坐标系的定义与操作，详细阐述了向量代数在图形学中的应用，包括点积、叉积及其在方向、投影和面积计算中的作用。 随后，我们深入探讨了几何实体的描述方法。对于曲线和曲面，本书系统介绍了参数化表示，包括贝塞尔曲线（Bézier Curves）的数学特性、控制点的使用、以及样条（Splines）如B-样条（B-Splines）和NURBS（非均匀有理B-样条）在工业设计和真实感建模中的重要性。对于曲面，则侧重于其拓扑结构和微分几何性质的初步介绍。 核心内容在于几何变换。本书详尽讲解了平移、旋转、缩放等基本线性变换，并重点阐述了齐次坐标系（Homogeneous Coordinates）的引入如何统一所有仿射变换（Affine Transformations）。读者将学习如何通过矩阵乘法来组合复杂的变换序列，例如将物体从局部坐标系（模型空间）转换到世界坐标系，再投影到观察坐标系（视图空间）。旋转操作的表示，尤其是欧拉角（Euler Angles）的局限性以及四元数（Quaternions）在避免万向锁（Gimbal Lock）方面的优势，被进行了细致的对比和论述。 第二部分：观察与投影 本部分转向计算机如何“观看”三维世界。我们首先定义了观察模型，详细描述了摄像机模型（Camera Model）的参数设置，包括视点（Eye Position）、视线方向（Look-at Direction）、上方向（Up Vector）和视野（Field of View）。 接下来是投影技术。本书清晰区分了平行投影（Parallel Projection）和透视投影（Perspective Projection）的数学原理和应用场景。针对透视投影，我们推导了投影矩阵的构建过程，解释了近剪裁平面（Near Clipping Plane）和远剪裁平面（Far Clipping Plane）的作用，以及如何将视景体（View Frustum）裁剪并映射到规范立方体（Canonical View Volume）中。 在完成了几何变换和投影之后，光栅化（Rasterization）成为关键步骤。本书详细介绍了将连续的几何图元（点、线、三角形）转换为离散像素的过程。直线扫描转换算法，如中点画线法（Midpoint Line Algorithm），被作为基础进行分析。三角形填充算法是本节的重点，包括基于扫描线的面积交换法（Area Averaging）和重心坐标法（Barycentric Coordinates），后者在纹理映射和插值计算中展现出强大的通用性。 第三部分：颜色、光照与表面属性 要实现真实感图形，必须理解光与物质的相互作用。本部分从物理学角度切入，介绍了颜色模型，包括RGB、CMY以及人类视觉系统相关的CIE色度图。我们详细讲解了如何使用颜色空间变换来确保跨设备的颜色一致性。 光照和着色是本部分的核心。我们从局部光照模型（Local Illumination Models）入手，详尽分析了Phong光照模型的三个主要分量——环境光（Ambient）、漫反射光（Diffuse）和镜面反射光（Specular）。对不同材质属性（如粗糙度、高光指数）的参数化，如何影响最终的视觉效果，进行了深入的讨论。 为了提升渲染的真实感，本书引入了纹理映射（Texture Mapping）。我们阐述了如何使用二维图像作为表面属性的载体，包括纹理坐标的生成、线性插值以及处理纹理边界的过滤技术（如最近邻插值和双线性插值）。此外，还介绍了更高级的技术，如凹凸贴图（Bump Mapping）和法线贴图（Normal Mapping），它们如何在不改变几何形状的情况下，模拟出表面的细微起伏。 第四部分：深度与可见性 在三维场景中，物体之间的遮挡关系是决定图像真实性的关键。本部分专注于深度缓冲（Z-Buffer）技术，详细分析了其工作原理、精度要求以及在现代图形硬件中的实现机制。 我们还探讨了可见面剔除（Back-Face Culling），作为一种重要的预处理优化手段，用以避免不必要的渲染计算。对于透明或半透明物体，深度缓冲的处理存在局限性，因此，本书系统介绍了画家算法（Painter’s Algorithm）的原理，并讨论了其在处理相互遮挡时的挑战。 第五部分：高级渲染与应用概述 最后一部分将视野扩展到更现代和高性能的渲染技术。我们简要介绍了图形硬件（GPU）的架构，特别是可编程管线（Programmable Pipeline）的概念，为理解着色器编程奠定基础。 本书对延迟渲染（Deferred Shading）和前向渲染（Forward Shading）进行了比较分析，突显了延迟渲染在处理大量动态光源场景中的优势。此外，我们还初步介绍了光线追踪（Ray Tracing）的基本算法框架，包括光线与三角形的相交测试，以及反射和折射的递归计算，展示了实现真正物理精确渲染的途径。 通过本书的学习，读者将不仅能理解计算机图形学的核心算法，更能为进一步深入研究诸如实时渲染、全局光照或高级三维建模等领域打下坚实的基础。本书强调理论与实践的结合，鼓励读者将所学知识应用于实际的图形编程项目之中。

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这本书的深度和广度都超乎我的想象，它更像是一部浓缩的图形学百科全书，而不是一本简单的入门指南。我尤其欣赏作者在处理高级主题时的那种严谨态度，比如那些关于几何变换、曲线曲面构造的章节，引用了最新的研究成果，但又用极其清晰的图示和步骤来阐释背后的数学原理。我记得有一次我在处理一个复杂的场景优化问题时遇到了瓶颈，翻阅这本书的某一节，关于场景图管理和剔除算法的论述，茅塞顿开。作者不仅解释了“是什么”，更重要的是解释了“为什么会这样设计”和“在实际应用中应该如何取舍”。这种洞察力，绝对是只有经验丰富的专家才能写出来的。读完这本书，我感觉自己像是被拉高了一个层次，看待问题不再局限于表面的实现细节，而是开始关注底层逻辑和性能优化的宏观视角。这本书的附录部分也做得非常扎实，提供了大量的参考资料和进阶阅读建议，这对于希望持续深造的读者来说，简直是无价之宝。

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这本书的价值在于其极高的“可移植性”和“前瞻性”。我注意到，作者在叙述算法时，刻意避免了与特定硬件API的深度绑定，而是着重于讲解那些跨越平台和世代的图形学核心概念。这意味着，无论未来出现多么新的图形API或者硬件架构，这本书中所奠定的基础知识都是坚不可摧的。我在阅读过程中，经常能感受到作者对未来技术趋势的预判，比如对GPU并行计算能力的强调，以及对非真实感渲染（NPR）的初步探讨。这让我感觉自己不仅仅是在学习一个领域的现状，更是在为未来的技术变革打下坚实的基础。对于希望在这个行业长期发展的人来说，这种面向未来的视角是至关重要的。整本书的逻辑脉络如同一个精心规划的城市蓝图，结构宏大而细节缜密，让人不得不佩服作者的深厚功力。

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这本书的封面设计得相当有品味，那种深邃的蓝色调配上银色的字体，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里，分量感十足，让我对它充满了期待。我本来是对传统艺术比较感兴趣的，后来因为工作需要开始接触计算机辅助设计，但总觉得有些晦涩难懂。在翻阅这本书的目录时，我看到它并没有一上来就堆砌那些复杂的数学公式和晦涩的算法，而是从基础的图形学原理讲起，循序渐进地引导读者进入这个领域。特别是它对光照模型和纹理映射的讲解，那种深入浅出的叙述方式，简直是为像我这样的初学者量身定做的。我记得其中一章专门讨论了如何使用几种主流的开源库实现一个简单的实时渲染器，作者的讲解详略得当，每一步的逻辑都清晰无比。虽然我还没能完全消化完，但仅仅是阅读这些章节，就已经让我对计算机图形这个看似高深莫测的领域有了一种全新的、更具亲和力的认识。这本书的排版也很舒服，字号和行距都拿捏得恰到好处，长时间阅读也不会感到视觉疲劳，这对于一本技术类书籍来说，是非常重要的加分项。

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我是一个对代码实现细节有着近乎偏执要求的技术人员，很多图形学书籍往往在理论和代码之间存在一道鸿沟，要么理论太虚，要么代码实现得过于简陋。然而，这本书在这方面找到了一个完美的平衡点。它没有直接给出大段的C++代码，而是将核心算法的伪代码和关键的数据结构展示得淋漓尽致，并且针对每一种算法的特性，都配有非常直观的流程图。我特别喜欢它对“渲染管线”的分解讲解，它不仅仅是按照标准的流程走一遍，而是深入剖析了每个阶段可能遇到的性能陷阱和优化策略。比如，在讲到深度测试时，它甚至探讨了不同Z缓冲区的精度对最终渲染效果和性能的影响。这种对细节的极致追求，让这本书的实用价值倍增。对于那些想要自己动手搭建渲染引擎的爱好者或者工程师来说，这本书简直就是一本可以放在手边随时查阅的“施工手册”，里面的案例和思路都非常具有参考价值。

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从一个纯粹的艺术学习者的角度来看，这本书的审美价值也被低估了。虽然它是一本技术书，但作者在讲解如何创建逼真的视觉效果时，所展现出的那种对光影、色彩的敏感度，让人印象深刻。它不仅仅教你如何计算光线反射，更重要的是告诉你，在什么样的环境中，哪种计算模型最能模拟人眼的真实感受。我记得书中有几页专门对比了不同全局光照算法（比如辐射度与路径追踪）在表现特定材质，如磨砂玻璃或镜面反射时的差异，配图质量极高，对比鲜明。这种对“美学目标”的清晰界定，使得学习过程不再枯燥乏味，而是变成了一场探索如何用代码“绘画”的旅程。它拓宽了我对“创作”的理解，让我明白，顶级的计算机图形学，本身就是一种融合了科学与艺术的最高表达形式。

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