Computer Graphics for Java Programmers

Computer Graphics for Java Programmers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Wiley
作者:Leen Ammeraal
出品人:
页数:282
译者:
出版时间:1998-04-01
价格:USD 75.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780471981428
丛书系列:
图书标签:
  • Java
  • 计算机图形学
  • 图形编程
  • OpenGL
  • 2D图形
  • 3D图形
  • 游戏开发
  • 可视化
  • 算法
  • 图形渲染
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具体描述

Computer Graphics/CAD Computer Graphics for Java Programmers Leen Ammeraal Many great visual effects can be achieved in computer graphics for which a fundamental understanding of the underlying mathematical concepts - and a knowledge of how they can be implemented in a particular programming language - is essential. Computer Graphics for Java Programmers is a good place to start for those with a little experience of Java who wish to create and manipulate 2D and 3D graphical objects. Two-dimensional subjects discussed include logical coordinates, triangulation of polygons and both Bezier and B-spline curve fitting. There is also a chapter about transformations, culminating in a useful Java class for 3D rotations about an arbitrary axis. The perspective representation of 3D solid objects is discussed in detail, including efficient algorithms for hidden-face and hidden-line elimination. These and many other algorithms are accompanied by complete, ready-to-run Java programs which can be downloaded from the accompanying website. "Frank Gehry has used computer graphics on several buildings, most notably the new Guggenheim Museum at Bilbao, to create new visual languages and control the design and the cost of production. Starting design with sketches and models, he then used computer graphics to translate the curved fractal forms into exact dimensions which can be used by contractors. This means wastage of steel and stone can be kept to a minimum and the new, curved architecture can be almost the same cost as a repetitive, right angled building. Furthermore, visual refinements and sculptural qualities are reproduced with the fidelity that Gehry seeks. The computer is beginning to show its potential for facilitating creative architecture at the highest level." Charles Jencks, Writer

好的,以下是一份为一本名为《Computer Graphics for Java Programmers》的书籍撰写的、内容详尽且不包含该书具体内容的简介: --- 《三维世界建模与渲染:面向 C++ 开发者的实践指南》 简介 在当今数字娱乐、科学可视化和工程模拟领域,三维图形技术无疑占据着核心地位。从电影特效到复杂的CAD系统,再到沉浸式的虚拟现实体验,对高效、可控的三维渲染管线的掌握是专业开发人员不可或缺的技能。本书《三维世界建模与渲染:面向 C++ 开发者的实践指南》旨在为那些希望深入理解现代图形学底层原理,并能够使用 C++ 语言构建高性能、可定制渲染引擎的工程师和高级爱好者提供一条清晰、深入的技术路径。 本书的重点在于从零开始构建一个功能完备的、面向现代硬件架构的渲染器。我们避开了特定图形 API(如OpenGL或Vulkan)的表层封装,转而聚焦于驱动这些API以及底层硬件运行的数学、算法和软件工程原理。 第一部分:数学基础与几何表示 任何强大的图形系统都建立在坚实的数学基础之上。本部分将系统回顾和深入探讨图形学所需的关键数学分支。我们首先会详细剖析向量代数和矩阵变换在三维空间中的应用,重点讨论齐次坐标系的引入及其在透视投影和视图变换中的核心作用。 接着,我们将深入探讨曲线和曲面的参数化表示。Bézier 曲线、B-Spline 以及 NURBS(非均匀有理B样条)将作为核心内容进行讲解。这些工具不仅是CAD和三维建模软件的基础,也是实现复杂表面渲染和动画插值的关键。我们将探讨如何在 C++ 环境下高效地实现这些几何对象的评估和求导,并讨论其在内存布局和计算效率上的权衡。 此外,光线与几何体的相交检测是光线追踪和碰撞检测的基础。本书将详细分析射线与平面、球体、三角形(特别是Möller-Trumbore 算法的优化实现)的精确和快速求交方法,并引入空间划分数据结构(如BSP 树和四叉/八叉树)的概念,为后续的高性能场景管理打下基础。 第二部分:渲染管线的构建与实现 本部分是本书的核心,我们将逐步搭建一个功能齐全的软件或硬件加速渲染管线的核心模块。 2.1 变换与视图控制: 深入讲解模型-世界、世界-观察(视图)、观察-裁剪、裁剪-屏幕的MVP 变换流水线。我们将实现一个灵活的 C++ 场景图(Scene Graph)系统,用以管理复杂的场景层级、实例实例化和变换继承,这对于处理大型场景至关重要。 2.2 经典光照模型与着色: 我们将从基础的Phong和Blinn-Phong模型开始,分析其局限性。随后,我们将引入更精确的物理渲染(PBR)的概念,重点讲解BRDF(双向反射分布函数)的理论与实践,特别是像 Cook-Torrance 这样的微上面模型,并探讨如何用 C++ 代码实现这些复杂的数学函数,使其能够适应不同的材质属性(粗糙度、金属度)。 2.3 几何处理与光栅化: 虽然现代图形学依赖GPU,但理解光栅化过程的原理至关重要。我们将实现一个高效的软件光栅化器,涵盖三角形遍历、边缘函数、Z-Buffering(深度缓冲)以及抗锯齿技术(如超采样SSAA和后处理FXAA)的原理和C++实现。 第三部分:高级渲染技术与性能优化 真正的挑战在于如何用有限的计算资源呈现出令人信服的视觉效果。本部分聚焦于提升渲染质量和速度的高级算法。 3.1 阴影技术: 阴影的准确性直接决定了场景的真实感。我们将详细对比和实现基于深度图的阴影技术——阴影贴图(Shadow Mapping),包括级联阴影贴图(CSM)用于处理远景场景的优化。此外,本书还将介绍更精确的百分比逼近式环境遮蔽(PSSA O)的概念及其在软件实现中的潜力。 3.2 纹理映射与采样: 从基础的二维纹理映射到复杂的三维纹理、体积纹理的实现。重点分析纹理坐标的重投影问题,以及如何使用Mipmapping 和各向异性过滤来减少在不同观察角度下的纹理伪影,并讨论高效的纹理缓存策略。 3.3 现代渲染范式:延迟渲染(Deferred Shading): 针对场景中大量动态光源的效率瓶颈,本书将提供一个详尽的延迟渲染管线实现指南。我们将设计 G-Buffer(几何缓冲区)的结构,并展示如何将光照计算与几何体处理解耦,从而实现数以百计光源的高效绘制。 3.4 性能剖析与多线程: 图形性能优化需要深入的系统级理解。我们将探讨CPU 瓶颈(如场景遍历、Draw Call 提交)和 GPU 瓶颈(如像素填充率、内存带宽)的诊断方法。最后,我们将介绍如何利用 C++ 的并发特性(如 `std::thread` 或 TBB 库)来并行化场景图遍历、几何体剔除(Culling)和光照计算,以充分利用多核处理器。 目标读者 本书面向有扎实 C++ 基础(熟悉面向对象设计、泛型编程和内存管理)的读者。它特别适合于: 1. 希望从底层理解游戏引擎或专业可视化软件渲染流程的开发者。 2. 计算机图形学专业的高年级本科生或研究生,需要一本侧重于工程实践和底层算法实现的参考书。 3. 正在构建自定义渲染器或需要高性能几何处理库的工程师。 通过本书的学习,读者将不仅掌握编写高性能三维图形代码的技能,更重要的是,将建立起一套独立分析和解决现代图形学挑战的系统性思维框架。我们将用纯 C++ 代码构建一个强大、可扩展的渲染框架,为读者进入专业级图形开发领域铺平道路。 ---

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的插图和图解部分,我认为是其最大的亮点之一,它们在技术阐释上起到了无可替代的作用。很多晦涩难懂的空间几何概念,一旦配上清晰的二维投影图或者三维示意图,瞬间就变得豁然开朗。我尤其赞赏作者对于光线追踪模型中那些复杂光线与物体交点计算过程的图形化处理,那些向量和法线的标注极其到位,让你一眼就能定位到关键的几何关系。比起纯文本的描述,这些精心绘制的图示极大地加速了我的理解进程,省去了我反复在脑海中构建三维模型的精力。这些图表并非简单的装饰,而是构成理解核心算法不可或缺的一部分,它们展现了一种对知识传达效率的极致追求,显示出作者对于教学辅助工具的深刻理解和运用。

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从实战应用的角度来审视这本书,它的价值在于提供了一个坚实的底层知识框架,而不是市面上流行的快速上手指南。这本书的深度意味着它要求读者具备一定的数学基础和编程经验,否则,在面对诸如齐次坐标系或者透视投影的推导时,可能会感到吃力。然而,一旦你能够跟上作者的思路,你将获得一种“知其所以然”的技能。这本书的目标群体显然不是那些只想拖拽控件做界面的初级用户,而是那些真正想深入理解图形管线,甚至希望未来能够优化渲染性能的专业人士。它为你打下的基础,是跨越不同图形API和未来技术迭代的通用知识,这才是技术书籍最核心的价值所在,它教会你思考,而不是简单地复制粘贴代码片段。

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这本书的封面设计简直是视觉享受,那种深邃的蓝色调和现代感的字体排版,立刻就给人一种专业、严谨的印象。我当初选择它,很大程度上是冲着这个包装去的,毕竟在书店里,外观往往是吸引人驻足的第一要素。拿到手里掂了掂,厚度适中,拿在手上很有分量感,感觉内容量应该很扎实。内页的纸张质量也是一流的,印刷清晰锐利,即便是复杂的代码块和图示,看起来也毫不费力,这对长时间阅读代码的程序员来说,真的是一个巨大的加分项。而且,侧边留白处理得恰到好处,方便在阅读过程中做笔记和标注,看得出出版社在细节上确实下了功夫,这种对用户体验的关注,是很多技术书籍所欠缺的。整体而言,光是这本书的物理形态,就已经值回票价了,它摆在书架上,本身就是一种对技术热爱的宣言。

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阅读体验方面,这本书的行文风格可以说是古板中带着一丝学者的严谨,完全没有那种试图用花哨的比喻来掩盖技术深度的浮夸感。作者的语气是沉稳而权威的,每一个论述都建立在坚实的理论基础之上,读起来让人感到踏实,仿佛正在接受一位经验丰富的大师的亲自指导。我特别留意了那些算法描述部分,它们被细致地分解为伪代码和步骤说明,确保了即便是对特定编程语言不那么熟悉的读者,也能迅速领会其操作流程。然而,这种严谨性也带来了一个小小的挑战:对于那些期待快速出成品效果的读者来说,可能需要更多耐心去消化那些底层细节。这本书显然更侧重于“为什么”和“如何实现底层逻辑”,而不是简单的“如何调用API”,这对于希望构建强大图形引擎的开发者来说,是无价的财富。

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我花了整整一个周末的时间来快速翻阅这本书的章节结构和目录大纲,发现它的组织逻辑简直是教科书级别的严密。作者显然对计算机图形学的知识体系有着非常深刻的理解,从基础的几何变换、光栅化流程,到后期的纹理映射和着色器基础,知识点的铺陈犹如一条精心铺就的数学阶梯,层层递进,丝毫没有突兀感。尤其欣赏它在引入新概念时,总是会先从一个直观的、容易理解的例子入手,然后再过渡到背后的数学原理和算法实现细节。这种“先感性认识,后理性认知”的教学方法,极大地降低了初学者的入门门槛。我看到目录中对“变换矩阵的组合操作”那一块的安排,简直是精妙绝伦,它没有像其他教材那样把一堆公式硬塞给你,而是巧妙地将它们拆解成若干个可独立理解的小步骤,让人在不知不觉中就掌握了核心思想。

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