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☆☆☆☆☆

出版者:Jones & Bartlett Pub

作者:Jeffrey McConnell

出品人:

页数:720

译者:

出版时间:2005-8-18

价格:USD 149.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780763722500

丛书系列:

图书标签:

• 计算机图形学
• 数学
• OpenGL
• 非小说
• 计算机科学
• 英文原版
• 计算机图形学
• 图形学
• 渲染
• OpenGL
• DirectX
• CG
• 图像处理
• 可视化
• 游戏开发
• 三维建模

计算机图形学：超越像素的艺术与科学 《计算机图形学》 是一本深入探讨如何将数学、算法与艺术创意相结合，以生成、处理和展示视觉信息的权威性著作。本书旨在为读者构建一个从基础理论到前沿应用的完整知识体系，无论您是计算机科学专业的学生、专业图形程序员，还是对数字艺术充满热情的创作者，都能从中获益匪浅。 本书的核心目标并非仅仅是教授“如何使用软件”，而是揭示驱动所有现代图形系统的底层原理和数学基础。我们相信，只有深刻理解了光线如何与物质交互、投影如何将三维世界映射到二维屏幕、以及动画的本质，才能真正驾驭和创新图形技术。 全书结构清晰，循序渐进，分为六大部分，共计十八章，确保读者能够稳固地打下坚实的基础。 --- 第一部分：基础与几何（The Foundations and Geometry） 本部分为整个图形学大厦奠定基石。我们从计算机图形学的历史沿革与基本概念入手，界定什么是“图像”，以及如何用数字方式表达世界。 像素与图像表示： 深入探讨光栅图形（Raster Graphics）与向量图形（Vector Graphics）的本质区别。我们将详细分析位图的存储结构，色彩模型（RGB, CMYK, HSL, Lab）的数学转换，以及图像滤波和采样（如抗锯齿技术）的基本原理，确保读者理解数字屏幕上色彩和细节的精确表示方式。 核心数学工具——线性代数： 这是图形学的“通用语言”。我们复习和强调了向量代数、矩阵运算（尤其是在三维空间中的旋转、缩放和平移），以及齐次坐标（Homogeneous Coordinates）在图形管线中的关键作用。没有对这些矩阵变换的深刻理解，后续的视角投影和动画都将是空中楼阁。 几何表示： 探讨如何在计算机中精确描述三维形状。本书不仅涵盖了多边形网格（Polygon Meshes）的存储、遍历与优化，还对曲线和曲面表示法进行了详尽的分析，包括贝塞尔曲线（Bézier Curves）、B样条（B-Splines）及其更先进的NURBS（非均匀有理B样条），这些是现代CAD和数字建模软件的基础。 --- 第二部分：图形管线与变换（The Graphics Pipeline and Transformations） 理解图形管线是掌握实时渲染的关键。本部分将引导读者走过一个完整的渲染流程，从原始几何数据到最终屏幕像素的演变过程。 可视化流程： 详细解析从模型空间到世界空间，再到观察空间（相机空间）的几何变换链。重点讲解了视图变换（View Transformation）的设计逻辑，即如何模拟相机的运动和位置。 投影几何： 深入剖析将三维坐标投射到二维平面上的两种核心方法：透视投影（Perspective Projection）和正交投影（Orthographic Projection）。我们将推导出相应的投影矩阵，并解释视截体（View Frustum）的裁剪过程，这是优化渲染效率的起点。 光栅化（Rasterization）： 讲解如何将几何图元（如三角形）转换为屏幕上的像素集合。本书详细介绍了边函数（Edge Functions）和重心坐标（Barycentric Coordinates）在三角形内插值（如颜色、深度、纹理坐标）中的应用，以及深度缓冲（Z-Buffer）算法在处理遮挡问题上的效率与局限性。 --- 第三部分：光照、着色与纹理（Lighting, Shading, and Texturing） 本部分是图形学中最具视觉冲击力的部分，专注于如何模拟真实世界的光照现象，赋予物体表面以材质感。 光照模型基础： 我们从物理学原理出发，介绍经典的三种光照模型：环境光（Ambient）、漫反射光（Diffuse，基于兰伯特定律）和镜面反射光（Specular，基于Phong或Blinn-Phong模型）。读者将学会如何通过这些模型的组合来近似出光滑塑料、粗糙石材或金属的不同观感。 着色方法： 详细对比了三种主要的着色策略：顶点着色（Gouraud Shading）、片元着色（Phong Shading）以及现代GPU编程中的逐像素着色（Pixel Shading）。重点阐述了法线插值在平滑曲面视觉效果中的重要性。 纹理映射： 讲解如何将二维图像（纹理）精确地“贴”到三维表面上。内容涵盖纹理坐标的定义、纹理的过滤技术（如线性插值与Mipmap），以及更高级的应用，如凹凸贴图（Bump Mapping）和法线贴图（Normal Mapping），这些技术极大地丰富了模型的细节而无需增加几何复杂度。 --- 第四部分：高级渲染技术（Advanced Rendering Techniques） 本部分深入探讨了超越实时管线限制，追求更高图像保真度的技术。 阴影的生成与实现： 重点讲解基于深度图（Shadow Maps）的实现方法，包括硬阴影与软阴影的生成策略，以及处理透视投影和深度精度问题的技巧。 环境光遮蔽（Ambient Occlusion, AO）： 解释如何模拟光线被周围几何体阻挡的效果，从而增强场景的立体感和真实感，这是现代渲染中不可或缺的一环。 体积渲染（Volume Rendering）： 探讨如何表示和渲染非表面化的介质，例如烟雾、云层和雾气。涉及吸收、散射和发射等光学参数在体素数据上的积分求解方法。 --- 第五部分：面向未来的渲染——基于物理的渲染（Physically Based Rendering, PBR） 现代图形学的趋势是向物理真实性靠拢。本部分系统介绍了PBR的核心概念，这是制作高度逼真图像的关键。 BRDF与光能传输： 详细介绍双向反射分布函数（BRDF）的数学模型，特别是微下面模型（Microfacet Models，如GGX），解释它们如何更准确地描述不同材质（如金属、电介质）的反射特性。 全局光照的近似： 探讨光线追踪（Ray Tracing）与路径追踪（Path Tracing）的理论基础，以及在实时系统中如何使用辐射度（Radiosity）或探针（Light Probes）技术来近似全局光照（Global Illumination）的效果。 --- 第六部分：运动与交互（Motion and Interaction） 图形学不仅仅是静态图像的生成，运动的模拟也是其重要组成部分。 计算机动画基础： 介绍关键帧动画的插值方法（如分段三次样条），时间控制曲线的编辑，以及循环动画的平滑处理。 刚体动力学（Rigid Body Dynamics）： 简要介绍用于模拟物理碰撞、重力和关节运动的数值积分方法，以及如何将这些物理结果可视化。 通过系统地学习本书内容，读者不仅能掌握当前主流图形API（如OpenGL/Vulkan/DirectX）背后的原理，更能具备分析和设计全新渲染算法的能力，站在创新的前沿。本书的习题和案例设计旨在连接理论与实践，引导读者动手实现复杂的图形效果。

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我花了好几个小时试图理解其中关于光线追踪算法的章节，但效果令人沮丧。作者似乎完全跳过了几个关键的数学推导步骤，直接给出了最终的公式，这种处理方式对于非专业背景的读者来说，无异于天书。我不得不中断阅读，去翻阅我珍藏的几本老旧的数学分析教材，试图重新建立起那些缺失的桥梁。更令人不解的是，当他终于开始解释一个概念时，语言风格却突然变得异常口语化，仿佛在和邻居闲聊，而不是在阐述严谨的计算机科学原理。这种风格上的剧烈摇摆，让整个阅读过程充满了不确定感。我感觉自己像是在走一个布满陷阱的迷宫，每一步都需要自己去猜测作者的意图。如果这本书的目标读者是初学者，那么这种叙述方式无疑是设置了过高的入门门槛；如果是面向资深人士，那么它提供的深度又远远不够，显得非常肤浅。我对这种“夹生饭”式的知识呈现方式感到非常失望，它既没有提供足够的理论支撑，也没有提供足够的实践指导，卡在了中间一个极其尴尬的位置。

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关于实例代码和项目实践的部分，简直是敷衍了事到了令人发指的地步。作者声称附带了一个完整的OpenGL渲染器源代码包，但当我下载并尝试编译时，发现其中充斥着大量的过时API调用和大量的编译警告，很多关键函数甚至缺失了必要的头文件引用。更糟糕的是，代码注释极其稀疏，很多变量命名更是随心所欲，比如用`x1`, `temp_val_a` 这种毫无意义的标识符来命名复杂的矩阵或向量操作。我花了整整一个周末的时间来调试这些示例代码，试图让它们在现代的开发环境中运行起来，结果发现其中至少有百分之三十的代码是直接无法运行或者产生了严重的安全漏洞。对于一本技术书籍而言，代码的正确性、可读性和可操作性是其存在的基石。这本书在这方面彻底失信于读者。我需要的不是一个历史遗迹，而是一个可以立即上手、学习现代实践的工具。如果读者无法通过书中的代码进行验证和练习，那么书本中所有的理论描述都将变得空洞而抽象。

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这本书在处理跨学科概念时，表现出了惊人的傲慢和肤浅。它试图将物理学中的辐射传输理论与计算效率优化并列讨论，但对物理基础的介绍草草了事，仿佛读者都是掌握了麦克斯韦方程组的物理学博士。紧接着，它又以一种极其简化和不负责任的方式引入了GPU并行计算的细节，完全忽略了现代异构计算架构的复杂性和性能瓶颈的成因。在我看来，作者似乎只是在堆砌时髦的术语，而非真正理解其背后的深层机制。这种“什么都想说一点，但什么都没说透”的态度，是技术写作的大忌。它给人一种“我正在阅读一本深度不够、广度也只是蜻蜓点水”的错觉。任何一个稍微深入研究过其中任何一个子领域的人都会立刻察觉到其论述的单薄。我期望的是深入的洞察力，而不是一本高级的“维基百科”摘要，而且还是一本更新缓慢、错误百出的摘要。读完之后，我感觉自己像是刚刚参加了一场信息过载的会议，收获的却是碎片化的、未经消化的“知识点”，无法形成任何有价值的体系。

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这本书的目录结构简直是一场逻辑上的灾难。我原本以为它会按照从基础几何到高级渲染管线这样的经典脉络展开，但事实并非如此。第三章突然插入了一段关于纹理映射的晦涩讨论，而本该放在第三章的透视投影，却被扔到了第八章的末尾，而且是以一种“附注”的形式出现。这使得我很难建立起一个清晰的知识框架。我必须频繁地在不同章节之间来回跳转，试图拼凑出一个连贯的理解链条。每一次跳转都伴随着对先前所学知识的重新检索，极大地增加了认知负荷。我甚至开始怀疑，作者在撰写此书时是否根本没有进行全局的规划，而是想到哪里写到哪里，缺乏一个统一的编辑或审阅流程来确保内容的合理组织。如果我需要向同事推荐这本书，我必须附带一张详细的“阅读导航图”，告诉他们“请先忽略第四章，然后去参考第十章的内容来理解第十二章前半段”。一本好的教材，应该引导读者，而不是强迫读者去解构作者自身的写作思路。这种混乱感，使得学习效率低下到了令人发指的地步。

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这本书的排版简直是一场视觉的灾难，纸张的质量也差得让人心疼。我拿到手的时候，封面就已经有些微的卷曲，内页的油墨似乎也印得不够均匀，有些地方的文字边缘模糊不清，阅读体验直线下降。更别提那些本应清晰展示的图例和代码块了，印刷出来的效果灰蒙蒙的，细节完全丢失。我特意挑了一个看起来评价不错的版本，没想到实物如此粗糙。感觉作者和出版社对这本书的“物质形态”根本没有投入应有的尊重。对于一本涉及复杂视觉概念的书籍来说，这种低劣的印刷质量是不可原谅的，它直接影响了对书中理论的理解和实践的尝试。我甚至怀疑，如果连最基本的物理呈现都如此敷衍，书中的内容是否也只是东拼西凑、未经细致打磨的二手信息。翻阅起来的手感也极差，书脊过硬，摊开时总是想合上，读一会儿手腕就酸痛不已。我真的很期待能有一个高质量的精装版本问世，让我能够真正沉浸其中，而不是被这些低劣的硬件条件不断地拉出阅读的“心流”状态。这简直是对知识的一种侮辱。

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非常好的书，讲解的非常有逻辑和清晰。很多中文书感觉是不是翻译的时候都有删节，虽然看过类似的中文书，感觉细节方面很多没讲，还是要看英文版啊。

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书是好书，但是我恨CG！

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非常好的书，讲解的非常有逻辑和清晰。很多中文书感觉是不是翻译的时候都有删节，虽然看过类似的中文书，感觉细节方面很多没讲，还是要看英文版啊。

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非常好的书，讲解的非常有逻辑和清晰。很多中文书感觉是不是翻译的时候都有删节，虽然看过类似的中文书，感觉细节方面很多没讲，还是要看英文版啊。