计算机图形学(第4版) [Computer Graphics with OpenGL, Fourth Edition]

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Donald Hearn(D·赫恩) 等,M.Pauline Baker(M.P.巴克),Warren,R.Carithers(W.R.卡里瑟斯) 著,蔡士杰,杨若瑜 译
图书标签:
  • 计算机图形学
  • OpenGL
  • 图形学
  • 渲染
  • 计算机视觉
  • 3D图形
  • 图形渲染
  • 游戏开发
  • 图形API
  • 算法
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出版社: 电子工业出版社
ISBN:9787121246142
版次:4
商品编码:11591287
包装:平装
丛书名: 国外计算机科学教材系列
外文名称:Computer Graphics with OpenGL, Fourth Edition
开本:16开
出版时间:2014-11-01
用纸:胶版纸
页数:696
正文语种:

具体描述

编辑推荐

  著名作者的经典著作,时隔8年的版本更新,本书对篇幅结构做了大量调整,新增了许多内容,使本书更适合目前技术实践的进展。

内容简介

  《计算机图形学(第4版)》是一本经典著作,这次版本更新增加了许多实践内容,覆盖了近年来计算机图形学的全新发展和成就,并附有使用OpenGL编写的大量程序以及各种效果图。本书共分24章,全面系统地讲解了计算机图形学的基本概念和相关技术。作者首先对计算机图形学进行综述;然后讲解了二维图形的对象表示、算法及应用,三维图形的相关技术、建模和变换等;接着介绍了层次建模、动画技术、样条曲线表示、纹理处理等方面的内容,最后光照模型、颜色模型和交互输入法等。

作者简介

  蔡士杰,南京大学计算机科学系教授,博士生导师。杨若瑜,南京大学计算机科学系副教授、硕士生导师,主要研究方向为图形识别、计算机视觉及三维建模和仿真。主持和参与多个研究或应用型项目。

内页插图

目录

第1章 计算机图形学综述
1.1 图和表
1.2 计算机辅助设计
1.3 虚拟现实环境
1.4 数据可视化
1.5 教学与培训
1.6 计算机艺术
1.7 娱乐
1.8 图像处理
1.9 图形用户界面
1.10 小结
参考文献
第2章 计算机图形硬件
2.1 视频显示设备
2.1.1 刷新式CRT
2.1.2 光栅扫描显示器
2.1.3 随机扫描显示器
2.1.4 彩色CRT监视器
2.1.5 平板显示器
2.1.6 三维观察设备
2.1.7 立体感和虚拟现实系统
2.2 光栅扫描系统
2.2.1 视频控制器
2.2.2 光栅扫描显示处理器
2.3 图形工作站和观察系统
2.4 输入设备
2.4.1 键盘、 按键盒和旋钮
2.4.2 鼠标设备
2.4.3 跟踪球和空间球
2.4.4 操纵杆
2.4.5 数据手套
2.4.6 数字化仪
2.4.7 图像扫描仪
2.4.8 触摸板
2.4.9 光笔
2.4.10 语音系统
2.5 硬拷贝设备
2.6 图形网络
2.7 因特网上的图形
2.8 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第3章 计算机图形软件
3.1 坐标表示
3.2 图形功能
3.3 软件标准
3.4 其他图形软件包
3.5 OpenGL简介
3.5.1 基本的OpenGL语法
3.5.2 相关库
3.5.3 头文件
3.5.4 使用GLUT进行显示窗口管理
3.5.5 一个完整的OpenGL程序
3.5.6 OpenGL的出错处理
3.6 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第4章 输出图元
4.1 坐标系统
4.1.1 屏幕坐标
4.1.2 绝对和相对坐标描述
4.2 OpenGL中指定二维世界坐标系统
4.3 OpenGL画点函数
4.4 OpenGL画线函数
4.5 OpenGL曲线函数
4.6 填充区图元
4.7 多边形填充区
4.7.1 多边形分类
4.7.2 识别凹多边形
4.7.3 分割凹多边形
4.7.4 将凸多边形分割成三角形集
4.7.5 内-外测试
4.7.6 多边形表
4.7.7 平面方程
4.7.8 前向面与后向面
4.8 OpenGL多边形填充区函数
4.9 OpenGL顶点数组
4.10 像素阵列图元
4.11 OpenGL像素阵列函数
4.11.1 OpenGL位图函数
4.11.2 OpenGL像素图函数
4.11.3 OpenGL光栅操作
4.12 字符图元
4.13 OpenGL字符函数
4.14 图形分割
4.15 OpenGL显示表
4.15.1 创建和命名OpenGL显示表
4.15.2 执行OpenGL显示表
4.15.3 删除OpenGL显示表
4.16 OpenGL显示窗口重定形函数
4.17 小结
示例程序
参考文献
练习题
附加综合题
第5章 图元的属性
5.1 OpenGL状态变量
5.2 颜色和灰度
5.2.1 RGB颜色分量
5.2.2 颜色表
5.2.3 灰度
5.2.4 其他颜色参数
5.3 OpenGL颜色函数
5.3.1 OpenGL的RGB和RGBA颜色模型
5.3.2 OpenGL 颜色索引模式
5.3.3 OpenGL颜色调和
5.3.4 OpenGL颜色数组
5.3.5 其他OpenGL颜色函数
5.4 点的属性
5.5 OpenGL点属性函数
5.6 线的属性
5.6.1 线宽
5.6.2 线型
5.6.3 画笔或画刷的选择
5.7 OpenGL线属性函数
5.7.1 OpenGL线宽函数
5.7.2 OpenGL线型函数
5.7.3 其他OpenGL线效果
5.8 曲线属性
5.9 填充区属性
5.9.1 填充模式
5.9.2 颜色调和填充区域
5.10 OpenGL填充区属性函数
5.10.1 OpenGL填充图案函数
5.10.2 OpenGL纹理和插值图案
5.10.3 OpenGL线框图方法
5.10.4 OpenGL前向面函数
5.11 字符属性
5.12 OpenGL字符属性函数
5.13 OpenGL反走样函数
5.14 OpenGL询问函数
5.15 OpenGL属性组
5.16 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第6章 实现图元及属性的算法
6.1 画线算法
6.1.1 直线方程
6.1.2 DDA算法
6.1.3 Bresenham画线算法
6.1.4 显示折线
6.2 并行画线算法
6.3 帧缓存值的装载
6.4 圆生成算法
6.4.1 圆的特性
6.4.2 中点圆算法
6.5 椭圆生成算法
6.5.1 椭圆的特征
6.5.2 中点椭圆算法
6.6 其他曲线
6.6.1 圆锥剖切线
6.6.2 多项式和样条曲线
6.7 并行曲线算法
6.8 像素编址和对象的几何要素
6.8.1 屏幕网格坐标
6.8.2 保持显示对象的几何特性
6.9 直线段和曲线属性的实现
6.9.1 线宽
6.9.2 线型
6.9.3 画笔或画刷的选项
6.9.4 曲线属性
6.10 通用扫描线填充算法
6.11 凸多边形的扫描线填充
6.12 曲线边界区域的扫描线填充
6.13 不规则边界区域的填充方法
6.13.1 边界填充算法
6.13.2 泛滥填充算法
6.14 填充模式的实现方法
6.14.1 填充模式
6.14.2 颜色调和填充区域
6.15 反走样的实现方法
6.15.1 直线段的过取样
6.15.2 子像素的加权掩模
6.15.3 直线段的区域取样
6.15.4 过滤技术
6.15.5 像素移相
6.15.6 直线亮度差的校正
6.15.7 区域边界的反走样
6.16 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第7章 二维几何变换
7.1 基本的二维几何变换
7.1.1 二维平移
7.1.2 二维旋转
7.1.3 二维缩放
7.2 矩阵表示和齐次坐标
7.2.1 齐次坐标
7.2.2 二维平移矩阵
7.2.3 二维旋转矩阵
7.2.4 二维缩放矩阵
7.3 逆变换
7.4 二维复合变换
7.4.1 复合二维平移
7.4.2 复合二维旋转
7.4.3 复合二维缩放
7.4.4 通用二维基准点旋转
7.4.5 通用二维基准点缩放
7.4.6 通用二维定向缩放
7.4.7 矩阵合并特性
7.4.8 通用二维复合变换和计算效率
7.4.9 二维刚体变换
7.4.10 构造二维旋转矩阵
7.4.11 二维复合矩阵编程例
7.5 其他二维变换
7.5.1 反射
7.5.2 错切
7.6 几何变换的光栅方法
7.7 OpenGL光栅变换
7.8 二维坐标系间的变换
7.9 OpenGL二维几何变换函数
7.9.1 基本的OpenGL几何变换
7.9.2 OpenGL矩阵操作
7.10 OpenGL几何变换编程示例
7.11 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第8章 二维观察
8.1 二维观察流水线
8.2 裁剪窗口
8.2.1 观察坐标系裁剪窗口
8.2.2 世界坐标系裁剪窗口
8.3 规范化和视口变换
8.3.1 裁剪窗口到规范化视口的映射
8.3.2 裁剪窗口到规范化正方形的映射
8.3.3 字符串的显示
8.3.4 分画面效果和多输出设备
8.4 OpenGL二维观察函数
8.4.1 OpenGL投影模式
8.4.2 GLU裁剪窗口函数
8.4.3 OpenGL视口函数
8.4.4 建立GLUT显示窗口
8.4.5 设定GLUT显示窗口的模式和颜色
8.4.6 GLUT显示窗口标识
8.4.7 删除GLUT显示窗口
8.4.8 当前GLUT显示窗口
8.4.9 修改GLUT显示窗口的位置和大小
8.4.10 管理多个GLUT显示窗口
8.4.11 GLUT子窗口
8.4.12 显示窗口屏幕光标形状的选择
8.4.13 在GLUT显示窗口中观察图形对象
8.4.14 执行应用程序
8.4.15 其他GLUT函数
8.4.16 OpenGL的二维观察程序例
8.5 裁剪算法
8.6 二维点裁剪
8.7 二维线裁剪
8.7.1 Cohen?Sutherland线段裁剪算法
8.7.2 梁友栋?Barsky线段裁剪算法
8.7.3 Nicholl?Lee?Nicholl线段裁剪算法
8.7.4 非矩形多边形裁剪窗口的线段裁剪
8.7.5 非线性裁剪窗口边界的线裁剪
8.8 多边形填充区裁剪
8.8.1 Sutherland?Hodgman多边形裁剪
8.8.2 Weiler?Atherton多边形裁剪
8.8.3 非矩形的多边形窗口的多边形裁剪
8.8.4 非线性裁剪窗口边界的多边形裁剪
8.9 曲线的裁剪
8.10 文字的裁剪
8.11 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第9章 三维几何变换
9.1 三维平移
9.2 三维旋转
9.2.1 三维坐标轴旋转
9.2.2 一般三维旋转
9.2.3 三维旋转的四元数方法
9.3 三维缩放
9.4 三维复合变换
9.5 其他三维变换
9.5.1 三维反射
9.5.2 三维错切
9.6 三维坐标系间的变换
9.7 仿射变换
9.8 OpenGL几何变换函数
9.8.1 OpenGL矩阵栈
9.9 OpenGL几何变换编程例
9.10 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第10章 三维观察
10.1 三维观察概念综述
10.1.1 三维场景观察
10.1.2 投影
10.1.3 深度提示
10.1.4 可见线和可见面的判定
10.1.5 面绘制
10.1.6 拆散和剖切面视图
10.1.7 三维和立体视图
10.2 三维观察流水线
10.3 三维观察坐标系参数
10.3.1 观察平面法向量
10.3.2 观察向上向量
10.3.3 uvn观察坐标系
10.3.4 生成三维观察效果
10.4 世界坐标系到观察坐标系的变换
10.5 投影变换
10.6 正投影
10.6.1 轴测和等轴测正投影
10.6.2 正投影坐标系
10.6.3 裁剪窗口和正投影观察体
10.6.4 正投影的规范化变换
10.7 斜投影
10.7.1 绘图和设计中的斜平行投影
10.7.2 斜等测和斜二测斜平行投影
10.7.3 斜平行投影向量
10.7.4 裁剪窗口和斜平行投影观察体
10.7.5 斜平行投影变换矩阵
10.7.6 斜平行投影的规范化变换
10.8 透视投影
10.8.1 透视投影变换坐标系
10.8.2 透视投影公式: 特殊情况
10.8.3 透视投影的灭点
10.8.4 透视投影观察体
10.8.5 透视投影变换矩阵
10.8.6 对称的透视投影锥体
10.8.7 斜透视投影棱台
10.8.8 规范化透视投影变换坐标
10.9 视口变换和三维屏幕坐标系
10.10 OpenGL三维观察函数
10.10.1 OpenGL观察变换函数
10.10.2 OpenGL正交投影函数
10.10.3 OpenGL对称透视投影棱台
10.10.4 OpenGL通用透视投影函数
10.10.5 OpenGL视口和显示窗口
10.10.6 OpenGL三维观察程序示例
10.11 三维裁剪算法
10.11.1 三维齐次坐标系中的裁剪
10.11.2 三维区域码
10.11.3 三维点和线的裁剪
10.11.4 三维多边形裁剪
10.11.5 三维曲面裁剪
10.11.6 任意裁剪平面
10.12 OpenGL任选裁剪平面
10.13 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第11章 层次建模
11.1 基本建模概念
11.1.1 系统表示
11.1.2 符号层次
11.2 建模软件包
11.3 通用层次建模方法
11.3.1 局部坐标
11.3.2 建模变换
11.3.3 创建层次结构
11.4 使用OpenGL显示列表的层次建模
11.5 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第12章 计算机动画
12.1 计算机动画的光栅方法
12.1.1 双缓存
12.1.2 用光栅操作生成动画
12.2 动画序列的设计
12.3 传统动画技术
12.4 通用计算机动画功能
12.5 计算机动画语言
12.6 关键帧系统
12.6.1 变形
12.6.2 模拟加速度
12.7 运动的描述
12.7.1 直接运动描述
12.7.2 目标导向系统
12.7.3 运动学和动力学
12.8 角色动画
12.8.1 关节链形体动画
12.8.2 运动捕捉
12.9 周期性运动
12.10 OpenGL动画子程序
12.11 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第13章 三维对象的表示
13.1 多面体
13.2 OpenGL多面体函数
13.2.1 OpenGL多边形填充函数
13.2.2 GLUT规则多面体函数
13.2.3 GLUT多面体程序示例
13.3 曲面
13.4 二次曲面
13.4.1 球面
13.4.2 椭球面
13.4.3 环面
13.5 超二次曲面
13.5.1 超椭圆
13.5.2 超椭球面
13.6 OpenGL二次曲面和三次曲面函数
13.6.1 GLUT二次曲面函数
13.6.2 OpenGL三次曲面茶壶函数
13.6.3 GLU二次曲面函数
13.6.4 使用GLUT和GLU二次曲面函数的程序示例
13.7 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第14章 样条表示
14.1 插值和逼近样条
14.2 参数连续性条件
14.3 几何连续性条件
14.4 样条描述
14.5 样条曲面
14.6 修剪样条曲面
14.7 三次样条插值方法
14.7.1 自然三次样条
14.7.2 Hermite插值
14.7.3 Cardinal样条
14.7.4 Kochanek?Bartels样条
14.8 Bézier样条曲线
14.8.1 Bézier曲线公式
14.8.2 Bézier曲线生成程序示例
14.8.3 Bézier曲线的特性
14.8.4 使用Bézier曲线的设计技术
14.8.5 三次Bézier曲线
14.9 Bézier曲面
14.10 B样条曲线
14.10.1 B样条曲线公式
14.10.2 均匀周期性B样条曲线
14.10.3 三次周期性B样条曲线
14.10.4 开放均匀的B样条曲线
14.10.5 非均匀B样条曲线
14.11 B样条曲面
14.12 Beta样条
14.12.1 Beta样条连续性条件
14.12.2 三次周期性Beta样条曲线的矩阵表示
14.13 有理样条
14.14 样条表示之间的转换
14.15 样条曲线和曲面的显示
14.15.1 Horner规则
14.15.2 向前差分计算
14.15.3 细分方法
14.16 OpenGL的逼近样条函数
14.16.1 OpenGL的Bézier样条曲线函数
14.16.2 OpenGL的Bézier样条曲面函数
14.16.3 GLU的B样条曲线函数
14.16.4 GLU的B样条曲面函数
14.16.5 GLU曲面修剪函数
14.17 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第15章 其他三维对象的表示
15.1 柔性对象
15.2 扫描表示法
15.3 结构实体几何法
15.4 八叉树
15.5 BSP树
15.6 基于物理的方法
15.7 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第16章 可见面判别算法
16.1 可见面判别算法的分类
16.2 后向面判别
16.3 深度缓存算法
16.4 A缓存算法
16.5 扫描线算法
16.6 深度排序算法
16.7 BSP树算法
16.8 区域细分算法
16.9 八叉树算法
16.10 光线投射算法
16.11 可见性检测算法的比较
16.12 曲面
16.12.1 曲面表示
16.12.2 曲面的层位线显示
16.13 线框图可见性算法
16.13.1 线框面可见性算法
16.13.2 线框图深度提示算法
16.14 OpenGL可见性检查函数
16.14.1 OpenGL多边形剔除函数
16.14.2 OpenGL深度缓存函数
16.14.3 OpenGL线框面可见性方法
16.14.4 OpenGL深度提示函数
16.15 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第17章 光照模型与面绘制算法
17.1 光源
17.1.1 点光源
17.1.2 穷远光源
17.1.3 辐射强度衰减
17.1.4 方向光源和投射效果
17.1.5 角强度衰减
17.1.6 扩展光源和Warn模型
17.2 表面光照效果
17.3 基本光照模型
17.3.1 环境光
17.3.2 漫反射
17.3.3 镜面反射和Phong模型
17.3.4 漫反射和镜面反射的合并
17.3.5 多光源的漫反射和镜面反射
17.3.6 表面的光发射
17.3.7 考虑强度衰减和高光的基本光照模型
17.3.8 RGB颜色考虑
17.3.9 其他颜色表示
17.3.10 亮度
17.4 透明表面
17.4.1 半透明材料
17.4.2 光折射
17.4.3 基本的透明模型
17.5 雾气效果
17.6 阴影
17.7 照相机参数
17.8 光强度显示
17.8.1 分配系统强度等级
17.8.2 gamma校正与视频查找表
17.8.3 显示连续色调的图像
17.9 半色调模式和抖动技术
17.9.1 半色调近似
17.9.2 抖动技术
17.10 多边形绘制算法
17.10.1 恒定强度的明暗处理
17.10.2 Gouraud明暗处理
17.10.3 Phong明暗处理
17.10.4 快速Phong明暗处理
17.11 OpenGL光照和表面绘制函数
17.11.1 OpenGL点光源函数
17.11.2 指定一个OpenGL光源位置和类型
17.11.3 指定OpenGL光源颜色
17.11.4 指定OpenGL光源的辐射强度衰减系数
17.11.5 OpenGL方向光源(投射光源)
17.11.6 OpenGL全局光照参数
17.11.7 OpenGL表面特性函数
17.11.8 OpenGL光照模型
17.11.9 OpenGL雾气效果
17.11.10 OpenGL透明性函数
17.11.11 OpenGL表面绘制函数
17.11.12 OpenGL半色调操作
17.12 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第18章 纹理与表面细节添加方法
18.1 用多边形模拟表面细节
18.2 纹理映射
18.2.1 线性纹理图案
18.2.2 表面纹理图案
18.2.3 体纹理图案
18.2.4 纹理缩减图案
18.2.5 过程式纹理映射方法
18.3 凹凸映射
18.4 帧映射
18.5 OpenGL纹理函数
18.5.1 OpenGL线纹理函数
18.5.2 OpenGL表面纹理函数
18.5.3 OpenGL体纹理函数
18.5.4 OpenGL纹理图案的颜色选项
18.5.5 OpenGL纹理映射选项
18.5.6 OpenGL纹理环绕
18.5.7 复制帧缓存中的OpenGL纹理图案
18.5.8 OpenGL纹理坐标数组
18.5.9 OpenGL纹理图案命名
18.5.10 OpenGL纹理子图案
18.5.11 OpenGL纹理缩减图案
18.5.12 OpenGL纹理边界
18.5.13 OpenGL代理纹理
18.5.14 二次曲面的自动纹理映射
18.5.15 齐次纹理坐标
18.5.16 其他的OpenGL纹理选项
18.6 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第19章 颜色模型和颜色应用
19.1 光的特性
19.1.1 电磁频谱
19.1.2 颜色的心理学特征
19.2 颜色模型
19.2.1 基色
19.2.2 直观的颜色概念
19.3 标准基色和色度图
19.3.1 XYZ颜色模型
19.3.2 规范化的XYZ值
19.3.3 CIE色度图
19.3.4 颜色范围
19.3.5 互补色
19.3.6 主波长
19.3.7 纯度
19.4 RGB颜色模型
19.5 YIQ颜色模型
19.5.1 YIQ参数
19.5.2 RGB颜色空间和YIQ颜色空间之间的转换
19.5.3 YUV和YCrCb系统
19.6 CMY和CMYK颜色模型
19.6.1 CMY参数
19.6.2 CMY颜色空间和RGB颜色空间之间的转换
19.7 HSV颜色模型
19.7.1 HSV参数
19.7.2 选择明暗、 色泽和色调
19.7.3 HSV和RGB模型之间的转换
19.8 HLS颜色模型
19.9 颜色选择及其应用
19.10 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第20章 图形用户界面和交互输入方法
20.1 图形数据的输入
20.2 输入设备的逻辑分类
20.2.1 定位设备
20.2.2 笔划设备
20.2.3 字符串设备
20.2.4 定值设备
20.2.5 选择设备
20.2.6 拾取设备
20.3 图形数据的输入功能
20.3.1 输入模式
20.3.2 回显反馈
20.3.3 回调函数
20.4 交互式构图技术
20.4.1 基本的定位方法
20.4.2 拖曳
20.4.3 约束
20.4.4 网格
20.4.5 橡皮条方法
20.4.6 引力场
20.4.7 交互式绘画方法
20.5 虚拟现实环境
20.6 OpenGL支持交互式输入设备的函数
20.6.1 GLUT鼠标函数
20.6.2 GLUT键盘函数
20.6.3 GLUT数据板函数
20.6.4 GLUT空间球函数
20.6.5 GLUT按钮盒函数
20.6.6 GLUT拨号盘函数
20.6.7 OpenGL拾取操作
20.7 OpenGL的菜单功能
20.7.1 创建GLUT菜单
20.7.2 创建和管理多个GLUT菜单
20.7.3 创建GLUT子菜单
20.7.4 修改GLUT菜单
20.8 图形用户界面的设计
20.8.1 用户对话
20.8.2 窗口和图符
20.8.3 适应多种熟练程度的用户
20.8.4 一致性
20.8.5 减少记忆量
20.8.6 回退和出错处理
20.8.7 反馈
20.9 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第21章 全局光照
21.1 光线跟踪方法
21.1.1 基本光线跟踪算法
21.1.2 光线与对象表面的求交计算
21.1.3 光线-球面求交
21.1.4 光线-多面体求交
21.1.5 减少对象求交计算量
21.1.6 空间分割方法
21.1.7 模拟照相机的聚焦效果
21.1.8 光线跟踪反走样
21.1.9 分布式光线跟踪
21.2 辐射度光照模型
21.2.1 辐射能术语
21.2.2 基本辐射度模型
21.2.3 逐步求精的辐射度方法
21.3 环境映射
21.4 光子映射
21.5 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第22章 可编程着色器
22.1 着色语言的发展历史
22.1.1 Cook着色树
22.1.2 Perlin像素流编辑器
22.1.3 RenderMan
22.2 OpenGL渲染流水线
22.2.1 固定功能流水线
22.2.2 改变流水线结构
22.2.3 顶点着色器
22.2.4 片元着色器
22.2.5 几何着色器
22.2.6 曲面细分着色器
22.3 OpenGL着色语言
22.3.1 着色器结构
22.3.2 在OpenGL中使用着色器
22.3.3 基本数据类型
22.3.4 矢量
22.3.5 矩阵
22.3.6 结构和数组
22.3.7 控制结构
22.3.8 GLSL函数
22.3.9 与OpenGL的通信
22.4 着色器效果
22.4.1 一个Phong着色器
22.4.2 纹理映射
22.4.3 凹凸映射
22.5 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第23章 基于算法的建模
23.1 分形几何方法
23.1.1 分形生成过程
23.1.2 分形分类
23.1.3 分形的维数
23.1.4 确定性自相似分形几何构造
23.1.5 统计自相似分形的几何构造
23.1.6 仿射分形构造方法
23.1.7 随机中点位移方法
23.1.8 地面图控制
23.1.9 自平方分形
23.1.10 自逆分形
23.2 粒子系统
23.3 形状语法和其他过程方法
23.4 小结
参考文献
练习题
附加综合题
第24章 数据集可视化
24.1 标量场的可视化表示
24.2 向量场的可视表示
24.3 张量场的可视表示
24.4 多变量数据场的可视表示
24.5 小结
参考文献
练习题
附加综合题
附录A 计算机图形学的数学基础
附录B 图形文件格式
附录C OpenGL的世界
参考文献
索引

前言/序言


《计算机图形学(第4版)》 本书是一部全面深入探讨计算机图形学核心概念、理论与实践的权威著作。它旨在为读者构建坚实的计算机图形学知识体系,从基础的几何表示、光栅化算法,到高级的着色模型、纹理映射,再到复杂的场景建模、动画技术,以及最新发展的前沿领域,无不涵盖其中。本书以其清晰的逻辑结构、详实的理论阐述和丰富的工程实例,成为计算机图形学领域莘莘学子、研究人员以及从业者不可或缺的学习和参考资源。 核心内容概览: 基础图形理论与算法: 书籍开篇即为读者打下坚实的基础,详细介绍了二维和三维几何的表示方法,包括点、线、多边形、曲线和曲面等。在此基础上,深入讲解了光栅化(rasterization)这一核心渲染流程,包括线段绘制(如Bresenham算法)、多边形填充(如扫描线算法)以及像素级别的颜色计算。这部分内容为后续更复杂的图形处理打下了理论基石。 变换与观察: 如何在三维空间中对物体进行操作,以及如何将三维场景投影到二维屏幕上,是计算机图形学的关键环节。本书详细阐述了各种几何变换,如平移、旋转、缩放、剪切等,以及它们在矩阵表示下的运算。同时,深入介绍了相机模型、投影变换(正交投影与透视投影)以及视锥体的概念,帮助读者理解三维世界如何被“观看”和“捕捉”。 三维几何建模: 在掌握了基础的几何表示后,本书将进一步引导读者探索复杂三维场景的构建。内容涵盖了从简单的多边形网格建模,到更高级的隐式表面、细分曲面(subdivision surfaces)等建模技术。读者将学习如何有效地表示和操作复杂的几何对象,为后续的渲染和动画打下基础。 着色与光照模型: 真实感图形的核心在于模拟光线与物体表面的交互。本书系统地介绍了各种着色模型,从简单的平面着色、高氏着色,到更复杂的Phong、Blinn-Phong反射模型。在此基础上,深入探讨了局部反射模型(LRM)的原理,包括漫反射、镜面反射和环境光反射的计算。读者将理解如何通过数学模型来模拟物体表面的材质特性和受光效果。 纹理映射与表面效果: 为了增加场景的细节和真实感,纹理映射是一种至关重要的技术。本书详细讲解了二维纹理如何映射到三维表面,包括UV坐标系、纹理过滤(如线性插值、各向异性过滤)以及纹理混合。此外,还介绍了凹凸映射(bump mapping)、法线映射(normal mapping)等技术,用以模拟物体表面的微观几何细节,极大地提升了视觉效果。 高级渲染技术: 随着图形技术的不断发展,本书也涵盖了更高级的渲染技术,以追求更逼真的视觉效果。这可能包括体渲染(volume rendering),用于处理如烟雾、火焰等体积数据;以及对全局光照(global illumination)的介绍,如辐射度(radiosity)和光线追踪(ray tracing)等方法,它们能够模拟光线在场景中的多次反射和散射,实现更自然的阴影和间接照明效果。 动画与交互: 计算机图形学不仅用于静态图像的生成,更广泛应用于动态场景的创建。本书将深入探讨动画的基础理论,包括关键帧动画、插值技术以及骨骼动画(skeletal animation)等。同时,也会涉及用户交互的设计,如何响应用户的输入,实现虚拟环境中的漫游和操作。 OpenGL 编程实践: 作为一部以OpenGL为核心的著作,本书将OpenGL的API与理论知识紧密结合。通过大量的代码示例和实践练习,读者能够亲手实现书中的算法和技术。从OpenGL的基本管线配置,到顶点着色器、片段着色器等可编程管线的应用,本书将引导读者熟练掌握OpenGL这一强大的图形编程接口,从而能够独立开发自己的图形应用程序。 前沿技术展望: 紧跟时代步伐,本书还会对计算机图形学领域的一些前沿技术进行介绍和展望,例如实时光线追踪、物理渲染、基于深度学习的图形技术等,为读者指明未来的研究方向和发展趋势。 学习价值: 《计算机图形学(第4版)》凭借其严谨的理论体系、清晰的教学脉络以及丰富的实践指导,为读者提供了一个全面而深入的学习平台。无论是希望系统掌握计算机图形学理论基础的研究者,还是致力于开发高性能图形应用的工程师,亦或是对三维世界充满好奇的初学者,都能从中获益匪浅,为未来的学习和职业生涯奠定坚实的基础。本书不仅传授知识,更培养读者独立思考和解决复杂图形问题的能力。

用户评价

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这本书的开篇给我留下了一个极其深刻的印象。作者以一种非常流畅且引人入胜的方式,描绘了计算机图形学领域令人着迷的历史演变,从最初的二维线框模型到如今的逼真三维渲染,每一步的创新都伴随着技术上的巨大飞跃和思想上的深刻变革。这种宏观的视角,为读者搭建了一个坚实的知识框架,让我能够更好地理解后续更深层次的技术细节。 作者并非简单地罗列事实,而是巧妙地将历史的脉络与核心概念的发展巧妙地融合在一起。他并没有急于进入枯燥的技术术语,而是通过生动的案例和形象的比喻,将那些抽象的概念具象化,让初学者也能轻松入门。例如,在介绍投影变换时,作者可能就引用了电影摄影的镜头语言,或者是在讨论光照模型时,会联想到现实世界中光线的折射与反射。 这种叙事方式极大地激发了我学习的兴趣。我不再是被动地接受知识,而是感觉自己正在参与一场知识的发现之旅。每一章的开头都仿佛是一个新的起点,引导我去探索计算机图形学更深邃的领域。这种循序渐进的学习体验,对于任何一个想要系统学习这个复杂领域的人来说,都是至关重要的。 而且,作者在开篇的引言部分,并没有流于俗套地夸耀技术的神奇,而是从更宏观的哲学层面,探讨了计算机图形学在人类认知、艺术创作以及科学探索中所扮演的角色,这为整本书奠定了一个更加人文和深刻的基调,让我对接下来的学习充满了更深层次的思考和期待。

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我尤其欣赏这本书在概念阐释上的深度和广度。作者似乎有一种与生俱来的能力,能够将那些极其复杂的技术原理,分解成一个个易于理解的组成部分,然后层层递进,直至构建起一个完整的知识体系。这种教学方式,非常适合我这种需要时间来消化和吸收新知识的学习者。 在讲解每一个概念时,作者都不仅仅是给出了定义和公式,而是深入剖析了其背后的数学原理和物理依据。他会详细地解释为什么某个算法会这样工作,为什么某个参数会影响渲染效果,甚至会探讨不同方法的优缺点以及适用的场景。这种“知其然,更知其所以然”的教学态度,让我对计算机图形学的理解更加透彻。 例如,在介绍矢量和矩阵运算时,作者没有简单地给出运算规则,而是会从几何学的角度,生动地解释这些运算在三维空间中的实际意义,比如旋转、缩放、平移等等。这种与几何直观的联系,让数学公式不再是冰冷的符号,而是变成了强大的工具,能够用来操纵虚拟世界。 书中的插图和图示更是起到了画龙点睛的作用。它们并非简单的装饰,而是经过精心设计的,能够直观地展示算法的流程、数据的结构以及渲染的效果。这些图示的精准和清晰,极大地弥补了文字描述的不足,让那些抽象的概念变得触手可及,让学习过程变得更加生动有趣,也让我能够更有效地检验自己对概念的理解是否到位。

评分

我发现这本书在例子的选择和设计上,堪称典范。作者并没有选择那些过于简单或过于复杂的例子,而是精心挑选了一些既能充分展示核心概念,又能引发读者思考的典型案例。这些例子不仅仅是枯燥的理论应用,而是带有一定的趣味性和实用性。 在讲解一个技术点时,作者会首先给出一个简洁明了的示例,让我们能够快速理解这个技术的作用。然后,他会进一步深入,剖析这个例子背后的实现细节,展示如何一步步地构建出最终的图形效果。这种由浅入深的讲解方式,让学习过程变得更加顺畅和有效。 而且,我注意到,书中提供的例子往往是逐步迭代的。作者可能先展示一个基础的版本,然后逐步添加新的功能或优化,从而展示出更复杂的效果。这种迭代式的例子展示,不仅帮助我们理解每个新增功能的意义,还能让我们看到一个完整的图形程序是如何从无到有地构建起来的。 我尤其欣赏的是,作者在给出例子时,会非常清晰地说明其实现思路和关键代码。即使对于初学者来说,也能通过阅读这些注释和说明,理解代码的逻辑。这不仅仅是提供了代码,更重要的是,它提供了一种思考问题和解决问题的方法。 这些精心设计的例子,让我能够将书本上的理论知识,快速地转化为实践能力。我能够清晰地看到,那些抽象的算法和数学公式,是如何在实际的代码中得到实现的,以及它们如何最终影响到最终的图形效果。这种“理论联系实际”的学习体验,是任何一个想要掌握计算机图形学的人都渴望拥有的。

评分

这本书的叙事风格非常具有一种沉浸感,仿佛作者是一位经验丰富的向导,带领我在计算机图形学的世界中进行一场精彩的探险。他不仅仅是在陈述事实,更是在用生动形象的语言,描绘出那个由代码和算法构建的奇妙世界。 我发现,作者在讲解每一个概念时,都会尝试将它们置于一个更宏大的背景之下。他会解释这个概念在整个图形学流程中的位置,以及它与其他概念之间的联系。这种全局性的视角,让我能够更清晰地认识到每个知识点的重要性,以及它们如何共同作用,创造出最终的图形效果。 作者的文字中充满了画面感。他会用极具想象力的语言,来描述三维空间的变换、光线的传播、材质的渲染等等。我仿佛能够“看到”那些虚拟的物体在屏幕上被构建、被变换、被点亮。这种强烈的视觉化引导,让我在脑海中形成清晰的图像,从而更好地理解抽象的概念。 我尤其欣赏的是,作者在讲解一些复杂的算法时,会采用一种“故事化”的叙述方式。他会把算法的每一步,都比作一个场景或一个动作,让整个过程变得更加生动有趣,也更容易被记住。 这种沉浸式的叙事风格,让我在阅读的过程中,能够全身心地投入进去,忘记了时间的流逝。我感觉自己不仅仅是在阅读一本技术书籍,更是在经历一场生动的视觉盛宴。这种独特的阅读体验,是我在其他技术书籍中很少遇到的。

评分

这本书的语言风格非常独特,它既有学术的严谨性,又充满了科学的魅力和一种难以言喻的引导性。作者的文字功底深厚,能够用非常清晰、准确且富有感染力的语言,来描述那些本身就十分抽象和复杂的概念。 我注意到,作者在描述一些关键的技术原理时,会巧妙地运用类比和比喻,将那些抽象的数学公式和算法逻辑,与我们日常生活中常见的现象联系起来。例如,在解释光线的传播和交互时,他可能会引用物理学中关于光的折射和反射的实验,或者在描述数据结构时,会用生活中常见的分类和组织方式来举例。 这种通俗易懂的表达方式,极大地降低了理解的门槛,让我能够快速地把握核心思想,而不是被晦涩的术语所困扰。同时,作者的叙述并没有因此而变得浅薄,他始终保持着学术的严谨,确保每一个类比都能够准确地反映技术原理的本质。 更重要的是,作者的文字中流露出一种对计算机图形学领域的热爱和激情。这种热情通过文字传递出来,感染着我,让我对这个领域产生了更强烈的探索欲望。他不仅仅是在教授知识,更是在分享一种对技术和创新的理解,让我感受到了这个领域背后蕴含的巨大潜力和无限可能。 这种既严谨又富有启发性的语言风格,使得学习过程充满了乐趣,也让我能够更深刻地理解和记住书中的内容。我感觉自己不是在被动地阅读,而是在与作者进行一场思想的交流。

评分

这本书所展现出的学习体验,是极其富有启发性和引导性的。作者不仅仅是在灌输知识,更是在引导我如何去思考,如何去解决问题。他提出的每一个问题,都旨在激发我的好奇心,促使我去主动探索和发现。 我注意到,在某些章节的结尾,作者会设置一些思考题或挑战性的练习。这些题目往往不是直接的答案回忆,而是需要我运用所学的知识,去分析、去设计、去实现。这种主动的学习方式,让我感觉自己不仅仅是一个知识的接收者,更是一个知识的创造者。 作者似乎有一种魔力,能够将那些枯燥的技术术语,转化为充满魅力的探索主题。他会鼓励我去尝试不同的方法,去比较不同的算法,去思考它们之间的优劣。这种引导性的学习方式,极大地增强了我的学习主动性和独立思考能力。 更让我惊喜的是,作者在书中会不时地提及一些前沿的研究方向或尚未解决的问题。这些内容虽然可能超出本书的范围,但却极大地拓展了我的视野,让我看到了计算机图形学领域更广阔的可能性,也激励我去进一步深入研究。 这种富有启发性的学习体验,让我对计算机图形学的学习不再感到枯燥乏味,而是充满了乐趣和挑战。我感觉自己正在被引导着,一步步地走向这个领域的更深处,并在这个过程中不断地成长和进步。

评分

这本书在对细节的处理上,达到了令人惊叹的程度。作者似乎对待每一个微小的技术点,都倾注了极大的心血,力求做到最清晰、最准确的阐释。即使是一些在其他教材中可能被一带而过的内容,在这里也得到了详尽的展开。 例如,在讲解某个着色算法时,作者不仅会详细介绍其核心的数学模型,还会深入探讨其在不同光照条件下的表现,以及可能存在的局限性。他会细致地分析每个参数的含义和影响,甚至会提供一些调优的建议。 这种对细节的极致追求,让我感到非常安心。我知道,当我阅读这本书时,不会因为遗漏了某个关键细节而产生理解上的偏差。作者似乎已经为我考虑到了可能遇到的所有问题,并提供了详尽的解答。 我发现,作者在讲解一些容易混淆的概念时,会特别地进行区分和对比。他会明确指出它们之间的差异,以及各自的适用场景,从而避免了读者产生混淆。这种细致入微的区分,对于建立清晰的知识体系至关重要。 而且,书中对一些历史和技术发展脉络的梳理,也展现出其对细节的重视。他会提及一些关键人物、重要论文或里程碑式的事件,这些细节虽然不直接影响核心技术原理的理解,但却能极大地丰富读者的知识面,并帮助我们更好地理解技术发展的驱动力。 这种对细节的精益求精,让我深刻地感受到作者的专业素养和对教学的责任感。我相信,通过这样一本细节丰富、讲解透彻的书籍,我能够建立起一个更加牢固和全面的计算机图形学知识体系。

评分

这本书在知识体系的构建上,展现出了非凡的条理性和系统性。作者仿佛是一位技艺精湛的建筑师,将计算机图形学的各个方面,如同砖石一般,严谨地堆叠起来,构建出一个坚实而完整的知识殿堂。从基础的几何变换,到复杂的着色模型,再到高级的渲染技术,每一个章节都仿佛是这个殿堂中的一个独立而又紧密相连的房间。 作者并非将知识点零散地呈现,而是遵循着一种非常自然的逻辑顺序,将相关的概念和技术有机地组织在一起。他首先会建立起最基础的理论框架,然后逐步引入更高级的概念,确保读者在掌握了前一个阶段的知识后,能够更轻松地理解后续的内容。这种循序渐进的学习路径,极大地降低了学习的门槛,也避免了信息过载带来的困惑。 我尤其欣赏的是,作者在章节的过渡处理上也非常巧妙。每一个章节的结尾,都会为下一章的学习内容留下清晰的线索,或者进行一个有机的衔接,让我能够清晰地看到知识点之间的内在联系,而不是孤立地记忆。这种严谨的体系化设计,让我在学习过程中,能够始终保持清晰的思路,不会迷失在浩瀚的技术海洋中。 这种高度的系统性,使得这本书不仅适合于初学者建立完整的知识体系,也能够帮助有一定基础的读者梳理和巩固已有的知识,发现其中可能存在的盲点。它提供了一种结构化的学习方法,让我能够更有效地掌握计算机图形学的核心理念和关键技术。

评分

这本书的包装堪称艺术品,封面设计深邃而富有科技感,色彩的搭配恰到好处,既不失专业性,又带有一种莫名的吸引力,让人在第一时间就想将其收入囊中。书脊的设计也十分考究,每一个字体都清晰锐利,仿佛在低语着书中的奥秘。当我小心翼翼地翻开它时,一股淡淡的油墨香扑鼻而来,这种触感和气味,是数字世界无法替代的,它瞬间将我拉回到了那个沉浸于纸质书的黄金时代。 书页的纸张质感极佳,厚实而带有微微的磨砂感,用手触摸时能感受到细微的纹理,这使得翻阅的过程成为一种享受,而不是一种负担。文字的印刷更是无可挑剔,字号大小适中,间距合理,即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。每一页的排版都经过了精心的设计,图文并茂,重点突出的地方更是用了醒目的字体和颜色,让人能够迅速抓住核心信息。 更让我印象深刻的是,这本书不仅仅是一本技术书籍,更像是一件精心打磨的工艺品。装订牢固,即使经常翻阅,书页也不会出现松散或脱落的迹象,这足以证明出版商在品质上的不懈追求。每一页的边缘都经过了圆角处理,避免了尖锐的触感,增加了使用的舒适度。 从整体外观到细微之处,这本书都展现出一种对完美的不懈追求,这种对细节的极致关注,让我对书中所包含的内容充满了期待。我相信,一本在外观和触感上都如此出色的书籍,其内在的内容也必然是同样精彩和值得深入探索的。

评分

这本书在内容上的深度和广度,可以说是一次令人印象深刻的学术之旅。作者以其深厚的专业知识和严谨的治学态度,为我们呈现了一个全面而详实的计算机图形学知识体系。 从最基础的几何学原理,到高级的光线追踪和全局照明技术,这本书几乎涵盖了计算机图形学领域所有重要的分支和概念。作者并没有回避任何一个技术难点,而是将其细致入微地进行剖析,并提供了清晰的解释和精辟的分析。 我尤其欣赏的是,作者在讲解过程中,并没有局限于某个特定的图形API或工具。他更侧重于讲解通用的原理和算法,这使得本书的内容具有更长久的生命力,不受技术更新换代的限制。无论是学习OpenGL、Vulkan还是DirectX,书中的核心概念都是通用的。 书中对数学原理的阐述更是令人印象深刻。作者深知数学是计算机图形学的基石,因此在讲解过程中,对相关的数学知识进行了详尽的梳理和介绍,并清晰地展示了它们在图形学中的应用。这对于那些数学基础相对薄弱的读者来说,无疑是一大福音。 此外,作者对一些经典算法的深入分析,以及对现代图形学发展趋势的探讨,也为本书增添了宝贵的价值。它不仅能够帮助我们掌握现有的技术,还能为我们指明未来的发展方向,激发我们对这个领域的进一步探索。 总而言之,这本书是一部名副其实的计算机图形学百科全书,它为读者提供了一个深入理解这个复杂而迷人领域的绝佳平台。

评分

尽管有些地方的翻译有些奇怪,但不影响其经典性。

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价格便宜,包装很好 送货也非常快。

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挺厚一本书,六百多将近七百页,需要好好学习一阵子。

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学习中还是纸质书比较好

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值得花时间去攻克!

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非常详细 这系列的书籍非常喜欢 学到很扎实的基础知识和深入的思维!

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东西收到了,包装完整。质量好,款式好看,,做工精细, 性价比不错感觉物超所值 服务态度是很好的,没什么挑剔的,全五分。

评分

好。。。。。。。。。

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书很不错,知识丰富,由浅入深,正版书

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