3D遊戲與計算機圖形學中的數學方法(第3版) [美]Eric Lengyel 詹海生 9 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

[美] Eric Lengyel 詹海生 著

圖書標籤:

• 3D遊戲
• 計算機圖形學
• 數學方法
• 幾何
• 綫性代數
• 微積分
• 編程
• 遊戲開發
• 圖形渲染
• 算法

店鋪： 博遠慧達圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302406228

商品編碼：12094890063

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

溫馨提示： 我店與齣版社聯袂推齣特價館配圖書，旨在為廣大讀者提供低價格，優品質的書籍。 請認準書背封底直徑為1厘米方型或圓型的小孔，此為正版館配圖書的標誌。 極少數圖書可能略有磨損但不影響您閱讀！個彆圖書的光盤為原盤復刻。 如閱讀過程中發現圖書光盤無法正常讀取，本店會積極協助您網傳處理。

基本信息

書名:3D遊戲與計算機圖形學中的數學方法(第3版)

定價：89.00元

售價：52.51元,便宜36.49元,摺扣59

作者:Eric Lengyel 詹海生

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787302406228

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

本書介紹瞭專業3D圖形引擎開發所需的數學方法，尤其對主要的定理和結論進行瞭推導證明，較全麵地解釋瞭相關的數學問題。通過對本書的學習，遊戲開發程序員可以對數學工具的基本原理有著深入的理解。相對於第2版而言，本書第3版在內容上做瞭一些擴充，引入瞭投影、陰影、物理、布料模擬和數值方法方麵的知識。所有章節都重新做瞭修訂，並按照*的高級著色語言規範對著色器代碼做瞭修改。相關書籍：iOS遊戲開發實時陰影技術iPhone遊戲開發遊戲物理引擎開發光綫跟蹤算法技術Android三維程序設計3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）

內容提要

---

本書從專業角度講解瞭一名遊戲開發人員必須掌握的3D計算機圖形學和遊戲引擎中的數學概念。在講解的過程中先從一些基礎知識入手，比如嚮量幾何和綫性代數，然後循序漸進，逐漸引入3D遊戲編程中的深層概念，例如光照和可見性檢測。本書給齣瞭一些重要結論的推導過程，便於不具備相關理論知識的讀者理解相關內容。相對於第2版而言，本書第3版在內容上做瞭一些擴充，引入瞭投影、陰影、物理、布料模擬和數值方法方麵的知識。所有章節都重新做瞭修訂，並按照*的高級著色語言規範對著色器代碼做瞭修改。本書要求讀者具備一定的三角學和微積分知識，不過，本書仍然會在一些章節中幫助讀者迴顧一些重要的數學工具，比如三角恒等式、微分方程和泰勒級數。本書對於遊戲設計者及相應的編程人員來說，是一本不可多得的參考資料。

目錄

---

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

計算機圖形學基礎與應用：從原理到實踐 書籍名稱： 計算機圖形學基礎與應用：從原理到實踐 作者： 張偉，李明 齣版信息： 機械工業齣版社，2023年版 --- 內容簡介 《計算機圖形學基礎與應用：從原理到實踐》是一本全麵、深入介紹現代計算機圖形學核心概念、算法和實際應用的書籍。本書旨在為讀者，無論其背景是計算機科學、電子工程、藝術設計還是對視覺計算充滿熱情的學習者，提供一個堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。我們力求在保持學術嚴謹性的同時，注重內容的直觀性和工程實用性，確保讀者能夠掌握從基礎的幾何錶示到復雜的三維渲染管綫的全貌。 本書共分為六大部分，共十八章，循序漸進地構建起計算機圖形學的知識體係。 --- 第一部分：圖形學基礎與幾何錶示 (Fundamentals and Geometric Representation) 本部分是理解整個圖形學領域的基石。我們首先探討瞭圖形學的曆史沿革、基本概念以及人眼和視覺係統的基本生理學知識，為後續的渲染原理打下基礎。 第1章：引言與視覺基礎 詳細介紹瞭計算機圖形學的範疇、發展脈絡，並著重講解瞭人眼的光學特性、色彩感知模型（如CIE XYZ、RGB、HSV），以及光柵顯示設備的工作原理。我們強調瞭數字圖像與人類視覺感知的關聯，這是設計高效渲染算法的關鍵。 第2章：二維幾何與變換 深入講解瞭二維空間中的點、綫、多邊形錶示方法。重點闡述瞭二維的平移、鏇轉、縮放等仿射變換的數學基礎——齊次坐標。通過矩陣乘法，讀者將學習如何有效地組閤和應用這些變換，並探討邊界填充、區域填充等基本二維操作算法。 第3章：三維幾何錶示與數據結構 這是轉嚮三維世界的關鍵一步。我們係統地介紹瞭三維空間中的點、嚮量、麯綫（如貝塞爾麯綫、B樣條）和麯麵（如NURBS）。在數據結構方麵，本書詳細剖析瞭多邊形網格（Polygon Mesh）的存儲方式，包括鄰接錶、半邊數據結構（Half-Edge Structure）等，並對比瞭它們的優缺點，為高效處理復雜模型奠定基礎。 第4章：三維變換與投影 本章將齊次坐標的概念擴展到三維空間。詳細推導瞭三維的剛體變換和仿射變換矩陣。隨後，本書引入瞭計算機圖形學中至關重要的投影概念，區分並詳述瞭透視投影（Perspective Projection）和正交投影（Orthographic Projection）的數學模型和實現細節，解釋瞭如何通過投影矩陣將三維世界坐標映射到規範的裁剪空間。 --- 第二部分：光柵化與基本渲染流水綫 (Rasterization and Basic Rendering Pipeline) 本部分聚焦於現代實時渲染係統的核心——光柵化技術，講解如何將幾何信息轉換為屏幕上的像素點。 第5章：光柵化原理 探討瞭將幾何圖元（點、綫、三角形）轉換為屏幕像素的過程。針對直綫繪製，詳細介紹瞭布雷森漢姆（Bresenham）算法及其變種的原理與優化；針對區域填充，講解瞭掃描綫算法及其與邊緣函數的結閤。 第6章：深度緩衝與隱藏麵消除 介紹瞭處理三維場景中物體遮擋問題的核心技術——Z-Buffer（深度緩衝）。同時，也對比分析瞭早期的深度排序算法（如畫傢算法）和掃描麵算法，幫助讀者理解不同消除方法的性能權衡。 第7章：紋理映射基礎 紋理是賦予物體錶麵細節的關鍵。本章介紹瞭二維紋理在三維錶麵上的參數化映射，包括UV坐標的定義和紋理的采樣過程。我們討論瞭紋理插值（最近鄰、雙綫性插值）以及紋理過濾（Mipmap的生成與使用），以解決采樣走樣問題。 --- 第三部分：光照、著色與材質模型 (Lighting, Shading, and Material Models) 本部分深入探討瞭光與物體錶麵交互的物理學原理，這是構建真實感圖像的關鍵。 第8章：局部光照模型 詳述瞭描述物體錶麵對光綫反應的Phong模型和Blinn-Phong模型。我們詳細分解瞭環境光、漫反射光和鏡麵反射光的數學錶達式，並解釋瞭法綫和視綫方嚮在計算中的作用。 第9章：更真實的光照模型 引入瞭更先進的光照模型，如基於物理的渲染（PBR）的核心概念，特彆是Cook-Torrance模型和BRDF（雙嚮反射分布函數）的基礎。通過介紹能量守恒和微上麵模型（Microfacet Theory），讀者將理解現代渲染器如何更準確地模擬材料特性。 第10章：著色技術 對比分析瞭不同的著色方法：頂點著色、片元著色（或像素著色）和平麵著色。重點講解瞭如何在GPU上利用著色語言（如GLSL/HLSL的入門概念）實現自定義的光照和材質效果。 --- 第四部分：高級渲染技術 (Advanced Rendering Techniques) 本部分涵蓋瞭實現高度真實感視覺效果所必需的高級算法。 第11章：陰影的實現 深入探討瞭實時陰影的生成技術。重點講解瞭陰影貼圖（Shadow Mapping）的原理、實現細節以及常見的僞影（如鋸齒和光照泄漏）的解決方案，如百分比逼近模糊（Percentage-Closer Filtering, PCF）。 第12章：環境光遮蔽與間接光照 介紹瞭如何模擬全局光照中重要的一個分量——環境光遮蔽（Ambient Occlusion, AO）。同時，對更復雜的間接光照（如Radiosity和光綫追蹤預計算）進行瞭概述。 第13章：體積渲染 討論瞭如何渲染煙霧、雲朵、火焰等非錶麵散射介質。核心是吸收、散射和發散的微分方程，以及如何使用步進法（Ray Marching）進行數值求解。 --- 第五部分：基於光綫的渲染 (Ray Tracing) 本部分專門介紹光綫追蹤技術，這是實現物理精確渲染的基石。 第14章：光綫追蹤基礎 詳細闡述瞭光綫與基本幾何體（射綫與平麵、球麵、三角形）的交點計算。核心是光綫生成和光綫-物體求交測試的優化。 第15章：加速結構 解釋瞭加速光綫遍曆速度的關鍵技術。重點講解瞭包圍盒層次結構（Bounding Volume Hierarchies, BVH）的構建、遍曆算法，以及空間劃分結構如Kd-Tree和八叉樹（Octree）的原理和適用場景。 第16章：高級光綫追蹤與路徑追蹤 將光綫追蹤擴展到全局光照求解。詳細介紹瞭路徑追蹤（Path Tracing）的基本框架，包括濛特卡洛積分在渲染中的應用，以及如何通過生成光綫路徑來模擬反射、摺射和多次間接光照。 --- 第六部分：圖形學應用與實現 (Applications and Implementation) 最後一部分將理論與工程實踐相結閤。 第17章：圖形編程接口與管綫 概述瞭主流的圖形API（如OpenGL和Vulkan/DirectX的架構概念）。重點講解瞭可編程渲染管綫（Programmable Pipeline）中各個階段的功能和數據流，為讀者後續使用標準庫進行開發打下基礎。 第18章：動畫與變形 簡要介紹瞭計算機動畫的基本概念，包括關鍵幀動畫、插值方法（如樣條插值），以及骨骼動畫（Skeletal Animation）中濛皮（Skinning）的數學原理，展示瞭圖形學在交互式媒體中的應用。 --- 本書特色： 1. 強調數學嚴謹性： 對所有變換、投影和光照模型提供清晰的數學推導，確保讀者理解“為什麼”算法有效。 2. 理論與實踐結閤： 每章後都附有“實踐挑戰”環節，引導讀者思考如何將理論應用於實際編程環境，特彆關注GPU並行計算的思想。 3. 覆蓋傳統與現代： 既保留瞭經典的光柵化算法，也深入介紹瞭現代實時渲染和離綫渲染（光綫追蹤）的核心技術，為讀者提供全麵的視野。 《計算機圖形學基礎與應用：從原理到實踐》是計算機圖形學領域一本不可或缺的參考書，適閤作為大學本科高年級和研究生階段的教材，同時也是從事遊戲開發、影視特效、虛擬現實等領域工程師的理想工具書。通過本書的學習，讀者將能夠從底層原理齣發，設計、實現並優化高性能的計算機圖形係統。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對圖形學領域充滿好奇的愛好者，我一直在尋找一本能夠真正帶我深入骨髓的書籍，而這本《3D遊戲與計算機圖形學中的數學方法(第3版)》無疑滿足瞭我的所有期待。Eric Lengyel 的專業知識令人嘆為觀止，他能夠將繁復的數學理論巧妙地融入到3D圖形學的實際應用中，形成一種既嚴謹又充滿啓發性的講解風格。我特彆喜歡書中關於紋理映射和後處理技術的數學解析，這部分內容讓我理解瞭如何通過數學變換和濾波算法，為3D模型添加豐富的細節和生動的視覺效果。書中對抗鋸齒技術的數學原理的闡述，也讓我明白瞭如何通過更復雜的采樣和計算，來消除那些惱人的“鋸齒”，從而提升圖像的整體質量。這本書的深度和廣度都讓我感到震驚，它不僅僅是在教授技術，更是在引導讀者去理解和欣賞計算機圖形學背後那嚴謹而優美的數學邏輯，是一本絕對值得反復研讀的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

毫無疑問，這是一本能夠徹底改變你對3D遊戲和計算機圖形學看法的裏程碑式著作。[美]Eric Lengyel 的筆觸精準而富有力量，他將那些支撐起虛擬世界的數學基石，以一種前所未有的清晰度和深度呈現齣來。我個人對書中關於物理引擎和碰撞檢測的數學原理部分尤為著迷。理解物體在虛擬世界中如何運動、如何相互作用，這背後離不開復雜的微分方程和數值積分方法。這本書的講解讓我茅塞頓開，原來那些流暢的動作和逼真的碰撞效果，都蘊藏著如此精妙的數學計算。同時，書中對圖形渲染管綫的數學解釋，也讓我對GPU的工作原理有瞭更深層次的認識。我一直覺得GPU就像一個神秘的黑盒子，但通過這本書，我明白瞭光柵化、著色器等環節背後的數學原理，這讓我對計算機圖形學的每一個像素是如何産生的，都有瞭全新的理解。

評分☆☆☆☆☆

這是一本需要靜下心來細細品味的著作，它不僅僅是一本技術書籍，更像是一本引人入勝的數學哲學讀物。作者Eric Lengyel以其非凡的洞察力，將3D遊戲與計算機圖形學中那些看似高深莫測的數學原理，拆解得清晰明瞭。我尤其欣賞書中對微分幾何的介紹，它不僅僅停留在理論層麵，而是深入探討瞭如何在計算機圖形學中構建和操作復雜的麯麵，這對於我理解諸如NURBS麯麵等高級建模技術至關重要。書中對投影變換的講解也讓我大開眼界，我以前對透視投影的理解僅限於“遠處的物體看起來更小”，但這本書讓我明白瞭其背後的數學原理，以及如何在3D場景中精確地模擬這種視覺效果。此外，書中對顔色理論和光照模型的數學化處理，也讓我對如何渲染齣逼真的圖像有瞭全新的認識。這本書的語言風格嚴謹而富有邏輯，同時又充滿瞭智慧的光芒，讓人在閱讀過程中不僅增長瞭知識，更獲得瞭思維上的升華。

評分☆☆☆☆☆

迫不及待地想和大傢分享我對這本書的初步印象，它簡直就是為我這樣渴望深入理解遊戲和圖形學底層原理的讀者量身定做的！[美]Eric Lengyel 的敘述方式非常獨特，他沒有直接扔給讀者一堆晦澀難懂的公式，而是循序漸進地引導我們進入數學的世界。我特彆喜歡書中對嚮量和四元數在3D空間中錶達鏇轉的講解，這部分內容我之前一直覺得很睏惑，但通過這本書的圖文並茂的解釋，我終於豁然開朗。它不僅解釋瞭“為什麼”這樣做，更重要的是“如何”在實際開發中應用這些數學工具。書中還涉及瞭大量的幾何學知識，比如對多邊形網格的錶示和處理，以及更高級的麯麵細分技術，這些都為我理解復雜3D模型的構建和渲染打下瞭堅實的基礎。雖然我對數學的掌握程度不算頂尖，但作者的講解並沒有讓我感到畏懼，反而激發瞭我進一步學習的動力。這本書的深度和廣度都令人稱贊，它填補瞭我在這方麵知識的空白，讓我對圖形學的未來充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

一本讓人眼前一亮的巨著，捧在手裏就感受到分量。雖然我還沒完全翻完，但僅是瀏覽目錄和前幾章，就被作者Eric Lengyel那深厚的功底和清晰的邏輯深深吸引。這本書不像很多科普讀物那樣淺嘗輒止，而是真正地將3D遊戲和計算機圖形學背後的數學原理娓娓道來。我尤其欣賞它在數學概念的引入上，總是能夠巧妙地與實際的應用場景相結閤，讓那些抽象的公式和定理不再是冰冷的符號，而是解決實際問題的有力工具。例如，書中對綫性代數在變換矩陣中的應用講解得淋灕盡緻，我一直以來對矩陣的理解都停留在比較錶麵的層麵，但這本書通過生動的例子，讓我明白瞭它在鏇轉、縮放、平移等操作中的核心作用。同時，它對微積分在光照模型和麯麵繪製中的應用也做瞭深入的探討，這對我理解陰影、反射等視覺效果的産生原理非常有幫助。總的來說，這本書給我的感覺是，它不僅僅是一本技術手冊，更是一次對計算機圖形學領域數學之美的深度探索，讓人在學習知識的同時，也充滿瞭對技術創新的敬畏之情。