計算機動畫算法與技術（第3版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Rick，Parent 著，劉，禕 譯

圖書標籤:

• 計算機動畫
• 動畫算法
• 圖形學
• 渲染
• 建模
• 動畫技術
• 計算機圖形學
• 動畫原理
• 算法
• 技術

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302485803

版次：3

商品編碼：12346388

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-02-01

用紙：純質紙

頁數：453

字數：716000

內容簡介

本書詳細闡述瞭與計算機動畫算法相關的高效解決方案及相應的數據結構和算法，主要包括技術背景知識、插值技術、插值動畫技術、運動鏈接、運動捕捉、物理動畫、流體、人物角色的建模和動畫、麵部動畫、建模行為以及特殊動畫模型等內容。此外，本書還提供瞭相應的算法、代碼以及僞代碼，以幫助讀者進一步理解相關方案的實現過程。

本書適閤作為高等院校計算機及相關專業的教材和教學參考書，也可作為相關開發人員的自學教材和參考手冊。

目錄

目 錄

第1章 概述 1

1.1 運動感知 2

1.2 動畫發展簡史 3

1.2.1 早期設備 4

1.2.2 早期傳統動畫 5

1.2.3 迪士尼 7

1.2.4 其他技術 8

1.2.5 其他動畫媒介 8

1.3 動畫製作 8

1.3.1 動畫原理 11

1.3.2 電影製作原理 12

1.3.3 聲音 14

1.4 計算機動畫製作 15

1.4.1 計算機動畫製作任務 16

1.4.2 數字編輯 17

1.4.3 數字視頻 20

1.4.4 數字音頻 20

1.5 計算機動畫簡史 21

1.5.1 早期行為（1980年之前） 21

1.5.2 中期階段（20世紀80年代） 24

1.5.3 新紀元（20世紀80年代以後） 25

1.6 本章小結 29

參考文獻 29

第2章 技術背景知識 33

2.1 空間與轉換 33

2.1.1 顯示管綫 34

2.1.2 齊次坐標和轉換矩陣 38

2.1.3 復閤轉換：轉換矩陣的纍積操作 39

2.1.4 基本的轉換操作 39

2.1.5 描述任意方嚮 41

2.1.6 從矩陣中獲取轉換操作 44

2.1.7 顯示管綫中的轉換描述 44

2.1.8 誤差 46

2.2 方嚮錶達 49

2.2.1 定角錶達 50

2.2.2 歐拉角錶達 51

2.2.3 軸角錶達 52

2.2.4 四元數錶達 53

2.2.5 指數映射錶達 55

2.3 本章小結 55

參考文獻 55

第3章 插值技術 57

3.1 插值計算 57

3.1.1 生成函數 57

3.1.2 綜述 60

3.2 麯綫頂點的移動控製 60

3.2.1 計算弧長 61

3.2.2 速度控製 73

3.2.3 易入/易齣 74

3.2.4 通用距離-時間函數 80

3.2.5 匹配於位置-時間對的麯綫 82

3.3 方嚮插值 83

3.4 與路徑協同工作 87

3.4.1 路徑移動 87

3.4.2 基於路徑的方嚮 88

3.4.3 基於路徑平滑操作 91

3.4.4 沿錶麵確定路徑 96

3.4.5 路徑計算 97

3.4.6 綜述 98

3.5 本章小結 98

參考文獻 98

第4章 插值動畫技術 101

4.1 關鍵幀係統 101

4.2 動畫語言 104

4.2.1 麵嚮設計人員的動畫語言 105

4.2.2 基於動畫設計的全功能程序語言 106

4.2.3 關聯變量 106

4.2.4 圖形語言 107

4.2.5 基於角色的動畫語言 107

4.3 對象的變形操作 108

4.3.1 拾取和拖曳 108

4.3.2 嵌入空間的變形 110

4.4 三維形狀插值方案 120

4.4.1 匹配拓撲結構 121

4.4.2 星形多麵體 122

4.4.3 軸嚮切麵 123

4.4.4 球體映射 125

4.4.5 遞歸細分 128

4.5 變形效果（二維） 130

4.5.1 坐標網格方案 130

4.5.2 特徵變形 135

4.6 本章小結 140

參考文獻 140

第5章 運動鏈接 143

5.1 層次結構建模 144

5.1.1 基於層次建模的數據結構 145

5.1.2 局部坐標框架 149

5.2 前嚮動力學 150

5.3 逆嚮動力學 151

5.3.1 通過解析法求解簡單係統 152

5.3.2 Jacobian方案 153

5.3.3 逆嚮動力學的數值方案 157

5.3.4 綜述 163

5.4 本章小結 163

參考文獻 163

第6章 運動捕捉 165

6.1 運動捕捉技術 165

6.2 圖像處理 166

6.3 相機校正 168

6.4 三維位置重構 169

6.4.1 多標記 170

6.4.2 多相機 171

6.5 骨骼匹配 171

6.6 從運動捕捉係統中輸齣內容 172

6.7 操控運動捕捉數據 174

6.7.1 信號處理 174

6.7.2 運動重定位 174

6.7.3 運動組閤 175

6.8 本章小結 175

參考文獻 176

第7章 物理動畫 177

7.1 基本物理學知識 177

7.2 彈性動畫示例 180

7.2.1 彈性對象 180

7.2.2 虛擬彈簧 182

7.3 粒子係統 183

7.3.1 生成粒子 183

7.3.2 粒子屬性 184

7.3.3 粒子消亡 184

7.3.4 粒子動畫 184

7.3.5 粒子渲染 185

7.3.6 粒子係統錶達 185

7.3.7 粒子受力狀態 186

7.3.8 粒子生命周期 186

7.4 剛體模擬 186

7.4.1 自由落體 187

7.4.2 碰撞體 195

7.4.3 基於鏈接層次結構的動力學 206

7.5 布料 208

7.5.1 褶皺的直接建模 209

7.5.2 物理建模 212

7.6 軟約束條件和硬約束條件 215

7.6.1 能量最小化 216

7.6.2 空間-時間約束條件 218

7.7 本章小結 220

參考文獻 220

第8章 流體：液體和氣體 223

8.1 特定流體模型 223

8.1.1 水流模型 223

8.1.2 雲彩模型和動畫 232

8.1.3 火焰建模和動畫 237

8.1.4 綜述 239

8.2 計算流體動力學 239

8.2.1 流體建模的通用解決方案 240

8.2.2 CFD方程 241

8.2.3 網格方案 244

8.2.4 包含均勻粒子流體動力學的粒子方案 245

8.3 本章小結 247

參考文獻 248

第9章 人物角色的建模和動畫 251

9.1 虛擬人物錶現方式 251

9.1.1 軀體幾何體的錶達方式 252

9.1.2 幾何體數據采集 253

9.1.3 幾何體變形 254

9.1.4 錶麵細節 254

9.1.5 人物角色建模過程中的層次方案 255

9.2 搜索和抓取行為 258

9.2.1 手臂建模 259

9.2.2 肩部關節 261

9.2.3 手部 261

9.2.4 協調的運動行為 263

9.2.5 迴避障礙物 263

9.2.6 受力狀態 264

9.3 行走效果 265

9.3.1 運動機製 266

9.3.2 行進過程中的動力學 269

9.3.3 基於動力學的真實運動行為 272

9.3.4 前嚮動力學控製 273

9.3.5 綜述 273

9.4 覆蓋特徵 274

9.4.1 布料和服裝 274

9.4.2 頭發 274

9.5 本章小結 276

參考文獻 277

第10章 麵部動畫 283

10.1 麵部結構 283

10.1.1 解剖學結構 283

10.1.2 麵部行為編碼係統 285

10.2 麵部模型 286

10.2.1 創建連續的錶麵模型 287

10.2.2 紋理 292

10.3 臉部的動畫效果 293

10.3.1 參數化模型 293

10.3.2 彎麯形狀 294

10.3.3 肌肉模型 295

10.3.4 麵部錶情 297

10.3.5 綜述 298

10.4 口型動畫 298

10.4.1 語音發聲 298

10.4.2 音素 299

10.4.3 協同發音 300

10.4.4 韻律學 301

10.5 本章小結 301

參考文獻 301

第11章 建模行為 305

11.1 原始行為 307

11.1.1 群集行為 307

11.1.2 捕食行為 316

11.2 環境認知 316

11.2.1 視覺 317

11.2.2 記憶 318

11.3 智能行為建模 318

11.3.1 自主行為 319

11.3.2 錶達方式和姿態 320

11.3.3 個性化建模：個性和情感狀態 321

11.4 群體管理 322

11.4.1 群體行為 323

11.4.2 內部結構 323

11.4.3 群體控製 324

11.4.4 n2復雜度管理 324

11.4.5 外觀效果 325

11.5 本章小結 325

參考文獻 325

第12章 特殊動畫模型 329

12.1 隱式錶麵 329

12.1.1 基本的隱式錶麵方程 329

12.1.2 基於隱式定義對象的動畫效果 331

12.1.3 碰撞檢測 332

12.1.4 基於碰撞的隱式錶麵變形 332

12.1.5 Level Set法 334

12.1.6 綜述 335

12.2 植物 335

12.2.1 植物學簡介 336

12.2.2 L係統 337

12.2.3 綜述 343

12.3 錶麵細分 344

12.4 本章小結 345

參考文獻 345

附錄A 渲染技術 349

A.1 雙緩衝區機製 349

A.2 閤成機製 350

A.2.1 忽略像素深度信息的閤成技術 351

A.2.2 基於像素深度信息的閤成技術 355

A.3 顯示運動對象：運動模糊 357

A.4 投影式陰影 359

A.5 廣告牌和替身圖技術 363

A.6 小結 364

參考文獻 364

附錄B 背景知識和技術 367

B.1 嚮量和矩陣 367

B.1.1 逆矩陣和綫性方程求解 368

B.1.2 奇值分解法 374

B.2 幾何計算 374

B.2.1 嚮量分量 375

B.2.2 嚮量長度 375

B.2.3 兩嚮量的點和計算 375

B.2.4 兩嚮量的叉積計算 376

B.2.5 嚮量和矩陣計算法則 377

B.2.6 三維空間內兩直綫間的最近點 380

B.2.7 麵積計算 381

B.2.8 餘弦定理 382

B.2.9 質心坐標 383

B.2.10 計算包圍邊界形狀 383

B.3 變換操作 396

B.3.1 基於嚮量-矩陣乘法的頂點變換 396

B.3.2 基於嚮量-矩陣乘法的嚮量變換 397

B.3.3 軸-角鏇轉 398

B.3.4 四元數 398

B.4 基於鏈接附肢的Denavit-Hartenberg 錶現形式 400

B.4.1 Denavit-Hartenberg錶示法 400

B.4.2 簡單示例 403

B.4.3 添加球狀關節 403

B.4.4 構建坐標係 405

B.5 插值計算和近似麯綫 405

B.5.1 方程：基本術語 405

B.5.2 簡單的綫性插值計算：幾何體和代數形式 407

B.5.3 基於弧長的參數化操作 408

B.5.4 導數計算 408

B.5.5 Hermite插值計算 408

B.5.6 Catmull-Rom樣條 409

B.5.7 4頂點形式 412

B.5.8 混閤拋物綫 412

B.5.9 Bezier插值/逼近方案 413

B.5.10 基於De Casteljau構造方案的Bezier麯綫 414

B.5.11 張力、連續性以及偏移控製 414

B.5.12 B樣條 417

B.5.13 麯綫與頂點集閤之間的匹配 417

B.6 隨機性 418

B.6.1 噪聲 419

B.6.2 擾動效果 421

B.6.3 隨機數生成器 422

B.7 物理初探 423

B.7.1 位置、速度和加速度 423

B.7.2 圓周運動 424

B.7.3 牛頓運動定律 425

B.7.4 慣性和慣性參考坐標係 425

B.7.5 質心 426

B.7.6 轉矩 426

B.7.7 平衡狀態：平衡作用力 426

B.7.8 重力 427

B.7.9 嚮心力 427

B.7.10 接觸力 427

B.7.11 離心力 429

B.7.12 功和勢能 429

B.7.13 動能 429

B.7.14 能量守恒 430

B.7.15 動量守恒 430

B.7.16 振蕩運動 430

B.7.17 阻尼機製 431

B.7.18 角動量 431

B.7.19 慣性張量 431

B.8 數值積分 432

B.8.1 基於弧長的函數積分計算 433

B.8.2 更新函數值 434

B.8.3 更新位置數據 437

B.9 優化技術 438

B.9.1 解析法 439

B.9.2 數值法 439

B.10 電影技術標準 441

B.10.1 模擬技術 441

B.10.2 數字世界 445

B.11 相機校正 448

參考文獻 451

前言/序言

前 言

總述

針對定義和生成圖形對象，即計算機動畫，本書主要講述對應的計算機算法以及程序設計技術，且集中講解三維（3D）領域中的計算機動畫內容。因此，本書適用於計算機科學與技術方嚮的高年級本科生以及研究生。而對於那些期望學習計算機動畫程序設計的程序員、使用軟件工具生成計算機動畫（並嘗試理解動畫製作軟件中的底層計算問題）的製作人員，本書也將大有裨益。

本書的齣版應是意料之中的事情—近年來，計算機動畫獲得瞭長足的發展，且廣泛地齣現於科研領域、學術領域，並帶來瞭一定的就業機會，甚至一些人還將其視為一項終生愛好。

目前，影片大多采用數字方式存儲，並引入瞭數字特效（通常稱作計算機圖像閤成，簡稱為CGI）。來自互聯網電影數據庫（網址為www.imdb.com）2007年6月的一份資料顯示，前10名的美國影片（數據源於北美電影票房排行榜）均廣泛地采用瞭CGI技術。

不難發現，計算機動畫影片已具有相當的票房號召力，根據不完全統計，每5部上榜電影中就有1部為計算機動畫電影。2001—2006年，數字圖像技術領域齣現瞭27位“科技成就奬”與“科學和工程奬”獲得者。每年，計算機動畫還為遊戲産業創造瞭不低於70億美金的收益。當前，功能強大的動畫軟件、低廉的CPU價格以及高存儲量的傢庭數字視頻錄像設備均使得桌麵級計算機動畫成為可能。大多數教育部門（如計算機科學係）均開設瞭與計算機動畫相關的課程（以及相關的藝術課程，進而培養數字藝術傢熟練地使用現有的計算機動畫軟件）。在計算機動畫算法方麵，學術會議以及相關期刊也記錄瞭業界的發展現況。

本書對於實際操作過程中的相關問題均有所描述，並提供瞭可行性技術以及相對直觀的實現方案。除瞭某些研究方嚮之外，本書盡量避免純理論方式的討論。本書中的部分示例程序為完整的可執行代碼，此類代碼采用C語言編寫，復製、編譯以及運行之後，即可生成算法結果；其他程序設計示例則采用類C僞代碼加以編寫，並可在適當的時候轉換為可執行工作代碼。這裏，采用C語言編寫代碼的主要原因是，該語言包含瞭其他語言（如C++語言和Java語言）的基礎特性，並可彰顯算法的逐步操作過程。本書附錄包含瞭與此相關的基礎內容，初學者可獲取其中的有用內容以及實現過程中的特定算法。

本書並不打算詳細介紹當今流行的動畫軟件包的使用方法（當然，也不排除針對某一類特定技術討論軟件的使用，這將有助於深入理解底層計算過程），也不會具體闡述計算機動畫理論、計算機動畫美學知識、動畫設計過程中的美學問題、動畫作品製作過程中的細節問題以及計算機輔助動畫（此類問題是指傳統手繪動畫的計算機化操作，多數時候，該問題包含一套自身的規則集，參見結尾處參考文獻1、2），而是主要討論全三維計算機動畫及其算法技術，動畫製作人員和程序員可藉此以有趣的方式移動對象。盡管本書重點闡述3D技術，但2D技術依然十分重要。

計算機動畫程序設計的基本目標是選擇適當的技術和設計工具，以使動畫設計人員錶達豐富的細節，進而確定期望的內容；同時，相關技術和工具還應具備強大的功能，以使動畫設計人員從枯燥的細節設定中解脫齣來。然而，針對每一位動畫設計人員、每一部動畫作品，甚至是一部動畫作品中的各個場景，通常不存在一類全功能的軟件工具。這裏，特定的動畫工具往往取決於期望中的製作效果以及製作人員的控製過程。根據不同的模擬內容，動畫藝術作品常需要使用不同的軟件工具，因此，各類處理方案也層齣不窮。

本書組織方式

第1章綜閤探討瞭與計算機動畫相關的問題，包括感知、手繪動畫技術發展史、動畫作品的測算方式以及計算機動畫發展簡史，相關內容提供瞭動畫藝術與製作的廣闊視角。

第2章講述瞭必要的背景知識以及與動畫相關的計算機圖形學內容，並對計算機圖形學中的計算問題進行瞭迴顧，為後續學習打下堅實的基礎，其中包括對渲染管綫的迴顧以及對轉換順序的討論，以降低一係列計算所産生的捨入誤差。另外，本章還講解瞭基於方嚮錶達的四元數形式。如果讀者具有豐富的計算機圖形學知識，則可跳過相關知識點，甚至整章內容。

第3章和第4章重點介紹插值技術。其中，第3章介紹與插值技術相關的基礎知識，包括時間-空間麯綫、麯綫的弧長參數化操作以及麯綫上的速度控製，隨後還討論瞭基於四元數的方嚮插值計算，且各類方案均與路徑結閤使用。第4章闡述瞭基於插值方案的動畫技術，包括關鍵幀插值、動畫語言以及形狀插值。

第5章和第6章主要涉及關節型角色的動力學控製問題。其中，第5章討論鏈接附肢的動力學方案，且同時涉及正嚮動力學和逆嚮動力學，並對正嚮動力學專門加以介紹。第6章討論與運動捕捉（mocap）相關的基礎內容，包括標記的處理方式以及運動捕捉結果數據的調校過程。

第7章和第8章討論與動畫相關的、真實世界的建模處理過程。其中，第7章探討基於物理的動畫、彈簧-阻尼係統、粒子係統、剛體動力學以及強製型約束條件。第8章介紹流體建模和動畫技術，且分彆論述瞭流體宏觀特徵處理模型以及計算流體動力學。

第9~11章討論人類和其他動物的動畫行為。其中，第9章主要介紹角色動畫，包括建模操作、抵達行為、行走行為、布料以及頭發。第10章則探討麵部動畫，包括麵部建模、錶情以及口型動畫。第11章討論行為動畫，包括群集行為、捕食者模型以及群體行為。

第12章闡述瞭某些特定模型，包括隱式錶麵、L係統以及錶麵細分操作。

附錄A展示瞭與計算機動畫相關的、圖像生成過程中所涉及的渲染問題，如雙緩衝機製、閤成操作、運動模糊以及陰影效果。這裏，假設讀者已瞭解幀緩衝區、z緩衝顯示算法以及抗鋸齒操作等內容。

附錄B講述瞭原理型知識點，包括插值計算和逼近技術、嚮量代數和矩陣、四元數演示代碼、物理學第一定律、數值技術以及電影、視頻、圖像格式屬性。

關於作者

Rick Parent現任俄亥俄州立大學（OSU）計算機科學與工程係教授一職。在學生時期，Rick就開始在俄亥俄州立大學的計算機圖形學研發中心（CGRG）工作，並接受Charles Csuri的悉心指導。1977年，他獲得計算機和信息科學（CIS）博士學位，主攻方嚮為人工智能。在隨後的3年中，他以助理研究員的身份工作於CGRG，並逐步晉升為副主管。1980年，他與其他人共同創建瞭The Computer Animation Company並蒞任主席一職。1985年，他再次加入俄亥俄州立大學的CIS係（現稱為計算機科學與工程係）。Rick的研究興趣涉及計算機動畫的方方麵麵，但主攻方嚮為人物角色動畫。目前，Rick的研究課題包括麵部動畫以及通過模型技術跟蹤視頻中的人物角色。

緻謝

本書的齣版得到瞭多方人士的鼎力支持。這裏，首先要感謝我的妻子Arlene，她的奉獻精神使得本書得以如期齣版。作為本書的第一位讀者，在她的幫助下，本書的可讀性獲得瞭極大的提升。

總的來說，感謝那些我有幸認識以及共事多年的學生們，他們對這個領域的共同興趣、知識以及對這個領域的熱情也使我受益匪淺，在此也嚮Doug Roble、John Chadwick、Dave Haumann、Dave Ebert、Matt Lewis、Karan Singh、teve May、James Hahn、Ferdi Scheepers、Dave Miller、Beth Hofer、Madhavi Muppala、Domin Lee、Kevin Rogers、Brent Watkins、Brad Winemiller、Meg Geroch、Lawson Wade、Arun Somasundaram、Scott King、Scott (Slim) Whitman錶示感謝（如有遺漏敬請原諒）。

我還要感謝那些多年來為本書提供反饋意見（無論是好是壞）的讀者，特彆是科羅拉多州立大學的Philip Schlup博士、卡爾加裏大學的Brian Wyvill博士，以及華沙大學的Przemyslaw Kiciak博士。

另外，這裏還要感謝俄亥俄州立大學計算機科學與工程係（Xiaodong Zhang）、藝術與設計高級計算中心（Maria Palazzi）以及Morgan Kaufmann齣版社的全體工作人員。

參考文獻

1. All Time Grossing Movies. In: The Internet Movie Database (IMDB). IMDb.com, Inc 2012; http://www.imdb.com/boxoffice/alltimegross; 2012; Web. 26 March 2012.

2. Scientific and Technical Awards. In: Academy of Motion Picture Arts and Sciences. 2012; http://www.oscars.org/awards/scitech/index.html; 2012; Web. 26 March 2012.

3. Industry facts. In: The Entertainment Software Association (ESA). 2012; http://www.theesa. com/facts/index.asp; 2012; Web. 26 March 2012.

4. Catmull E. The Problems of Computer-Assisted Animation. In: 1978; 348-353. Computer Graphics. vol. 12(3). August Atlanta, Ga.;.

5. Levoy M. A Color Animation System Based on the Multiplane Technique. In: George J, ed. July 1977; 65-71. Computer Graphics. vol 11(2). San Jose, Calif.

《數字世界的魔法：計算機圖形學入門》 本書旨在為初學者揭開計算機圖形學的神秘麵紗，深入淺齣地介紹其核心概念、關鍵技術與實際應用。它並非一本僅限於理論堆砌的教材，而是通過生動有趣的語言和豐富的實例，帶領讀者一步步走進數字影像的奇妙世界。從最基礎的像素點構建，到復雜的三維場景渲染，本書將為您勾勒齣一幅清晰的計算機圖形學全景圖。 第一部分：像素的舞蹈——二維圖形的基石 在數字世界的構建中，一切都始於最基本的單元：像素。本書將從這裏開始，為您解析像素的本質，以及如何通過對像素的操作來繪製齣各種二維圖形。 像素與分辨率： 我們將首先探討像素的含義，理解其作為圖像最小顯示單位的重要性。接著，深入講解分辨率的概念，它如何影響圖像的清晰度和細節錶現，以及在不同媒介（如屏幕、打印）下的考量。 嚮量圖形與位圖圖形： 讀者將學習區分兩種截然不同的圖形錶示方式：嚮量圖形和位圖圖形。嚮量圖形以數學公式描述，可以無限放大而不失真，常用於Logo、圖標設計；而位圖圖形則由像素網格組成，在放大時可能齣現鋸齒，廣泛應用於照片和繪畫。本書將介紹它們各自的優缺點、生成方式以及適用的場景。 繪製基本幾何圖形： 學習如何使用算法繪製直綫、圓、橢圓等基本幾何圖形。我們將詳細解析DDA算法、中點畫綫算法、Bresenham算法等經典算法的原理與實現，理解它們如何高效地在離散的像素網格上生成平滑的麯綫和直綫。 麯綫與多邊形的繪製： 進一步探索更復雜的二維形狀，如貝塞爾麯綫、B-樣條麯綫等。我們將介紹這些麯綫的數學定義和繪製方法，以及如何利用它們創建平滑自然的過渡效果。同時，讀者還將學習如何繪製和填充多邊形，包括各種填充算法，如掃描綫填充算法、種子填充算法等，理解它們在填充區域時的差異和應用。 顔色模型與色彩空間： 顔色是視覺信息的關鍵組成部分。本書將深入講解RGB、CMYK、HSV等常見的顔色模型，闡述它們在不同應用場景下的作用。同時，我們將探討色彩空間的概念，理解不同色彩空間之間的轉換，以及如何準確地錶示和控製顔色，以實現一緻的視覺效果。 圖像變換： 學習如何對二維圖像進行各種變換，包括平移、鏇轉、縮放、剪切等。我們將介紹這些變換的數學原理，以及如何通過矩陣運算來實現。這些變換是圖像處理和動畫製作的基礎，能夠實現各種動態效果和視覺扭麯。 圖像濾波與處理： 探索圖像的增強和處理技術。我們將介紹濾波器（如高斯模糊、銳化）的工作原理，理解它們如何改變圖像的視覺特徵，以達到去噪、突齣細節等目的。同時，還將涉及一些基本的圖像分割和邊緣檢測技術。 第二部分：空間的構建——三維圖形的奧秘 從二維平麵走嚮三維立體，計算機圖形學將迎來更為廣闊的天地。本部分將帶領讀者進入三維世界的構建之旅。 三維坐標係與幾何錶示： 建立對三維空間的概念，理解三維坐標係的構成。我們將介紹點、綫、麵等基本幾何元素的錶示方法，以及如何使用頂點、邊、麵等概念來構建三維模型。 三維模型創建： 學習不同的三維模型創建技術。我們將介紹多邊形建模（Polygon Modeling）的基本流程，包括頂點、邊、麵的操作，以及如何通過組閤和修改基本圖元來創建復雜的物體。此外，還將觸及一些其他建模方法，如細分麯麵（Subdivision Surfaces）和NURBS麯麵（Non-Uniform Rational B-Splines），它們能夠生成更為光滑和精細的麯麵。 相機模型與視圖變換： 理解“觀察者”在三維空間中的視角是如何被模擬的。我們將詳細講解相機模型，包括其位置、方嚮、視角（Field of View）、投影方式（正交投影、透視投影）等。視圖變換（View Transformation）將帶領讀者學習如何將世界坐標係中的物體轉換到相機坐標係下，實現從不同角度觀察場景。 投影變換： 將三維空間中的物體投影到二維屏幕上，是實現三維視覺效果的關鍵。本書將詳細介紹透視投影（Perspective Projection）和正交投影（Orthographic Projection）的原理，以及它們如何模擬人眼觀察世界的真實感。 光照與著色： 光照是決定物體外觀和場景氛圍的關鍵因素。我們將深入探討各種光照模型，包括環境光（Ambient Light）、漫射光（Diffuse Light）、鏡麵反射光（Specular Light）等。通過理解光綫與物體錶麵的交互，學習如何模擬逼真的光照效果，讓三維物體看起來更具立體感和真實感。 著色模型與材質： 在理解光照原理的基礎上，我們將進一步講解著色模型（Shading Models），如Flat Shading、Gouraud Shading、Phong Shading等，以及它們在模擬錶麵平滑度、高光等方麵的差異。同時，讀者將學習如何為物體賦予不同的材質屬性，例如顔色、紋理、反射率、透明度等，以達到豐富多樣的視覺錶現。 紋理映射： 紋理能夠極大地豐富三維模型的細節和真實感。本書將詳細介紹紋理映射（Texture Mapping）的技術，包括二維紋理在三維模型上的投影和映射方式。讀者將學習如何將圖片作為紋理貼到模型錶麵，模擬木材、石頭、布料等各種材質的紋理效果，讓三維場景更加生動逼真。 光綫追蹤與全局光照（初步）： 作為一種更高級的渲染技術，光綫追蹤（Ray Tracing）能夠模擬更真實的反射、摺射和陰影效果。本書將初步介紹光綫追蹤的基本原理，讓讀者對這種強大的渲染方法有所瞭解。同時，也將簡要觸及全局光照（Global Illumination）的概念，解釋光綫在場景中多次反射和散射如何影響整體光照效果。 第三部分：動態的藝術——動畫與交互的實現 計算機圖形學不僅創造靜態的圖像，更能賦予它們生命。本部分將聚焦於動畫的製作和交互的實現。 關鍵幀動畫： 學習最經典的動畫製作技術——關鍵幀動畫。本書將解析如何通過設定關鍵時間點的物體狀態，由計算機自動生成中間幀，實現平滑的運動過渡。 插值技術： 深入理解各種插值技術在動畫中的應用，如綫性插值、樣條插值等，它們如何影響動畫的運動軌跡和節奏。 骨骼動畫與濛皮（初步）： 對於角色動畫，骨骼動畫（Skeletal Animation）是一種非常有效的方法。本書將初步介紹如何為三維模型添加骨骼，並通過控製骨骼的運動來驅動模型的形變，實現生動的人物動作。 粒子係統： 探索用於模擬煙、火、水、爆炸等特效的粒子係統（Particle Systems）。讀者將學習如何通過控製粒子的生成、運動、生命周期和渲染來創建逼真的動態效果。 交互式圖形： 計算機圖形學並非僅僅用於製作預設的動畫，更在於實時交互。本書將介紹如何處理用戶的輸入（如鼠標點擊、鍵盤操作），並根據用戶的指令實時更新和渲染圖形，實現用戶與虛擬世界的互動。 圖形硬件加速（簡介）： 簡要介紹圖形處理單元（GPU）在加速圖形渲染中的作用，以及現代圖形API（如OpenGL、DirectX）是如何工作的，讓讀者對高效圖形處理的底層技術有所認識。 本書特色： 由淺入深，循序漸進： 從最基礎的像素概念講起，逐步深入到復雜的三維場景構建和動態效果的實現，確保不同基礎的學習者都能輕鬆上手。 理論與實踐結閤： 在講解核心概念的同時，穿插大量的實例和僞代碼，幫助讀者理解算法的實際應用。 豐富多樣的應用場景： 涵蓋遊戲開發、影視特效、虛擬現實、可視化等多個領域的計算機圖形學應用，激發讀者的學習興趣和應用潛力。 清晰易懂的語言： 避免使用過於晦澀的專業術語，力求用最直觀、最易於理解的方式來闡述復雜的概念。 通過閱讀本書，您將不僅掌握計算機圖形學的基本原理和技術，更能點燃您在數字藝術和創新領域的無限想象力，開啓您的數字世界探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是一場視覺盛宴，我花瞭整整一個下午沉浸在其中。翻開書頁，就像走進瞭一個奇妙的數字世界，從那些令人驚嘆的早期計算機動畫示例，到如今可以逼真到以假亂真的CG特效，這本書就像一個時間膠囊，記錄瞭這項技術一路走來的輝煌曆程。我尤其被那些關於早期動畫師們如何剋服硬件限製，用智慧和創造力實現一個個技術突破的故事所吸引。那些手繪的草圖、原始的代碼片段，以及他們對於每一個像素的執著追求，都讓我深感敬佩。而且，書中不僅僅是羅列技術名詞，更重要的是它深入淺齣地講解瞭這些技術背後的藝術理念和科學原理。例如，關於動力學模擬的部分，我終於明白瞭那些流暢的布料飄動、岩石崩塌的震撼效果是怎麼實現的，不僅僅是冰冷的公式，而是對物理世界規律的巧妙應用。作者的筆觸細膩而充滿熱情，讓我感覺像是在聽一位經驗豐富的藝術傢和工程師娓娓道來他們的創作故事，而非枯燥的技術說明。那些案例分析更是點睛之筆，從經典動畫電影的幕後故事，到現代遊戲的視覺引擎解析，都讓我看到瞭理論是如何轉化為實踐，並最終呈現在我們眼前的。我甚至覺得，這本書不僅僅是給技術從業者看的，任何對視覺藝術和科技創新感興趣的人，都會從中獲得巨大的啓發和樂趣。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我最開始拿到這本書的時候，並沒有抱太大的期望，畢竟“算法”和“技術”這些詞聽起來就比較枯燥。但當我真正開始閱讀的時候，我簡直驚呆瞭！這本書完全顛覆瞭我對技術書籍的認知。它不僅僅是一本硬核的技術手冊，更像是一部充滿智慧和創意的百科全書。作者以非常生動的筆觸，描繪瞭計算機動畫從無到有的發展曆程，以及其中湧現齣的無數創新思想和技術突破。我被那些關於模擬真實世界物理現象的算法所震撼，比如流體模擬、碰撞檢測等等。書中用大量的篇幅介紹瞭這些技術的原理和實現方式，而且講解得非常透徹，即使是我這種對數學不太感冒的人，也能勉強理解。我尤其喜歡書中的案例分析，它選取瞭許多經典的動畫作品和遊戲，深入剖析瞭其中運用的關鍵技術。通過這些案例，我不僅學到瞭技術知識，更重要的是，我看到瞭技術如何與藝術完美結閤，創造齣令人驚嘆的視覺效果。這本書讓我對計算機動畫這個領域産生瞭前所未有的興趣，也讓我看到瞭這個行業廣闊的發展前景。我強烈推薦給所有對視覺特效、遊戲開發、甚至隻是對數字藝術充滿好奇的人。

評分☆☆☆☆☆

我最近剛開始涉足3D建模領域，一直想找一本能夠係統梳理這個行業的書籍。這本書簡直就是我苦苦尋覓的寶藏！它以非常清晰的邏輯，從最基礎的概念講起，逐步深入到復雜的算法和技術。我特彆喜歡它在介紹光綫追蹤和渲染技術時，那些深入淺齣的講解。我一直以為這些高深的術語離我很遙遠，但書中通過大量的圖示和通俗易懂的語言，讓我明白瞭這些技術是如何讓虛擬世界擁有逼真的光影效果的。而且，它還涉及瞭角色動畫、粒子係統、布料模擬等多個方麵，讓我對整個動畫製作流程有瞭非常全麵的認識。這本書的優點在於，它既有廣度，又有深度。它能夠讓你快速瞭解整個行業概貌，又能讓你在感興趣的領域進行深入鑽研。我尤其欣賞作者在解釋算法時，不僅僅是給齣公式，還會穿插一些實際的應用場景，讓我能夠更好地理解這些算法的實際意義和作用。例如，在講解骨骼動畫時，書中就詳細分析瞭如何通過骨骼的綁定和權重設置，來控製角色的每一個動作，這一點對於我這種初學者來說，真是太有幫助瞭。讀這本書，感覺就像是請瞭一位經驗豐富的導師在身邊一對一地指導，隨時解答我的睏惑，讓我少走瞭很多彎路。

評分☆☆☆☆☆

對於我這種已經在這個行業摸爬滾打多年的老兵來說，能夠找到一本既能溫故知新，又能帶來新啓發的書籍，實屬不易。而這本《計算機動畫算法與技術（第3版）》恰恰做到瞭這一點。書中對一些經典算法的梳理和講解，依然是那麼的精闢和深刻，讓我對那些早已熟悉的原理有瞭更深層次的理解。同時，書中也引入瞭許多近年來發展迅速的新技術和新算法，比如在實時渲染、AI輔助動畫等方麵的內容，為我打開瞭新的視野。我特彆欣賞書中對於不同算法的優劣勢以及適用場景的分析，這對於我們在實際項目中選擇閤適的技術方案非常有指導意義。而且，這本書的結構安排也非常閤理，循序漸進，既有理論深度，又不失實踐指導意義。我經常在遇到技術難題時，翻開這本書，總能找到相關的論述，甚至能從中獲得解決問題的靈感。這本書就像一個老朋友，總能在你需要的時候給予你最可靠的支持和最寶貴的建議。它不僅僅是一本技術書籍，更是一本行業智慧的結晶。

評分☆☆☆☆☆

當我翻開這本《計算機動畫算法與技術（第3版）》時，我仿佛被帶入瞭一個充滿無限可能的數字創意世界。書中的內容涵蓋瞭計算機動畫製作的方方麵麵，從基礎的數學原理，到復雜的算法實現，再到前沿的技術應用，都進行瞭詳盡的介紹。我尤其驚嘆於書中對各種模擬技術的深入剖析，比如模擬真實的物理運動，創建逼真的角色錶情，以及構建宏大的虛擬場景。作者以非常清晰的思路，將復雜的概念分解，並通過大量的圖例和代碼示例，幫助讀者理解抽象的算法。這本書的魅力在於，它不僅能夠讓你瞭解“如何做”，更能讓你明白“為什麼這麼做”。它不僅僅是一本技術工具書，更是一本關於如何用技術創造藝術的書。我從中看到瞭許多令人振奮的創新思想，也感受到瞭技術發展給動畫行業帶來的巨大變革。這本書讓我意識到，計算機動畫不僅僅是簡單的圖像生成，更是一種將科學與藝術融為一體的強大錶達方式。我迫不及待地想要將書中學到的知識運用到我的項目中，創造齣更多令人驚嘆的視覺作品。