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出版者:北京工业大学出版社

作者:郭林林

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:1999-06

价格:11.50元

装帧:平装

isbn号码:9787563907755

丛书系列:

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计算机图形学与可视化技术：从理论基石到前沿应用 本书旨在全面、深入地探讨计算机图形学与可视化的核心理论、关键算法以及广泛的应用实践。它不仅是对传统图形学知识体系的系统梳理，更是对当前数字内容创作、数据科学可视化以及沉浸式技术发展趋势的深刻洞察与技术引领。 --- 第一部分：图形学基础与数学原理的坚实构建 (Foundations and Mathematical Rigor) 本部分将打下坚实的理论基础，确保读者对图形学的数学本质有清晰的认识。 第一章：几何表示与变换 向量代数与仿射空间： 详细阐述三维空间中的向量运算、坐标系的选择与变换。重点分析齐次坐标系在图形学中的重要性，以及如何用矩阵描述平移、旋转、缩放和倾斜等基本仿射变换。 曲线与曲面的数学描述： 深入研究参数化曲线（如贝塞尔曲线、B样条、NURBS）的构造原理、控制点影响机制和几何性质。探讨曲面表示方法，包括隐式曲面与参数曲面，及其在CAD/CAM和三维建模中的应用。 空间数据结构： 介绍用于高效存储和检索三维几何数据的空间划分结构，如BSP树、八叉树（Octree）和四叉树（Quadtree），分析它们在碰撞检测和光线追踪加速中的作用。 第二章：光栅化渲染管线与深度解析 图形处理单元（GPU）架构概述： 介绍现代GPU的基本工作流程，从顶点数据输入到像素输出的各个阶段，为后续的可编程管线打下基础。 投影变换： 详细讲解透视投影（Perspective Projection）和正交投影（Orthographic Projection）的数学模型，以及视口变换（Viewport Transformation）的实现细节。 裁剪与屏幕坐标转换： 深入分析Cohen-Sutherland和Liang-Barsky线段裁剪算法，以及多边形（如Sutherland-Hodgman）裁剪算法，确保几何体被准确地映射到视口内。 第二部分：真实感成像：光照、材质与纹理 (Realistic Imaging: Illumination, Material, and Texture) 本部分聚焦于如何模拟真实世界中的光与物质的相互作用，实现视觉上的欺骗性真实感。 第三章：光照模型与着色技术 经典光照模型： 全面剖析Phong反射模型、Blinn-Phong模型的物理基础及其局限性。介绍环境光、漫反射和镜面反射的参数化处理。 全局光照的原理与实现： 引入更先进的光照计算方法，包括辐射度（Radiosity）方法和基于蒙特卡洛方法的路径追踪（Path Tracing）基础，理解间接光照、焦散（Caustics）的产生机制。 着色频率的控制： 详细对比顶点着色、片元着色（像素着色）以及细分着色（Tessellation Shading）的应用场景与性能差异，强调可编程管线的灵活性。 第四章：纹理映射与材质描述 纹理坐标生成与映射： 讲解UV坐标的建立、纹理的过滤（最近邻、双线性、三线性插值）及其在消除锯齿中的作用。 高级纹理技术： 深入探讨凹凸贴图（Bump Mapping）、法线贴图（Normal Mapping）和置换贴图（Displacement Mapping）的原理，分析它们如何通过修改法线或几何体来模拟表面细节，而无需增加实际的面片数量。 物理基础渲染（PBR）材质系统： 介绍基于微表面（Microfacet）理论的BRDF（双向反射分布函数），如Cook-Torrance模型，阐述金属度（Metalness）和粗糙度（Roughness）参数如何准确地描述真实世界材质的反射特性。 第三部分：高效渲染与算法优化 (Efficient Rendering and Algorithmic Optimization) 本部分探讨如何利用计算资源和数据结构，实现高质量的实时或离线渲染。 第五章：高级几何处理与细节层次 细分与LOD（Level of Detail）： 讲解如何动态地根据物体与观察者的距离来调整模型的复杂程度，例如Loop细分算法和基于误差度量的LOD选择策略。 深度图（Depth Buffer）的应用： 深入分析Z缓冲（Z-Buffering）的工作原理及其在解决可见性问题中的核心地位。探讨深度图在后处理效果（如SSAO、深度雾）中的二次利用。 阴影技术： 对比透视投影的阴影体方法与基于纹理的阴影技术，重点讲解阴影贴图（Shadow Mapping）的实现细节、深度比较问题，以及如何利用百分比逼近软阴影（PCF）改善边缘的硬度。 第六章：加速结构与并行计算 光线追踪加速结构： 详细分析BVH（包围盒层次结构）的构建算法（如SAH准则），以及光线与层次结构的交集测试流程，这是现代实时光线追踪（RTX）性能的关键。 可编程管线的深入应用： 介绍计算着色器（Compute Shader）在非图形任务（如粒子系统模拟、后处理滤波、体积渲染数据预处理）中的强大能力，以及GPU并行计算的模型。 第四部分：数据可视化与信息呈现 (Data Visualization and Information Presentation) 本部分将视角从纯粹的图形合成转向信息传递的有效性，探讨如何将抽象数据转化为直观的视觉体验。 第七章：二维数据可视化原理 视觉变量与编码： 探讨颜色（色相、饱和度、亮度）、大小、形状等视觉变量如何有效地编码数据维度。分析欺骗性可视化（如误导性轴起点、比例失真）的识别与避免。 经典图表结构： 深入分析直方图、散点图矩阵（SPLOM）、平行坐标图（Parallel Coordinates）等在探索多变量数据中的优势与局限性。 第八章：三维数据与科学可视化 体积渲染技术： 详细介绍体数据（如CT扫描、流体模拟结果）的采样与投影方法，包括等值面提取（如Marching Cubes算法）和直接体积渲染（Volume Ray Casting）的流程。 拓扑与网络可视化： 研究复杂网络结构（如社交网络、分子结构）的布局算法，包括力导向算法（Force-Directed Layout）和谱布局方法，以及如何结合三维空间来增强可读性。 第五部分：前沿技术与交互 (Cutting-Edge Technologies and Interaction) 第九章：实时渲染的前沿技术 延迟渲染（Deferred Shading）与分块渲染： 比较正向渲染与延迟渲染的优劣，重点分析延迟渲染如何高效处理大量动态光源，并通过G-Buffer的构建和光照通道的解耦实现性能优化。 屏幕空间技术（SS-Techniques）： 讲解屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）、屏幕空间反射（SSR）等技巧的实现机制，分析它们以低计算成本模拟全局效果的能力与固有缺陷（如信息缺失导致的“黑边”）。 第十章：交互式系统与沉浸式环境 人机交互基础： 探讨三维环境中的交互设计范式，包括选择、操纵和定位（SOP）任务，以及如何利用自然用户界面（NUI）提升沉浸感。 虚拟现实（VR）与增强现实（AR）中的图形挑战： 分析高刷新率、低延迟渲染对头部运动（Head Tracking）同步的要求，讨论运动模糊、畸变校正和注视点渲染（Foveated Rendering）在这些环境中的关键作用。 --- 本书特色： 本书不仅提供了严谨的数学推导和算法流程，更强调实践性。书中融入了大量基于现代图形API（如OpenGL/Vulkan或DirectX）的伪代码和实现思路，帮助读者将理论知识转化为实际可运行的图形引擎组件。通过对经典方法的回顾与对PBR、实时光线追踪等前沿技术的深入剖析，本书为致力于游戏开发、电影特效制作、工程仿真、医疗成像及数据分析领域的专业人士和高级学生提供了一份兼具深度与广度的参考手册。

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最近接触的一本关于**热流体动力学在微纳尺度下的建模与仿真**的教材，其内容之精深，完全可以作为研究生阶段的参考书。这本书的核心竞争力在于它将经典的纳维-斯托克斯方程，通过精妙的数学推导，过渡到了适用于低雷诺数环境的简化模型，例如斯托克斯流。它详尽地介绍了如何运用有限元法（FEM）和格子玻尔兹曼方法（LBM）来模拟流体在多孔介质或微通道内的流动行为。书中对于边界条件的处理，特别是“无滑移”条件的严格性与实际应用中的妥协，进行了深入的哲学式探讨。此外，作者还专门花了大量篇幅介绍如何利用数值方法来捕捉界面张力对两相流（如油水混合物）在微腔室中的行为影响，涉及到了复杂的相场模型。这本书的插图和图表质量极高，每一张模拟结果图都配有详尽的参数说明，让你清楚地知道这个“涡旋”是如何在特定粘度和剪切力下产生的。对于任何想从事微流控芯片设计或生物流体工程研究的人来说，这本书的数值工具箱价值是无可替代的。

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我最近读了一本关于**网络架构与路由协议深度解析**的书，这本书简直是为那些想要彻底搞懂现代网络骨干脉络的技术人员量身定做的。它的开篇并没有急于抛出复杂的算法，而是从历史的演进入手，详细阐述了TCP/IP协议族在不同历史阶段面临的挑战以及随之而来的解决方案，比如从早期的CIDR到后来的MPLS技术栈的引入，每一步的决策都有着深刻的时代背景和技术考量。书中对BGP的讲解尤其精彩，它不仅仅停留在路由选择的表面，而是深入剖析了路由策略的配置哲学——如何在全球互联的背景下平衡延迟、成本与可靠性。作者用极其生动的比喻，将复杂的路径矢量算法具象化，让人在阅读中仿佛亲眼见证了数据包穿越大洋彼岸的过程。更难能可贵的是，书中还穿插了大量实际案例，比如某个大型ISP在遭遇路由黑洞时如何快速定位并使用各种工具进行故障排除，这些实战经验的分享，对于提升一个网络工程师的应急处理能力有着不可估量的价值。总而言之，这是一本理论与实践深度融合的著作，读完之后我对“网络”这个概念的理解达到了一个新的高度。

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我尝试阅读了一本关于**中世纪欧洲农业技术与社会结构变迁**的学术专著，这本书的学术严谨性令人印象深刻，但其叙事节奏却充满了历史学家的克制与审慎。它的大部分篇幅聚焦于13世纪英格兰地区，利用大量的泥板记录、教区档案以及土地丈量文书，来重建当时农民的实际生活状态。书中对“重犁”和“三圃制”的引入如何改变了单位土地的产出并进而影响了封建领主的权力结构进行了细致的量化分析。作者甚至专门辟出一章来讨论“粪肥管理”在提升土壤肥力中的作用，并试图估算不同庄园在不同年份粪肥利用率的差异。这本书的语言风格极其古典和精确，每一个论断背后都有翔实的脚注作为支撑，几乎没有使用任何耸人听闻的描述。它最大的特点是它的“去宏大叙事化”，它拒绝将中世纪描绘成一个简单的“黑暗时代”，而是通过对农业细节的聚焦，展示了技术进步如何在缓慢而坚实的基础上，潜移默化地推动了社会结构的转型，即便这种转型极其缓慢，也充满了历史的张力。

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我最近翻阅的一本关于**古典音乐美学与诠释学**的著作，风格迥异于那些枯燥的音乐史编年体。这本书的妙处在于它极其关注“演奏”这一行为的本体论意义。作者没有将乐谱视为一份不可更改的文本，而是将其视为一个充满潜能的“文本场域”。他以巴赫的赋格和莫扎特的奏鸣曲为例，深入探讨了“速度记号”（Tempo Marking）的模糊性在不同历史时期和不同演奏流派（比如历史演奏运动与现代管弦乐团）中是如何被解读和重塑的。书中花了大篇幅来分析同一首协奏曲在卡拉扬指挥下与在伯恩斯坦指挥下的细微差别，并非简单地赞美谁的演绎更“好”，而是从音色选择、乐句呼吸感以及对作曲家时代背景理解的差异性角度进行解剖。这种将音乐视为一种不断被再生产和再阐释的文化现象的视角，极大地拓宽了我对古典音乐的欣赏维度。读完后，我再听贝多芬的任何一部交响乐，都会不自觉地去思考演奏家在哪个音符上选择了更长的休止，以及这个休止背后所蕴含的对作品的个人化理解。

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这本书，**《量子计算的数学基础与算法设计》**，对于我这个数学功底相对薄弱的读者来说，无疑是一次对思维极限的挑战，但同时也是一次酣畅淋漓的智力探险。作者采取了一种非常“硬核”的教学方法，几乎没有进行任何形式的简化。从线性代数中那些晦涩的希尔伯特空间定义开始，到狄拉克符号的精确用法，每一个章节都建立在前一个章节坚实的基础上，不容许丝毫的跳跃或含糊。书中对Shor算法和Grover算法的推导过程，简直是一场数学上的马拉松，作者精确地展示了如何利用量子叠加态和纠缠特性，将经典算法中指数级甚至更长时间的计算复杂度，转化为多项式时间乃至更优的效率。我尤其欣赏它对量子纠错码的详尽论述，这部分内容直击量子计算实用化的核心难题，探讨了如何通过冗余编码来抵抗环境噪声的干扰，涉及到了大量的群论和有限域知识。虽然阅读过程需要反复查阅高等数学教材作为辅助，但最终攻克那些复杂公式时的成就感，是阅读一般通俗读物所无法比拟的。这本书真正做到了“授人以渔”，它教你的不是如何使用某一个量子编程库，而是理解其背后的数学机理。

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