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出版者:清华大学出版社

作者:何薇

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2001-9-1

价格:21.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302046448

丛书系列:

图书标签:

• 计算机图形学
• CAD
• 计算机辅助设计
• 图形学
• 工程图学
• 可视化
• 算法
• OpenGL
• DirectX
• 三维建模

《光学原理及其在成像系统中的应用》 本书深入探讨了光学领域的核心概念，旨在为读者构建一个全面而扎实的理论基础，并将其巧妙地应用于现代成像系统的设计与分析。我们相信，对光学现象的深刻理解是构建高性能光学设备的关键。 第一部分：光学基础理论 本部分将系统性地梳理光学学科的基石，从基本的光的性质出发，逐步深入到复杂的成像原理。 光的波动性与粒子性： 首先，我们将回顾历史上对光本质的认识演变，从惠更斯的光波理论到爱因斯坦的光电效应，清晰阐述光既具有波动性（如干涉、衍射）又具有粒子性（如光子）的双重属性。我们将详细介绍马吕斯定律、斯涅尔定律等，阐释光的传播规律，并引入偏振的概念及其测量方法，为后续讨论偏振光学元件奠定基础。 几何光学： 这一章节将聚焦于光的直线传播、反射和折射。我们将详细介绍反射定律和折射定律，并在此基础上推导出成像的几何关系。重点讲解镜面成像和透镜成像的原理，包括焦点、像距、物距、放大率等关键参数的计算。我们将分析不同类型透镜（如凸透镜、凹透镜）的成像特性，并探讨球面像差、慧差、场曲等基本像差的产生原因及其影响。读者将学习如何利用几何光学原理预测成像效果，并为初级的成像系统设计打下基础。 物理光学： 物理光学部分将深入探讨光的波动性所带来的现象。我们将详细讲解干涉现象，包括杨氏双缝干涉、薄膜干涉等，并分析其应用，例如干涉仪的原理。衍射部分将重点介绍夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射，以及圆孔、狭缝、光栅等衍射仪器的成像规律。这将帮助读者理解光的波动性如何影响成像质量，以及如何利用衍射现象实现诸如光谱分析等功能。 第二部分：成像系统的光学设计基础 在掌握了基础光学原理之后，本部分将引导读者进入成像系统的实际设计领域，从经典的光学仪器入手，逐步提升设计能力。 透镜成像系统： 本章将系统性地分析由多个透镜组成的成像系统，如复式显微镜和望远镜。我们将学习如何通过组合不同焦距和类型的透镜来优化成像性能，例如校正像差、扩大视场、提高放大倍率等。我们将详细讲解高斯成像公式在多透镜系统中的应用，并介绍一些基础的光学设计软件在系统设计中的作用。 光学元件的特性与选择： 了解各种光学元件的特性是有效设计的基础。本章将介绍各种常见的光学元件，包括棱镜（如直角棱镜、五棱镜）、反射镜（平面镜、球面镜）、滤光片（吸收滤光片、干涉滤光片）、光阑（孔径光阑、视场光阑）等。我们将详细分析这些元件的光学功能、材料选择、制造工艺及其在成像系统中的作用，例如如何利用棱镜改变光路，如何通过滤光片选择特定波长的光。 像差的分析与校正： 像差是影响成像质量的关键因素。我们将深入分析像差的种类，包括球差、彗差、像散、场曲和色差。对于每一种像差，我们将详细阐述其产生机理，并介绍常用的校正方法。例如，通过使用组合透镜、非球面透镜或者优化透镜的曲率半径和材料来减小球差和色差。本章将提供实用的像差分析工具和策略，帮助读者构建具有高成像质量的光学系统。 第三部分：现代成像技术的关键光学原理 本部分将聚焦于现代成像技术中的关键光学概念，展示光学原理的广泛应用。 光瞳与视场： 深入理解光瞳（孔径光阑和出瞳）和视场（孔径光阑和视场光阑）的概念对于优化成像系统的性能至关重要。我们将分析光瞳如何影响系统的分辨率和亮度，以及视场如何影响成像的几何畸变。我们将学习如何通过合理设计光瞳和视场来获得最佳的成像效果。 光学仪器的分辨率与调制传递函数（MTF）： 本章将介绍评价成像系统性能的重要指标——分辨率。我们将从瑞利判据和艾里斑出发，解释衍射对分辨率的限制。在此基础上，我们将详细介绍调制传递函数（MTF）的概念，它能够更全面地描述成像系统在不同空间频率下的成像能力。读者将学习如何计算和分析MTF，并利用其优化设计。 偏振光学与成像： 偏振是光的另一重要属性，在许多现代成像技术中扮演着关键角色。本章将深入探讨偏振的产生（如线偏振、圆偏振）、转化（如波片、偏振片）和检测。我们将重点介绍偏振光学在液晶显示、3D成像、生物显微成像（如荧光显微镜）以及光学传感等领域的应用。 第四部分：成像系统设计案例分析 理论结合实践，本部分将通过具体的案例分析，巩固读者对光学设计原理的理解，并展示如何将所学知识应用于实际问题。 显微镜的光学设计： 以复式显微镜为例，我们将详细分析其物镜和目镜的设计要点，包括焦距匹配、像差校正、放大率计算等。我们将探讨不同类型显微镜（如相差显微镜、荧光显微镜）的光学原理和特殊设计。 相机镜头的光学设计： 探讨现代相机镜头的光学结构，例如广角镜头、长焦镜头、变焦镜头的设计原理。我们将重点分析如何通过多镜组设计来校正各种像差，实现宽范围的变焦和高品质的成像。 投影仪和投影系统的光学设计： 分析投影仪中光源、成像系统、投影镜头等关键光学元件的功能和设计要点。我们将讨论如何实现高亮度、高清晰度和均匀的投影效果。 本书旨在为有志于深入了解成像系统设计原理的读者提供一份详实的参考。通过理论讲解、公式推导和案例分析相结合的方式，希望能够帮助读者建立扎实的专业知识体系，为未来的光学设计与研发工作打下坚实的基础。

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在我探索数字设计和工程制造的道路上，我一直在寻找一本能够系统地阐述计算机图形技术核心原理，并将其与CAD（计算机辅助设计）的实际应用紧密结合的著作。《计算机图形技术与CAD》这本书，是我翘首以盼的那本。我希望它能深入剖析三维几何的数学基础，例如向量代数、矩阵运算以及齐次坐标等概念，并解释这些数学工具是如何被用来描述和操作三维空间中的物体。我期待作者能够以清晰的推导和形象的比喻，帮助我理解这些抽象的数学概念。在CAD的建模技术方面，我特别关注书中对实体建模和曲面建模的详细介绍。我希望作者能够详尽阐述不同类型的实体建模方法，如拉伸、旋转、扫描、放样等，以及如何利用这些基本操作构建复杂的实体重心。同时，我也期待书中能够深入讲解NURBS曲面、Bézier曲面等高级曲面造型技术，以及它们在CAD软件中的应用，例如如何实现平滑、连续的高质量曲面。书中关于CAD的装配设计和动画模拟也是我非常感兴趣的内容。我希望作者能够指导我如何创建复杂的装配体，如何定义零部件之间的运动约束，以及如何制作生动的动画来展示产品的运行过程。这对于产品的功能演示和故障排除都非常有价值。此外，我对书中关于CAD数据管理和版本控制的讨论也抱有浓厚的兴趣。在多用户、多版本的项目环境中，如何有效地管理大量的CAD文件，如何进行版本追溯和并行开发，是保障项目顺利进行的关键。我希望这本书能够为我提供这方面的最佳实践和技术方案。

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我对计算机图形学如何赋能现代设计与工程的方方面面，以及CAD技术如何成为实现这些创新的核心工具，一直保持着浓厚的兴趣。《计算机图形技术与CAD》这本书，我希望它能成为我理解这个复杂交织领域的关键。我非常看重书中对图形渲染管线的系统性介绍，从几何体到像素的整个流程。我希望作者能够详细阐述三维模型的创建、变换、裁剪、光照计算、纹理映射以及最终的屏幕绘制等各个环节。我期待作者能通过清晰的图示和代码片段（如果可能的话），来解释这些图形技术背后的算法和原理。在CAD的应用层面，我特别期待书中对参数化建模的深入讲解。我希望作者能够详细解释参数化设计的工作流程，如何通过变量、公式和约束来驱动模型的几何变化，以及如何利用参数化技术实现设计的快速迭代和优化。这对于提高设计效率和保证设计的可追溯性至关重要。我也对书中关于CAD数据可视化和用户交互的讨论抱有期待。如何设计直观的用户界面，如何通过图形化的方式来展示复杂的模型信息和设计意图，以及如何实现高效的用户交互，是提升CAD软件可用性的关键。我希望这本书能够提供这方面的设计理念和实践经验。此外，我对书中关于CAD在产品生命周期管理（PLM）中的作用也充满好奇。了解CAD数据如何与PDM（产品数据管理）和PLM系统集成，如何支持产品从概念设计到制造、维护的全过程，将使我对CAD技术的价值有更深刻的认识。

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我一直致力于提升我在数字设计和工程模拟领域的专业技能，而《计算机图形技术与CAD》这本书，正是我期待已久的那本能够系统性地连接计算机图形学理论与CAD实践的桥梁。我希望它能深入剖析三维空间中的几何表示方法，从最基础的点、线、面到更复杂的实体和曲面表示。我期待作者能够详细讲解B-rep（Boundary Representation）和CSG（Constructive Solid Geometry）等不同的实体建模技术，以及它们在CAD系统中的实现细节和优缺点。此外，我也对书中关于自由曲面造型的论述充满期待。我希望作者能够深入介绍NURBS（Non-Uniform Rational B-Splines）曲面等先进的曲面建模技术，以及它们在CAD软件中的应用，例如如何创建平滑、连续且具有精确数学定义的曲面。这对于汽车、航空航天等对曲面质量要求极高的行业尤为重要。书中对CAD的装配设计和仿真分析能力的介绍也是我非常关注的重点。我希望作者能够指导我如何创建和管理复杂装配体，如何定义零部件之间的运动学约束，以及如何进行干涉检查和碰撞检测。我也期待书中能够简要介绍CAD模型在有限元分析（FEA）和计算流体动力学（CFD）等仿真领域的应用，帮助我理解如何将设计模型转化为可进行仿真分析的输入。此外，我对书中关于CAD数据集成和互操作性的讨论也抱有极大的兴趣。了解不同CAD软件之间的数据交换标准（如STEP、IGES），以及如何实现CAD数据在整个产品开发流程中的有效流通，是提升工作效率的关键。

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我一直对计算机图形学与CAD技术如何驱动现代工业设计的进步感到着迷，而《计算机图形技术与CAD》这本书，则是我尝试去揭开这一神秘面纱的钥匙。这本书，我期望它能为我深入解析三维空间中的物体表示方法，从最基础的点、线、面到复杂的实体表示（如CSG、B-rep）以及面向对象的建模思想。我希望作者能够细致地讲解这些表示方法在CAD软件中的实现机制，以及它们在模型创建、编辑和管理中的具体应用。在图形管线方面，我希望本书能够全面覆盖从模型创建到最终渲染输出的每一个环节，包括几何变换、光照模型（如Phong、Gouraud）、纹理映射、着色语言（如GLSL）等。我尤其期待作者能通过生动的图示和案例，解释这些技术如何被用于实现高度逼真的三维场景。CAD软件的功能远不止于建模，其在仿真分析领域的应用也同样令人期待。《计算机图形技术与CAD》若能涉及有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD）等基本概念，并阐述CAD模型如何在这些仿真环境中被使用，无疑将使这本书的价值倍增。了解如何通过CAD模型进行应力分析、热传导模拟或流体流动预测，对于优化产品性能至关重要。此外，我对书中关于可视化技术在用户交互中的作用也充满好奇。如何设计直观的用户界面，如何通过交互式图形化工具来简化复杂的设计流程，这些都是我希望从书中学习到的。这本书的出现，对我而言，意味着一次系统性地学习计算机图形学与CAD技术如何相互作用，如何在工程设计、产品开发乃至科学研究中发挥巨大作用的机会。

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作为一名对数字制造和产品设计充满热情的学习者，我一直在寻找一本能够系统性地连接计算机图形学底层技术与CAD应用实践的著作。《计算机图形技术与CAD》这本书，是我在众多技术书籍中，认为最有潜力的那本。我特别希望它能够深入探讨几何造型的核心技术，例如曲线曲面插值与逼近算法，如何构建光滑、连续且具有精确数学定义的自由形态。我期待作者能够详尽阐述B-spline和NURBS等关键技术，以及它们在CAD系统中是如何被实现和应用的，包括控制点的编辑、节点矢量的调整以及曲面度量的计算。更重要的是，我希望这本书能够详细介绍CAD软件中常用的建模操作，如拉伸、旋转、扫描、放样等，以及如何通过组合这些基本操作来创建复杂的实体模型。我希望作者能够以清晰的步骤和易于理解的图示，指导读者掌握这些技巧。书中对装配建模的论述也是我非常关注的部分。如何创建和管理零部件之间的父子关系、约束关系，如何进行运动仿真和干涉检查，这些都是进行复杂产品设计所必需的技能。我期待这本书能够提供这方面的详尽指导，帮助我理解如何构建一个完整、高效的数字装配模型。此外，我对书中关于CAD数据管理和版本控制的讨论也抱有浓厚的兴趣。在多团队协作的项目中，如何有效地管理大量的CAD文件，如何进行版本追溯和并行开发，是保障项目顺利进行的关键。我希望这本书能够为我提供这方面的最佳实践和技术方案。

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我最近入手了一本名为《计算机图形技术与CAD》的书籍，它在我对数字设计和工程模拟的探索旅程中，扮演着一个至关重要的角色。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一本引导我深入理解计算机如何“看见”和“创造”世界的哲学指南。我尤其看重它在基础图形学原理上的阐述，比如投影变换、裁剪、消隐等基本概念，以及它们在构建三维场景中的作用。我希望作者能够清晰地解释这些概念背后的几何变换矩阵，以及它们是如何在计算机屏幕上将抽象的数学模型转化为我们肉眼可见的图像的。在CAD的应用层面，我渴望了解参数化建模的精髓，以及它如何使得设计的修改和迭代变得如此高效和灵活。从草图到实体，再到复杂的曲面造型，这本书应该能引导我掌握在CAD软件中实现精确尺寸控制、逻辑关系约束以及尺寸驱动设计的技巧。我期待它能详细介绍不同类型的CAD建模方法，例如基于特征的建模、直接建模以及混合建模技术，并分析它们各自的优缺点和适用场景。此外，书中关于CAD数据交换格式，如STEP、IGES等，及其在不同软件平台之间的兼容性问题，也是我非常关注的部分。流畅的数据流通是现代工程协作的基础，了解如何有效地管理和迁移CAD数据，对于避免设计瓶颈至关重要。我希望这本书能够提供相关的技术细节和实操建议，帮助我更好地应对跨平台协作的挑战。对于制造业而言，CAD的另一个关键应用在于其与CAM（计算机辅助制造）的集成。我期待书中能够触及这一领域，简要介绍CAD模型如何被转化为数控机床可以理解的指令，从而实现高效、精准的零件加工。这本书若能为我在这方面打开一扇窗，无疑将极大地提升我的工程实践能力。

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我对计算机图形学如何塑造我们的数字世界，以及CAD技术如何赋予工程师创造力和精确度的能力，一直有着浓厚的兴趣。《计算机图形技术与CAD》这本书，我希望它能够为我打开一扇更深入的窗户。我非常期待书中能够详细阐述计算机图形学中的核心渲染技术，包括各种光照模型（如Lambert、Phong、Blinn-Phong）、纹理映射技术（如漫反射、镜面反射、凹凸贴图）以及阴影生成算法（如阴影映射、光线追踪）。我希望作者能够通过丰富的图例和实际案例，展示这些技术如何被应用于创建逼真、富有表现力的三维场景。在CAD领域，我尤其关注书中对装配关系和约束的讲解。我希望作者能够详细介绍如何在CAD软件中建立零部件之间的各种连接关系，例如旋转、滑动、固定等，以及如何利用几何约束和尺寸约束来控制整个装配体的行为。这对于模拟真实世界的机械运动和进行产品功能验证至关重要。我也对书中关于CAD数据交换格式（如IGES、STEP、STL）的讨论抱有极大的兴趣。了解不同格式的优缺点，以及如何在不同的CAD软件和下游应用（如CAM、CAE）之间有效地进行数据转换，对于实现无缝的工程流程至关重要。我期待这本书能够提供实用的建议和操作指南。此外，我对书中关于用户界面（UI）和用户体验（UX）在CAD软件设计中的重要性也有一定的关注。如何设计出更加直观、易于操作的CAD界面，以降低学习门槛，提高设计效率，是业界一直追求的目标。我希望这本书能够在这方面有所触及，为我提供一些设计理念和实践经验。

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我一直渴望深入理解计算机图形学与CAD技术是如何协同工作的，以驱动现代工程设计和产品开发的创新。《计算机图形技术与CAD》这本书，我对其内容充满了期待。我希望它能够详细阐述三维空间中的坐标系、变换（平移、旋转、缩放）以及投影原理。这些基础概念是理解所有计算机图形学的基石，我希望作者能够以清晰的数学推导和直观的图形演示来解释它们。在CAD的实际应用层面，我特别关注书中对实体建模技术的介绍。我希望作者能够深入讲解CSG（Constructive Solid Geometry）和B-rep（Boundary Representation）等不同的实体建模方法，并分析它们在CAD软件中的实现方式和优缺点。此外，我对参数化建模在CAD中的应用充满好奇。我希望书中能够详细解释如何通过参数来控制模型的几何形状和尺寸，如何实现尺寸驱动的设计，以及如何进行设计的迭代和优化。这对于提升设计效率和保证设计的一致性至关重要。书中对曲面造型的论述也是我非常看重的一点。无论是自由曲面设计还是特定工程造型，掌握高效、精确的曲面建模技术都是关键。我希望作者能够详细介绍NURBS曲面、T-spline等高级曲面建模技术，并阐述它们在CAD软件中的应用，例如如何创建平滑、连续的高质量曲面。我也期待书中能够提及CAD系统如何支持工程图纸的生成和标注，以及如何将三维模型转化为符合工程标准的二维图纸。这对于产品制造和文档管理至关重要。

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在浩瀚的数字艺术与工程设计领域，我一直在寻找一本能够系统性梳理计算机图形技术核心脉络，并将其与工业设计与制造的关键工具——CAD（计算机辅助设计）——紧密结合的著作。《计算机图形技术与CAD》这本书，我期待它能成为我探索这一复杂交叉学科的灯塔。我希望它能深入浅出地剖析三维几何建模的底层逻辑，例如Bézier曲线、NURBS曲面等，阐释它们是如何被离散化为可被计算机处理的多边形网格，以及在这个过程中涉及到的数学原理和算法优化。更重要的是，我期望本书能够详尽介绍如何在CAD环境中实现这些图形技术的应用，包括但不限于实体建模、自由曲面造型、装配关系约束、以及参数化设计等核心功能。我希望作者能够用生动的案例，展示如何利用这些技术解决实际的工程问题，比如汽车车身曲面设计、航空发动机叶片造型、建筑复杂结构模拟等等，让抽象的技术概念变得具象化，易于理解和掌握。此外，我对于本书在渲染技术方面的讲解也充满了期待。光线追踪、辐射度法、光能传播等高级渲染技术，它们如何模拟真实世界的物理光照，创造出逼真的视觉效果，对于提升产品的外观设计和用户体验至关重要。我希望作者能够详细介绍这些渲染技术的原理、算法以及在CAD软件中的实现方式，并辅以高质量的渲染实例，让我们能够领略计算机图形学的强大魅力。同时，书中对CAD软件的接口与扩展性方面的论述，比如API（应用程序编程接口）的使用、插件开发等，也是我关注的重点。了解如何与其他软件进行数据交互，如何根据特定需求定制和扩展CAD功能，将极大地拓展我们在实际工作中的应用范围和效率。总之，我希望《计算机图形技术与CAD》能够成为我学习和实践过程中不可或缺的参考书，为我在这两个关键领域的深入研究提供坚实的理论基础和实践指导。

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在不断发展的数字设计领域，我一直在寻找一本能够清晰地阐述计算机图形学底层技术，并将其与CAD（计算机辅助设计）的实际应用巧妙结合的著作。《计算机图形技术与CAD》这本书，正是我认为能够满足这一需求的理想选择。我希望它能够深入讲解三维几何变换的数学原理，包括平移、旋转、缩放以及投影等变换，并解释这些变换是如何在计算机图形管线中被实现的。我期待作者能够通过生动的图示和清晰的数学推导，帮助我理解这些基础概念。在CAD的建模技术方面，我特别关注书中对实体建模和曲面建模的详细介绍。我希望作者能够详细阐述基于特征的建模方法，以及如何通过组合和编辑各种特征（如孔、倒角、圆角）来构建复杂的实体模型。同时，我也期待书中能够深入讲解NURBS曲面、T-spline等先进的曲面造型技术，以及它们在CAD软件中的应用，例如如何实现复杂形状的精确绘制和编辑。书中对CAD的装配设计和动画模拟的阐述也是我非常看重的一点。我希望作者能够指导我如何创建和管理零部件之间的装配关系，如何定义运动约束，以及如何制作生动的动画来展示产品的运行过程。这对于产品的功能演示和故障分析都非常有价值。此外，我对书中关于CAD数据可视化和用户界面的设计也有一定的关注。如何设计出直观、易于操作的CAD界面，以降低学习门槛，提高设计效率，是业界一直在追求的目标。我希望这本书能够为我提供这方面的设计理念和实践经验。

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