Java图形与动画编程实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:李敏

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:2003-6-1

价格:36.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302066491

丛书系列:

图书标签:

• Java
• 图形界面
• 动画
• 编程实例
• Swing
• AWT
• 游戏开发
• 可视化
• 教程
• 入门

计算机图形学核心原理与应用实践 本书深入探讨计算机图形学的基石，涵盖了从基础数学原理到高级渲染技术的全面知识体系。它面向那些希望扎实掌握图形学理论并能将其应用于实际项目开发的读者。全书结构严谨，内容详实，力求在理论深度和工程实践之间找到完美的平衡点。 第一部分：图形学基础与数学基石 本部分首先为读者构建了坚实的数学基础，这是理解所有图形算法的前提。 1. 线性代数在图形学中的应用： 详细讲解了向量、矩阵、仿射变换（平移、旋转、缩放）的数学定义及其在三维空间中的操作。重点阐述了齐次坐标系如何统一处理所有线性与非线性变换，并提供大量工程实现中的优化技巧。 2. 几何表示与数据结构： 深入分析了曲线和曲面的数学描述方法，包括贝塞尔曲线、B样条（B-splines）及其NURBS（非均匀有理B样条）的理论细节。讨论了如何高效地在内存中组织和存储复杂的几何模型，介绍了空间划分结构如BSP树、八叉树（Octrees）和四叉树（Quadtrees）在加速光线追踪和碰撞检测中的作用。 3. 坐标系统与变换流水线： 详细梳理了从模型空间到屏幕空间的完整视图变换管线。解释了视图矩阵（View Matrix）和投影矩阵（Projection Matrix，包括透视投影和正交投影）的构造过程，并分析了深度缓冲（Z-buffering）的工作原理及其在解决可见性问题中的关键作用。 第二部分：光栅化与实时渲染技术 本部分聚焦于现代实时图形渲染的核心技术，即基于像素的栅格化流程。 4. 扫描转换算法的深度剖析： 详尽讲解了直线（如DDA、中点算法）和圆（如中点圆算法）的扫描转换实现，重点分析了多边形填充算法，特别是边方程法和利用扫描线算法进行高效区域填充的优化方法。讨论了锯齿现象（Aliasing）的成因及其初步的抗锯齿处理技术，如超采样（Super-sampling）和后处理抗锯齿（Post-process AA）。 5. 纹理映射与参数化： 深入探讨了如何将二维图像精确地映射到三维表面上。讲解了纹理坐标的生成、纹理过滤技术（如最近邻插值和双线性插值），并扩展到更复杂的各向异性过滤（Anisotropic Filtering）在处理掠射角纹理时的优势。此外，还覆盖了纹理混合模式、环境贴图（Environment Mapping）的实现。 6. 表面法线与光照模型： 详细介绍如何计算几何法线和插值法线（如Phong插值）。核心内容聚焦于经典的光照模型，包括环境光、漫反射（Lambertian）和镜面反射（Specular）的数学表达。系统阐述了Phong光照模型和基于物理的渲染（PBR）的基础概念，如能量守恒、微表面理论的初步引入。 第三部分：高级渲染技术与并行计算 本部分将读者的视角提升至更复杂的全局光照和现代GPU编程模型。 7. 离线渲染与光线追踪： 深入解析了光线追踪算法的原理，包括光线与几何体的相交测试（如光线与平面、球体、三角形的快速求交）。重点讲解了蒙特卡洛积分在光线追踪中的应用，如何通过随机采样近似求解渲染方程，实现更真实的光照效果，如焦散和柔和阴影。 8. 阴影技术的演进： 探讨了实时阴影生成的主要方法。除了基础的阴影体（Shadow Volume）技术外，本书花费大量篇幅介绍阴影贴图（Shadow Mapping）的实现细节、深度比较的精度问题，以及如何通过百分比逼近法（Percentage-Closest Filtering, PCF）来软化阴影边缘。 9. GPU编程与可编程管线： 介绍了现代图形API（如OpenGL或DirectX的着色器阶段）的基本架构。详细讲解了顶点着色器（Vertex Shader）和片段着色器（Fragment Shader）的作用，及其在实现自定义几何处理和复杂像素着色逻辑中的强大能力。讨论了如何利用GPU的并行计算能力加速数据处理。 第十部分：高级着色技术与后处理 本部分关注使最终图像更具视觉冲击力的技术。 10. 程序化纹理与细节增强： 介绍了如何不依赖外部图像，而是通过算法生成复杂的纹理，如噪声函数（Perlin Noise、Simplex Noise）在生成云、岩石或木材等自然材质中的应用。讲解了法线贴图（Normal Mapping）和置换贴图（Displacement Mapping）如何通过修改表面的法线信息或实际顶点位置，极大地增加模型细节的感知度。 11. 屏幕空间效果与后期处理： 讲解了大量在渲染完成后应用于整个屏幕图像的优化和增强技术。包括屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）的原理、运动模糊（Motion Blur）的实现思路、景深（Depth of Field）的模拟，以及色彩校正和色调映射（Tone Mapping）在达到特定视觉风格中的作用。 全书的每一章都配有详尽的算法伪代码和理论推导，旨在帮助读者构建一个清晰、可复用的图形学知识体系。本书不侧重于特定商业软件或游戏引擎的API使用，而是致力于揭示底层算法的运行机制，为读者未来在任何图形开发领域深耕打下坚实的基础。

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这本号称深入浅出讲解图形与动画编程的书，我拿回家拆开包装后，首先被它那厚实的篇幅震住了。我本来以为这会是一本偏向基础概念的理论教材，毕竟“编程实例”这几个字总给人一种轻量级的印象。结果翻开目录，赫然看到从AWT/Swing的基础布局管理器，到更复杂的JavaFX 3D场景搭建，甚至是涉及OpenGL/JOGL的底层渲染技术，内容覆盖面之广简直令人咋舌。我记得我当时正头疼于如何在企业级应用中优雅地实现一个自定义的、高性能的图表组件，尤其是在处理大量数据点实时刷新时，原有的Swing组件显得力不从心。我原本寄希望于书中能有几页专门针对高性能渲染优化的实战案例，比如如何利用硬件加速或者优化内存拷贝。然而，书中花了大量的篇幅去详细讲解Swing的事件分发线程（EDT）的运作机制，以及如何使用各种布局管理器组合出复杂的界面结构，这些内容对于我这种已经能熟练使用基本布局的开发者来说，显得有些冗余且不那么“解渴”。更令人费解的是，在谈到动画部分时，它似乎更偏向于早期的`java.awt.Graphics` API下的`repaint()`循环和基本的`Timer`实现，对于现代Java图形编程中更常被提及的响应式编程范式或者更现代的动画库的介绍几乎没有涉及，给我的实际工程应用带来的启发性不大，总感觉像是停留在十年前的技术栈上打转。

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坦白说，这本书的排版和插图质量让我感到非常困惑。作为一本专注于“图形”编程的书籍，视觉呈现本应是其强项。然而，书中大量的代码示例占据了页面的绝大部分篇幅，而那些本该是核心亮点的“实例运行效果图”却显得极其简陋。很多示例的输出图样仅仅是黑白或者用系统默认的颜色框出了一个区域，完全无法体现出其作为“图形与动画”例子的美感或复杂性。例如，在介绍到颜色渐变填充算法时，书上只给出了一个灰度梯度的截图，完全没有展示出如何应用到三维模型的纹理贴图上，让我无法直观地感受到代码逻辑与其视觉输出之间的对应关系。这种“图文不符”的体验，极大地削弱了读者学习的积极性。我更倾向于那些虽然代码量大，但能配有高质量、高分辨率截图的书籍，哪怕需要多花一些篇幅去解释渲染效果背后的数学原理，而不是这种只展示骨架代码却缺乏视觉引导的讲解方式。

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我购买这本书的另一个主要动机是希望深入理解Java中如何处理资源加载和多媒体集成，特别是关于音频和视频的同步播放。我正在尝试做一个带有背景音乐和实时效果音的模拟器界面，这对时间精度要求较高。我仔细翻阅了书中关于资源加载的部分，它主要集中在如何使用`URL`和`getResource()`方法加载本地文件和打包在JAR内部的资源，这部分内容写得还算详实，对于初学者来说是必要的知识点。然而，当涉及到`javax.sound.sampled`包的使用时，内容就显得非常表面化了。它演示了如何播放一个WAV文件，展示了`Clip`和`SourceDataLine`的基本概念，但对于如何处理跨平台的声音延迟问题、如何实现多个音频流的混音、或者如何精确控制音频的播放位置，书中完全没有提及。我不得不转向网络社区和官方文档去寻找答案，这让我感到这本书的“实例”部分，与其说是解决实际问题的方案，不如说是展示API功能的一个个孤立的Demo。如果一个实例不能指导读者解决实际工程中遇到的性能或兼容性问题，那么它的价值也就大打折扣了。

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作为一个自学图形编程的爱好者，我最初被这本书的封面设计和“实例”二字吸引，期待能通过大量的动手操作来巩固我对面向对象思想在图形界面构建中的应用。我希望这本书能像一本精良的食谱，清晰地列出“原料”（API调用）和“步骤”（代码实现），让我能轻松复刻出那些炫酷的视觉效果。遗憾的是，这本书的结构更像是理论与实践的松散结合体。在介绍完`JFrame`的创建后，接下来的章节直接跳到了复杂的MVC设计模式在图形应用中的应用，中间缺少了许多关键的“粘合剂”。比如，书中在讲解自定义绘图时，直接丢出了一个重写`paintComponent`方法的例子，但对于如何精确控制绘图的上下文状态（如颜色空间、线帽样式等）的细节描述非常跳跃，如果读者没有预先接触过类似底层绘图的概念，很容易在代码复现时遇到“画不出来”或者“颜色不对”的困境，而书本的讲解却一带而过，没有提供足够的调试思路。我尝试跟着它实现一个简单的粒子系统动画，但当尝试修改粒子速度的随机性时，我发现书中的代码结构耦合度过高，想抽取一个独立的控制类都非常费劲，这与我预期的那种模块清晰、易于扩展的“实例”风格大相径庭。

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我对这本书的期望是它能成为一个关于Java图形编程高级特性的参考手册，尤其是在面向未来的JavaFX API方面能有更深度的挖掘。书中确实提到了JavaFX，但给出的篇幅和深度远远不及对老旧的Swing的篇幅。JavaFX的场景图（Scene Graph）模型被一笔带过，关键的绑定（Bindings）机制和FXML的声明式布局也被描述得过于简略。当我试图寻找如何使用CSS来美化一个复杂的JavaFX控件时，书中仅仅给了一个简单的颜色修改示例，对于更复杂的样式伪类或者自定义控件皮肤的创建流程，则完全没有涉及。这让习惯了Web前端开发中CSS强大控制力的我感到非常不适应。在整个阅读过程中，我总有一种强烈的预感：这本书的作者似乎对Swing有着深厚的感情和丰富的实战经验，但对于Java图形技术栈近年来的主要发展方向——JavaFX——则显得力不从心，或者说，这本书的成书时间可能卡在了两个技术栈交替的关键时期，导致其内容结构显得两头不着边际，无法满足追求现代、高效图形界面开发的读者的需求。

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