电脑工业设计(附光盘)/高等学校教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:李理

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-12

价格:66.00

装帧:平装

isbn号码:9787502533410

丛书系列:

图书标签:

• 工业设计
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• 专业技术

计算机图形学与人机交互前沿探索 本书旨在深入剖析当代计算机图形学、可视化技术与人机交互领域的前沿理论、核心算法与创新应用，为相关专业学生、研究人员及行业工程师提供一份全面且具有实践指导意义的参考资料。全书内容紧密围绕“信息的高效表达、人机之间的自然交互以及复杂系统的沉浸式理解”三大主线展开，力求展现技术演进的脉络与未来发展趋势。 第一部分：计算机图形学基础与高级渲染技术 本部分系统回顾了计算机图形学的数学基础，重点梳理了线性代数、几何代数在三维空间表示中的应用，并深入探讨了光线追踪、辐射度量学等经典与现代渲染方程的求解方法。 章节细述： 1. 几何建模的拓扑与精度控制： 详细介绍了从参数曲面（如 Bézier、B-spline、NURBS）到细分曲面（如 Catmull-Clark 算法）的构建与编辑技术。重点分析了网格简化（Mesh Simplification）中基于边塌陷（Edge Collapse）和二次误差度量（Quadric Error Metrics, QEM）的算法性能。此外，还探讨了基于隐式曲面（如 Signed Distance Fields, SDF）的现代建模方法及其在实时渲染中的潜力。 2. 实时渲染管线与可编程着色器： 深入剖析了现代 GPU 架构下的渲染流水线（Pipeline），详细阐述了顶点着色器、几何着色器、片段着色器等阶段的编程实现。内容涵盖了延迟渲染（Deferred Shading）与前向渲染（Forward Shading）的优劣比较，特别是针对大规模场景下的光照处理策略，如级联阴影贴图（CSM）和屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）。 3. 高级光照模型与全局照明： 抛弃传统经验性光照模型，本书着重讲解了基于物理的渲染（Physically Based Rendering, PBR）框架，包括微表面BRDF（如GGX模型）、燃料点着色（Path Tracing）的实现细节，以及蒙特卡洛积分的收敛性分析。对于实时全局照明，则侧重于探究屏幕空间光线追踪（SSRT）与光线缓存（Light Caching）的混合应用。 4. 纹理映射与数据驱动的材质表达： 除了传统的环境贴图（Environment Mapping）和凹凸映射（Bump Mapping），本章详细介绍了程序化纹理（Procedural Texturing）的生成方法，如 Perlin 噪声、Worley 噪声在生成自然纹理中的应用。同时，对基于物理的材质参数（如粗糙度、各向异性）的采集与重构技术进行了探讨。 第二部分：可视化技术与数据驱动的洞察 本部分聚焦于如何将海量、复杂的数据转化为易于理解和分析的视觉形式，涵盖了从科学可视化到信息可视化的核心理论与实践案例。 章节细述： 1. 科学可视化的基础与流场分析： 讲解了体数据（Volumetric Data）的采样与渲染技术，重点剖析了等值面提取（如 Marching Cubes 算法）的效率优化，以及矢量场的可视化方法，如线积分卷积（LIC）和直接体积渲染（DVR）中的不确定性可视化。 2. 信息可视化的设计原则与度量： 阐述了数据-视觉映射（Data-to-Visualization Mapping）的理论基础，引入了感知学原理对视觉变量（如颜色、形状、位置）的有效性进行评估。对比了树形结构（Treemaps, Sunburst）、网络结构（Force-Directed Layouts）以及高维数据降维（t-SNE, UMAP）后的可视化策略。 3. 交互式数据探索： 强调了交互在数据分析中的核心作用。本章讨论了“概览+细节”、“聚焦+上下文”等经典交互范式，并介绍了链接与刷选（Linking and Brushing）技术，使用户能够在多个视图之间建立关联，实现对数据集中潜在模式的快速识别。 4. 大规模数据可视化挑战： 针对 TB 级别的数据集，讨论了数据驱动的渲染策略，如分层结构（Level of Detail, LOD）在可视化中的应用，以及面向 GPU 的并行化可视化算法，以应对大数据带来的性能瓶颈。 第三部分：人机交互（HCI）与沉浸式技术 本部分关注人与计算机之间的有效、自然沟通方式，特别是面向虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）环境中的交互设计与评估。 章节细述： 1. HCI 理论与可用性工程： 回顾了 Nielsen 的十大启发式原则、Fitts 定律、 लक्ष्यों定律（GOMS）等经典 HCI 理论，并将其应用于现代图形界面和三维环境的评估。强调了用户体验（UX）研究方法，如卡片分类、眼动追踪在界面布局优化中的作用。 2. 三维与沉浸式交互范式： 详细分析了在 VR/AR 环境下，传统二维鼠标键盘输入模式的局限性。重点研究了基于手势识别（Gesture Recognition）、空间定位（Spatial Tracking）的自然用户界面（NUI）。内容涵盖了直接操作（Direct Manipulation）、媒介化操作（Mediated Manipulation）在三维场景中的具体实现。 3. 感知与运动的反馈机制： 讨论了沉浸式体验中关键的反馈要素。在视觉反馈方面，侧重于运动引起的视觉失真（如虚拟现实中的视野晃动、Vergence-Accommodation Conflict, VAC）。在触觉反馈（Haptics）方面，分析了振动反馈、力反馈设备在模拟纹理和碰撞时的建模挑战。 4. 多模态交互与认知负荷： 探讨了语音、眼动、肢体动作等多种输入模态融合的设计策略。通过案例研究分析了多模态交互如何分担认知负荷，提升复杂任务的效率，并探讨了在沉浸式环境中如何设计避免感官超载的交互流程。 本书特色： 本书不侧重于特定软件工具的操作指南，而是深入挖掘底层原理和算法效率，将最新的学术研究成果与工业界的工程实践紧密结合。内容结构清晰，理论推导严谨，辅以大量的图示和算法伪代码，旨在培养读者对图形与交互系统的深度理解和创新能力。所有技术讨论均基于当前的硬件发展趋势，确保了知识的前瞻性与实用性。

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从一个资深工程师的角度来看，这本书在技术实现层面的描述可以说是相当到位的，尤其是在材料科学和制造工艺的章节。很多同类书籍只是简单提及3D打印或CNC加工，但本书却花了大篇幅去解析不同材料的力学性能、成本考量以及设计限制。比如，书中对于不同塑料注塑件的拔模斜度和壁厚均匀性要求进行了量化分析，这对于避免后期生产中的高昂修改成本至关重要。我特别欣赏作者对“可制造性设计”（DFM）的强调，这不再是一个口号，而是被分解为一系列可操作的检查清单和设计准则。这种将创意转化为现实的桥梁搭建能力，是这本书最宝贵的地方。它不仅仅教你“设计什么”，更教会你“如何设计得能造出来且造得好”。虽然有些高级曲面处理的参数细节可能需要配合专业软件的手册来理解，但书籍提供的设计逻辑框架是极其坚固可靠的。

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我阅读了这本书的某个章节，着重关注了其中关于人机交互（HCI）设计理念的阐述部分。我发现作者在讲解用户体验流程时，采用了非常系统化且深入的层次结构。他们并没有停留在表面的操作流程介绍，而是深入剖析了背后的心理学基础和认知负荷理论，这一点非常契合当前行业对“以人为中心”设计的强调。举例来说，书中对“信息架构”的梳理，引用了多个跨领域的产品案例进行对比分析，比如从传统的物理界面到新兴的语音交互界面，这种广阔的视野让人受益匪浅。作者似乎非常擅长将理论与实践的鸿沟进行有效填补，每当提出一个设计原则时，立刻就会跟进一个详细的工业应用实例，让你清楚地知道这个原则在现实世界中是如何被应用和检验的。唯一稍感遗憾的是，某些前沿的敏捷开发与设计整合的探讨略显保守，更偏向于成熟流程的讲解，对于那些追求最新迭代方法论的读者来说，可能需要另寻资料来补充这方面的深度。但总体而言，其对基础理论的扎实构建，是无懈可击的。

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这本书的叙事风格非常独特，它不像传统教科书那样严肃刻板，反而带有一种资深导师在娓娓道来的亲切感。在介绍设计史和设计哲学的时候，作者似乎把自己定位成一个引路人，而不是一个高高在上的权威。他会穿插一些关于设计界“神话”的澄清，或者对某些经典作品进行颠覆性的解读，这种批判性思维的引导，极大地激发了我对设计本质的思考。例如，在讨论“形式追随功能”的边界时，作者引用了大量的非主流设计师观点，拓宽了我们对传统教条的认知。这种教学方式非常适合那些已经有一定基础，渴望提升思维深度和广度的进阶学习者。它鼓励读者去质疑既有的标准，去寻找设计背后的文化根源和时代精神，而不仅仅是模仿表面的造型。这种人文精神的渗透，让这本书的价值远超工具书的范畴，更像是一部关于设计哲学的导论。

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这本书的排版和装帧实在是让人眼前一亮，初拿到手的时候，那种厚重感和纸张的质感就让人觉得这是一本用心制作的专业书籍。封面设计简洁又不失现代感，色彩搭配也挺舒服，不像有些教材那样过于呆板。翻开内页，字体的选择很到位，行距和字号的调整都非常合理，长时间阅读下来眼睛也不会感到太大的疲劳。而且，这本书的插图和示意图简直是教科书级别的典范！无论是复杂的结构分解图，还是产品概念的草图展示，都清晰锐利，层次分明。很多原本晦涩难懂的设计原理，通过这些精美的图示一下子就变得直观易懂了。特别值得称赞的是，书中的案例分析部分，似乎用了大量的全彩印刷，色彩还原度极高，这对于需要研究产品质感和表面处理的设计学子来说，无疑是巨大的福音。整体来看，这本书在视觉传达和阅读体验上，已经超越了一般的教材水准，更像是一本设计精品画册与实用手册的完美结合。这种对细节的极致追求，本身就是一种优秀设计的体现。

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我对书中涉及的跨学科整合能力部分印象深刻，它清晰地展示了现代工业设计师需要具备的复合型知识结构。书中对“设计流程管理”的描述，不仅涵盖了创意发散与收敛的阶段划分，还细致地融入了市场调研、品牌定位以及知识产权保护等商业元素。这让我意识到，优秀的工业设计绝非孤立的艺术创作，而是深度嵌入商业链条的系统工程。书中对于如何与结构工程师、电子工程师进行有效沟通的建议尤其实用，它提供了一套“通用语言”，帮助设计师打破专业壁垒。比如，书中有一小节专门讨论了如何用简洁的图示向非设计背景的同事解释复杂的曲面公差问题，这种实用主义的指导非常接地气。读完这部分内容，我感觉自己对整个产品开发链条的掌控力都有了明显的提升，它构建了一个全面的、立体的设计师职业模型，而非仅仅是一个“画图匠”的形象。

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