计算机图形学实验教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:李胜睿

出品人:

页数:227

译者:

出版时间:2004-1

价格:27.00元

装帧:

isbn号码:9787111152781

丛书系列:

图书标签:

• CG
• 计算机
• Programming
• C/C++
• 计算机科学
• 数据可视化
• 计算机图形学
• 图形学
• 实验教程
• 高等教育
• 计算机科学
• 可视化
• OpenGL
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• 渲染
• 算法

好的，下面是一份关于《计算机图形学实验教程》的图书简介，内容不包含该书的任何具体章节或实验项目，旨在介绍图形学领域的一般概念和重要性，并侧重于该领域学习的普遍价值。 --- 《数字世界的构建：沉浸式视觉技术原理与实践探索》 导言：驾驭视觉的革命 我们正生活在一个由数字图像和三维模型驱动的时代。从电影特效的奇幻场景，到医疗影像的精准诊断，再到虚拟现实（VR）和增强现实（AR）带来的全新交互范式，计算机图形学已经不再是单纯的技术分支，而是连接人类想象力与现实体验的核心桥梁。理解数字世界如何被“绘制”出来，掌握驱动这些视觉奇迹背道的底层算法与数学原理，是当代技术人才必备的核心素养。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探索计算机图形学这一迷人领域的广阔图景。我们不侧重于某一特定工具或软件的操作，而是聚焦于驱动所有视觉生成过程的核心理论框架、数学基础以及关键算法思想。我们相信，只有掌握了这些基础，学习者才能在技术快速迭代的浪潮中保持创新和适应能力。 第一部分：从二维到三维——图形学的基石 计算机图形学的起点，是对现实世界进行数字化描述的探索。这要求我们首先建立稳固的数学和几何学基础。 光栅化与向量代数： 屏幕上的每一个像素点，都是光线与几何体交互作用的结果。本书将深入剖析向量代数在空间定位、方向描述中的基础作用。我们将探讨光栅化技术——如何将连续的数学模型转化为离散的像素阵列。这不仅仅是简单的“点阵填充”，而是涉及到采样理论、抗锯齿处理等关键问题，以确保最终图像的视觉平滑度和真实性。 几何变换与投影： 空间中的物体如何移动、旋转和缩放？这依赖于精密的仿射变换。我们必须理解齐次坐标（Homogeneous Coordinates）的引入如何优雅地统一了平移、旋转和缩放操作。更进一步，我们将剖析三维到二维的投影过程。从人眼视觉的透视投影，到工程制图中常用的正交投影，理解这些变换背后的透视原理，是构建可信三维场景的先决条件。 第二部分：材质、光照与真实感渲染 一个仅仅具有正确几何形状的模型，是冰冷的、缺乏生命力的。图形学的魅力在于赋予模型以“材质”和“存在感”。 着色模型与材质表达： 材质的定义远超颜色本身。它包含了物体表面对光的反射、吸收和散射特性。我们将系统性地考察不同的着色模型，从早期的经验模型（如Phong模型）到基于物理的渲染（PBR）的核心概念。PBR的出现标志着图形学从“看起来像”到“物理上可信”的重大飞跃，它要求我们基于能量守恒和真实世界的光学特性来描述材质，如粗糙度、各向异性等参数的重要性。 光照的模拟： 光源是场景的灵魂。我们探讨如何模拟不同类型的光源——点光源、方向光源、环境光——以及它们与物体表面复杂的相互作用。高级的渲染技术，如焦散（Caustics）和次表面散射（Subsurface Scattering），揭示了光线在半透明物体内部的复杂路径，这是实现皮肤、蜡烛或玉石等材质逼真度的关键技术。 第三部分：面向未来的渲染范式 随着计算能力的飞速提升，图形学界正在不断探索更高效、更真实地合成图像的方法。 光线追踪的原理与演进： 作为模拟真实世界光线传播的黄金标准，光线追踪（Ray Tracing）将几何学、光学和数值方法紧密结合。我们将解析光线与物体求交的数学过程，以及如何通过递归追踪反射、折射光线来生成全局光照效果。理解空间划分结构（如BVH, KD-Tree）对于加速光线求交计算的重要性，是掌握现代实时或离线渲染系统的核心。 全局光照的挑战： 现实世界中的光照是相互影响的——一个物体被照亮，它也会将光线反射到周围物体上。全局光照（Global Illumination）旨在捕获这种复杂的能量交换。我们将探讨辐射度（Radiosity）的概念，以及现代基于蒙特卡洛（Monte Carlo）方法的路径追踪技术如何通过概率采样来逼近复杂的积分方程，从而生成具有柔和阴影和环境氛围的图像。 第四部分：实时互动与可视化 在实时互动环境中（如游戏、模拟器或CAD系统），对速度的要求达到了极致。 图形流水线（The Graphics Pipeline）： 现代图形硬件（GPU）的出现极大地加速了图形的生成。我们将详细梳理图形流水线的各个阶段，从应用程序的几何数据准备，到顶点着色（Vertex Shading），再到像素着色（Pixel Shading）和后处理。理解GPU的并行计算架构，以及如何通过可编程着色器（Shader）来定制渲染效果，是实现高性能图形应用的关键。 数据结构与性能优化： 面对日益复杂的场景，高效的数据组织结构至关重要。如何快速剔除视野外的对象（视锥剔除），如何管理海量模型数据，以及如何利用层次细节（LOD）来平衡渲染质量与帧率，都是衡量一个图形系统是否成熟的重要指标。 总结 本书超越了单一工具的使用说明，着眼于计算机图形学作为一门交叉学科的深度与广度。它为渴望深入理解数字视觉技术、希望能够设计和实现下一代沉浸式体验的学习者，提供了一个坚实的理论和方法论基础。掌握这些原理，即是掌握了在数字世界中“创造”和“构建”的能力。

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从一个完全没有图形学背景的角度来看，这本书的入手难度算是相当友好的。我当初购买这本书，纯粹是出于对3D建模和可视化领域的好奇，并没有抱着要成为专业人士的目的。然而，这本书却以一种非常循序渐进的方式，将我带入了图形学的世界。起初，我对各种矩阵运算和向量操作感到陌生，但书中通过生动的图示和简单的例子，让我很快就理解了它们在图形变换中的作用。例如，书中讲解的“坐标系变换”部分，通过动画的演示，让我直观地看到了一个物体如何从模型空间移动到世界空间，再到相机空间，最终投影到屏幕空间。这种可视化教学方式，极大地降低了我的理解门槛。而实验部分，它提供了非常详细的步骤和代码片段，即便是对于编程新手来说，也能够按照指引完成一些基础的图形绘制任务。我印象最深的是实现一个简单的“立方体旋转”实验，当我看到自己编写的代码能够让一个3D立方体在屏幕上转动起来时，那种成就感是难以言喻的。这本书让我发现，原来看似复杂的计算机图形学，也可以变得如此有趣和易于掌握。

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我是一名刚刚接触计算机图形学专业的学生，一开始对这个领域感到非常迷茫，大量的公式和抽象的概念让我头疼不已。幸运的是，我的导师推荐了这本《计算机图形学实验教程》，它彻底改变了我对图形学的看法。这本书的语言非常通俗易懂，将那些复杂的数学原理用非常直观的方式呈现出来，让我不再觉得枯燥乏味。特别是书中提供的丰富的插图和图示，将抽象的几何变换、投影等概念具象化，我可以通过观察图像的变化来理解算法的逻辑，这比单纯的公式推导要有效得多。更让我惊喜的是，书中每个章节都配套了详细的实验指导，指导我如何使用编程语言（书中主要以C++和OpenGL为主）来实现书中的算法。从最基础的二维图形绘制，到三维场景的构建和纹理映射，每一个实验都循序渐进，难度适中，让我能够边学边练，不断巩固所学知识。通过亲自编写代码实现这些算法，我不仅加深了对理论的理解，也锻炼了自己的编程能力。书中提供的源代码示例更是我学习的宝贵资源，让我能够参考和借鉴，少走了很多弯路。这本书真正做到了理论与实践的完美结合，让我这个新手能够快速入门，并且对计算机图形学产生了浓厚的兴趣。

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这本书绝对是一本让我眼前一亮的作品。作为一名在计算机图形学领域摸爬滚打多年的开发者，我一直觉得市面上要么是过于理论化，要么就是过于碎片化，难以找到一本真正能够串联起理论与实践，并且深入浅出的教材。而这本《计算机图形学实验教程》恰恰填补了这个空白。我尤其欣赏作者在实验设计上的独具匠心，每一个实验都不仅仅是让你照葫芦画瓢，而是引导你去探索图形学背后的原理，理解算法的精妙之处。比如，在学习光照模型的那一部分，书中不仅仅给出了各种光照方程，更重要的是通过精心设计的实验，让你能够亲手实现一个简易的渲染器，观察不同光照参数对最终效果的影响，这种“动手出真知”的学习方式，让我对PBR（基于物理的渲染）有了更深刻的理解。而且，实验的配套代码也非常规范，注释清晰，让我这个有一定基础的读者也能迅速上手，甚至在遇到问题时，也能从代码中找到灵感。书中的一些进阶实验，例如体绘制和粒子系统，更是让我看到了图形学在游戏开发、科学可视化等领域的强大潜力，让我对未来的学习方向有了更清晰的规划。总的来说，这本书不仅仅是一本教程，更像是一位经验丰富的导师，带领我一步步深入图形学的殿堂。

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作为一名多年在游戏开发一线工作的程序员，我一直都在寻找一本能够快速提升我的图形学功底，并且能够解决实际开发中遇到的问题的参考书。《计算机图形学实验教程》这本书，无疑是我近期遇到的最惊喜的一本。它没有像很多学术著作那样堆砌晦涩难懂的理论，而是更侧重于实际应用。书中的实验项目设计得非常贴合实际开发需求，比如关于GPU并行计算的介绍，以及如何在着色器中实现复杂的后处理效果，这对于提升游戏性能和画面表现力至关重要。我特别喜欢书中关于三角剖分和网格处理的章节，它详细讲解了各种网格数据结构的优缺点，以及如何在实际场景中进行高效的网格生成和编辑，这对于处理复杂的3D模型非常有帮助。另外，书中关于抗锯齿技术和透明度混合的讨论，也为我解决游戏中常见的画面瑕疵提供了实用的解决方案。我甚至在开发过程中，将书中介绍的某些算法直接迁移到了我的项目中，取得了显著的效果。这本书的实验部分，也鼓励我们去探索各种参数对渲染效果的影响，这种探索性的学习方式，让我能够更灵活地运用图形学技术，解决各种千变万化的开发挑战。

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这本书的深度和广度都让我印象深刻。我曾经阅读过一些图形学入门书籍，但它们往往只触及了表面。而这本《计算机图形学实验教程》则深入到了一些核心的算法和技术细节，并且通过实践来巩固这些知识。书中对光线追踪和辐射度算法的介绍，让我对更加真实的全局光照效果有了更深的认识，并且理解了实现这些复杂效果所面临的挑战。我特别欣赏作者在讲解某些算法时，会对比不同方法的优劣，以及它们在性能和效果上的权衡，这让我能够对各种图形学技术有更全面的评估。另外，书中关于GPU编程和可编程管线的介绍，也让我看到了现代图形学发展的方向，理解了为何GPU如此强大，以及如何利用它来加速图形渲染。我甚至在学习了书中关于计算着色器（Compute Shader）的介绍后，尝试将其应用于一些数据并行处理的任务，效果令人惊喜。这本书不仅仅是教会了我“怎么做”，更重要的是让我理解了“为什么这样做”，以及“还可以怎么做”。它为我打开了一扇新的大门，让我对图形学的未来充满了期待，并激发了我进一步深入研究的动力。

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