Open GL技术应用实例精粹

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出版者:
作者:李颖
出品人:
页数:377
译者:
出版时间:2001-1
价格:33.00元
装帧:
isbn号码:9787118024111
丛书系列:
图书标签:
  • opengl
  • 3D计算机图形学
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具体描述

计算机图形学高级主题与前沿实践 本书聚焦于当前计算机图形学领域最核心、最具挑战性的前沿课题,旨在为具备扎实基础知识的开发者和研究人员提供深入的技术剖析与实战指导。全书内容覆盖了从底层渲染管线优化到复杂场景实时交互的多个维度,力求在理论深度与工程实践之间找到最佳平衡点。 --- 第一部分:现代渲染管线深度解析与性能优化 本部分将完全跳脱出基础的固定管线模型,深入探讨基于可编程管线的现代图形技术栈。 第一章:现代GPU架构与并行计算模型 本章将详细介绍当前主流GPU(如NVIDIA Volta/Ampere、AMD RDNA系列)的硬件架构,包括SM/CU的设计、内存层次结构(L1/L2缓存、共享内存、全局内存)的特点及其对图形算法设计的影响。重点解析SIMT(单指令多线程)模型如何驱动现代渲染的效率,并探讨计算着色器(Compute Shader)在传统图形任务中的应用潜力。 1.1 GPU硬件拓扑与内存访问模式分析 1.2 从顶点到像素:深入理解光栅化阶段的并行性 1.3 计算着色器的通用性应用:非图形任务的GPU加速 第二章:高级着色器编程与材质模型 抛弃传统的漫反射与高光模型,本章专注于实现更逼真、物理正确的渲染效果。内容涵盖基于物理的渲染(PBR)的数学基础、不同光照模型(如GGX、Beckmann分布)的实现细节,以及次表面散射(SSS)的近似算法。 2.1 物理基础:微上面向模型(BRDF/BSDF)的数学推导 2.2 各向异性(Anisotropy)与各向异性高光的实现细节 2.3 次表面散射的近似技术:漫反射球体法与屏幕空间方法对比 2.4 剪影与透明度处理:深度剥离与Z-Prepass的性能考量 第三章:可编程管线的高效利用与优化 本章将汇集大量实战经验,讲解如何在高负载场景下保持渲染帧率。重点分析Draw Call优化、GPU实例化、以及异步计算的应用。 3.1 减少CPU开销:Draw Call批处理与GPU实例化深度剖析 3.2 异步计算的引入:将物理模拟与渲染解耦 3.3 变速率着色(Variable Rate Shading, VRS)的原理与实践,及其对特定区域渲染效率的提升 3.4 资源管理:纹理流送(Texture Streaming)与内存预算控制 --- 第二部分:实时全局光照与复杂环境模拟 本部分聚焦于实现高保真视觉效果的关键技术——全局光照,特别是实时或准实时解决方案。 第四章:屏幕空间全局光照(SSGI)与环境光遮蔽(SSAO)的进阶 详细讲解SSAO/SSIL/SSGI等屏幕空间技术的局限性与改进方向。重点分析深度信息不完整时的采样策略和噪声抑制技术。 4.1 SSAO的采样核设计与优化 4.2 屏幕空间反射(SSR)的有效半径与边缘处理 4.3 结合辐照度缓存的混合全局光照方案 第五章:基于体素/光栅化的实时全局光照 本章深入探讨利用现代GPU并行能力实现更接近真实世界的光照传播技术。 5.1 体素化光照(Voxel Global Illumination, VGI)的原理与数据结构 光照探针(Light Probe)的优化布局与插值方法。 体素的构建与光线行走(Ray Marching)算法的性能瓶颈分析。 5.2 基于光栅化的反射探针(Reflection Probes)系统 多级分辨率的立方体贴图管理。 实时环境光照烘焙(Baking)流程。 第六章:时间域降噪与高保真重建 实时光线追踪(Ray Tracing)引入的噪声问题是当前图形学的核心挑战。本章专门讲解如何有效处理和消除时域和空域噪声。 6.1 运动矢量与历史缓冲区的构建 6.2 运动补偿(Temporal Accumulation)技术,及其对动态对象的处理 6.3 现代降噪器:NVIDIA ReLAX/SVGF的算法结构与参数调优 --- 第三部分:实时光线追踪(Ray Tracing)的高级应用 本部分完全专注于DirectX Raytracing (DXR) 或 Vulkan Ray Tracing API,探讨其在场景构建、加速结构优化和高级效果实现中的应用。 第七章:加速结构(BVH)的构建与遍历 理解光线追踪性能的瓶颈所在——加速结构的管理与遍历效率。 7.1 Bounding Volume Hierarchy (BVH) 的构建算法详解:SAH(表面积启发式)的权衡 7.2 BVH的动态更新与实例管理 7.3 BVH遍历过程中的内存访问模式优化 第八章:光线追踪在渲染中的混合应用 探讨如何在混合渲染管线中高效集成光线追踪技术,而非完全取代光栅化。 8.1 混合反射与间接漫反射的实现 8.2 光线追踪用于阴影(Ray Traced Shadows)的质量控制与采样优化 8.3 实时路径追踪(Path Tracing)的初步探索与性能边界 第九章:非传统光线追踪应用 光线追踪不仅用于光照,它强大的几何查询能力在其他领域也极具价值。 9.1 利用光线追踪进行精确碰撞检测与物理交互 9.2 几何计算中的光线追踪:精确遮挡查询与体积渲染 --- 第四部分:高性能计算与跨平台部署 本部分关注于将前沿图形技术部署到实际应用中,涉及的范畴超越单一平台。 第十章:面向现代API的低延迟编程 深入研究Vulkan和DirectX 12提供的底层控制能力,及其在多线程命令提交、同步原语使用上的最佳实践。 10.1 命令缓冲区的多线程构建与提交模型 10.2 资源屏障(Resource Barriers)的精细化控制与性能影响 10.3 跨进程/跨CPU核心的渲染工作负载分配策略 第十一章:可编程管线在非游戏领域(如CAD/科学可视化)的迁移 讨论图形技术如何服务于大规模数据集的可视化需求,包括大规模点云渲染和体数据渲染的高效方法。 11.1 大规模点云渲染的层级细节(LOD)策略 11.2 体积数据的切片与光线步进优化 第十二章:性能分析与调试工具链 掌握专业的性能分析工具(如Pix, RenderDoc, GPU Profiler)是确保性能达标的关键。本章将教授如何利用这些工具定位渲染管线中的瓶颈,并解读硬件计数器报告。 12.1 深入理解GPU硬件计数器:延迟与吞吐量的分离诊断 12.2 常见的性能陷阱分析与避免策略 总结与展望:图形学未来的研究方向 本书内容力求全面覆盖当前主流图形引擎和前沿研究中最为关键且复杂的工程化难题,为读者构建一个基于最新硬件特性的、高效率的现代图形学知识体系。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书带给我的不仅仅是知识,更是一种解决问题的能力和创新思路。作者在书中提出的许多“巧思”,让我耳目一新。比如,在处理复杂的场景渲染时,书中介绍了一种基于剔除技术的优化方法,通过提前排除不可见的部分,大大减少了渲染负载。这个方法在我的项目中得到了很好的应用,显著提升了帧率。我特别欣赏书中对于“着色器”部分的讲解,它不仅介绍了GLSL的基础知识,还深入探讨了如何利用着色器实现一些非常酷炫的效果,比如景深、运动模糊、辉光等等。这些效果在很多高端游戏和影视作品中都能看到,而这本书则将它们背后的实现原理毫无保留地呈现在我们面前。此外,书中关于“物理渲染”的探讨也让我受益匪浅。作者解释了PBR(Physically Based Rendering)的核心思想,以及如何在OpenGL中实现基于物理的材质和光照。这对于追求真实感渲染的开发者来说,无疑是一本不可多得的参考书。我尝试着去实现书中的一些PBR算法,虽然过程有些挑战,但最终实现的效果非常令人满意。这本书的价值在于,它不仅教会你如何使用OpenGL,更教会你如何“思考”图形学,如何将抽象的数学和算法转化为生动的视觉效果。

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作为一名长期从事游戏开发的技术人员,我对图形引擎的优化和高性能渲染有着极高的要求。这本书恰恰满足了我的这些需求。它不仅仅罗列了OpenGL的各种功能,更重要的是,它深入剖析了这些功能背后的实现原理,并提供了大量实用的性能优化技巧。我特别欣赏书中关于“渲染剔除”和“视锥剔除”的讲解,作者不仅解释了这些技术的原理,还给出了在OpenGL中高效实现的具体方法。这对于处理大规模场景的3D应用至关重要。书中关于“多级缓存(Mipmapping)”和“纹理采样器”的详细介绍,也让我对如何更好地利用纹理单元,以及如何平衡纹理质量和性能有了更深的理解。我尝试着根据书中提到的建议,对项目中的纹理加载和采样进行了优化,帧率得到了明显的提升。此外,书中关于“后处理效果”的详细讲解,让我能够轻松地实现一些高级的视觉效果,例如镜头光晕、色彩校正、抗锯齿等。这些效果的实现,往往涉及到对整个屏幕像素的逐像素处理,作者通过清晰的代码示例和理论阐述,将这个复杂的过程变得易于理解和掌握。这本书对我来说,不仅仅是一本技术书籍,更是一份实用的工具箱,让我能够快速地解决实际开发中遇到的各种性能瓶颈和视觉效果难题。

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这本书的结构设计非常人性化,它从易到难,层层递进,让读者在掌握基础知识的同时,能够逐步深入到更高级的应用领域。我喜欢它那种“边学边练”的学习模式,每一个技术点都配有相应的代码示例,并且这些示例都经过精心设计,能够清晰地展示出所讲技术的应用效果。例如,在讲解“光照模型”时,书中不仅介绍了朗伯模型、冯氏模型等经典的光照模型,还深入探讨了基于物理的渲染(PBR)的核心概念,并提供了如何在OpenGL中实现PBR的示例代码。这让我能够理解从简单的卡通风格渲染到逼真的物理写实渲染的转变过程。书中关于“动画系统”的讲解也给我留下了深刻的印象。作者介绍了骨骼动画、顶点动画等多种动画技术,并提供了相应的实现代码。这对于我开发游戏中的角色动画非常有帮助。我尝试着去修改和扩展书中的动画代码,为角色添加了一些自定义的动作,效果非常出色。此外,书中关于“粒子系统”的讲解也让我眼前一亮。作者不仅介绍了粒子系统的基本原理,还展示了如何通过粒子系统来模拟火焰、烟雾、雨雪等各种特效。这些特效的实现,往往涉及到大量的数学计算和状态管理,作者通过清晰的讲解和简洁的代码,将这个复杂的过程变得易于理解和掌握。

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读完《OpenGL技术应用实例精粹》,我感觉自己对计算机图形学的理解上升了一个新的台阶。这本书不仅仅是关于OpenGL API的介绍,它更深入地探讨了背后隐藏的数学原理和计算机科学概念。从向量运算、矩阵变换到更复杂的几何学知识,书中都给出了清晰的解释,并且与OpenGL的应用场景紧密结合。我尤其喜欢书中关于“渲染管线”的详尽描述,作者将整个渲染过程分解为一系列离散的阶段,并详细讲解了每个阶段的功能和作用。这让我对图形渲染的整个流程有了更加系统和完整的认识。例如,在讲解光栅化时,作者不仅介绍了如何将几何图元转换为像素,还探讨了抗锯齿技术的重要性以及几种常见的实现方法。在纹理映射部分,书中对不同类型的纹理过滤方式(如线性过滤、各向异性过滤)进行了深入的对比分析,并解释了它们在视觉效果和性能上的差异。这对于我理解如何让纹理在不同距离和角度下都能呈现出最佳效果至关重要。书中还提供了大量关于3D模型加载、动画实现、粒子系统以及后处理效果的实例,这些实例都非常有代表性,并且能够直接应用到实际项目中。我尝试着去修改和扩展其中的一些代码,发现书中的设计非常灵活,很容易进行二次开发。

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这本书的案例设计非常贴合实际应用需求,每一个实例都解决了图形开发中一个具体的问题,或者实现了一个非常酷炫的效果。我喜欢它那种“学以致用”的学习方式,在学习理论知识的同时,能够立刻通过实例来验证和巩固。例如,书中关于“地形渲染”的案例,展示了如何通过高度图和细节层次(LOD)技术来高效地渲染大规模的地形场景。这对于我开发开放世界游戏非常有启发。我尝试着去修改和调整书中的地形渲染代码,为我的游戏场景添加了一个复杂的地形,效果非常逼真。此外,书中关于“卡通渲染”的案例也给我留下了深刻的印象。作者介绍了如何通过修改着色器来实现具有艺术风格的卡通渲染效果,例如描边、色块分离等。这让我看到了OpenGL在非写实渲染方面的强大潜力。我尝试着去模仿一些卡通风格的动画,并将这些技术应用到我的项目中,取得了非常不错的效果。这本书的价值在于,它不仅教会了我如何使用OpenGL,更重要的是,它激发了我对图形学创新的热情,让我看到了更多可能性,能够将一些天马行空的创意通过代码变成现实。

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这本书的语言风格非常平实,没有过多的华丽辞藻,但字里行间却透露出作者对OpenGL的深刻理解和丰富的实践经验。我喜欢它那种“授人以鱼不如授人以渔”的教学方式,它不会直接告诉你“这样做”,而是通过讲解原理和提供范例,引导你思考“为什么这样做”,以及“如何根据自己的需求进行调整”。这一点对于我们这些需要独立解决问题的开发者来说至关重要。在学习过程中,我特别注意到书中对于一些易混淆的概念,例如模型视图矩阵和投影矩阵的实际作用,以及它们在渲染管线中的位置,都做了非常细致的区分和阐述。作者没有回避OpenGL的复杂性,反而坦然地将其中的难点一一剖析,并给出有效的解决方案。例如,在讲解着色器部分时,作者不仅介绍了GLSL语言的基本语法,还深入探讨了顶点着色器和片段着色器之间的交互机制,以及如何通过自定义着色器来实现各种复杂的渲染效果,如卡通渲染、描边效果等等。这些内容对于想要突破OpenGL原生功能的开发者来说,无疑是宝贵的财富。我印象深刻的是书中关于性能优化的章节,作者并没有简单地列举一些技巧,而是从硬件原理出发,解释了为什么某些优化方法有效,以及在不同的硬件环境下,这些方法的表现可能会有什么不同。这种深度的分析让我能够更好地理解和应用这些优化策略,从而在实际项目中取得更好的性能表现。

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《OpenGL技术应用实例精粹》是一本让我感到惊喜的书。我原以为它只是一本介绍OpenGL API的枯燥技术手册,但事实证明它远不止于此。书中对OpenGL发展历程、核心概念以及实际应用场景的梳理,让我对整个图形学领域有了更宏观的认识。作者在讲解过程中,常常会引用一些经典的计算机图形学算法,并将其与OpenGL的实现相结合,这让我能够更深入地理解这些算法的原理和优缺点。例如,在讲解曲线和曲面渲染时,书中不仅介绍了Bézier曲线和NURBS曲面,还详细说明了如何在OpenGL中高效地渲染它们。另外,书中对于“纹理压缩”和“GPU计算”的介绍也给我留下了深刻的印象。作者解释了不同纹理压缩格式的优缺点,以及如何利用GPU的并行计算能力来加速一些复杂的图像处理任务。这些内容对于优化图形应用的性能至关重要。我尝试着去实践书中关于GPU计算的部分,利用OpenCL(虽然不是OpenGL的一部分,但其原理和思维方式是相通的)进行一些图像滤波和矩阵运算,发现效果非常显著。这本书不仅仅是OpenGL的教程,它更是一本关于如何高效地利用GPU进行图形处理的指南,让我能够更好地发挥硬件的潜力。

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初次翻开《OpenGL技术应用实例精粹》,我便被它严谨的排版和清晰的章节划分所吸引。作为一名在图形学领域摸爬滚打多年的开发者,我深知一本好的技术书籍不仅需要内容的深度,更需要逻辑的严谨和结构的合理。这本书在这一点上做得相当出色,它没有上来就抛出晦涩难懂的概念,而是循序渐进地引导读者进入OpenGL的世界。从最基础的坐标系、矩阵变换,到纹理映射、光照模型,再到更高级的着色器编程和后期处理技术,每一个环节都讲解得鞭辟入里,配合着书中丰富的实例代码,让抽象的理论变得触手可及。我尤其欣赏书中对于不同技术之间的联系和演进的梳理,它让我能够更深刻地理解OpenGL是如何一步步发展到现在的强大功能的,以及在实际应用中,这些技术是如何协同工作的。那些精心设计的代码片段,不仅仅是功能的展示,更是解决实际问题的思路和方法的体现。我尝试着去复现其中的几个例子,每一次的成功运行都给我带来了极大的成就感。这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师,它用最直观的方式教会我如何驾驭强大的OpenGL引擎,去创造那些令人惊叹的视觉效果。那些在工作中常常遇到的瓶颈,在书中都能找到线索,甚至是一些我从未想过的优化技巧,也在这里得到了启示。这本书的价值,远不止于此,它更激发了我对图形学研究的兴趣,让我看到了更多的可能性。

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《OpenGL技术应用实例精粹》是一本能够真正帮助开发者解决实际问题的书籍。它没有那些华而不实的理论堆砌,而是专注于提供解决实际问题的方案和方法。我尤其欣赏书中关于“性能分析”和“内存管理”的章节。作者详细介绍了如何使用OpenGL自带的性能分析工具,以及如何通过一些内存管理技巧来避免常见的性能瓶颈。这对于我开发需要长时间运行的图形应用非常重要。我尝试着去使用书中提到的性能分析方法,定位了我项目中一些不为人知的性能问题,并根据书中的建议进行了优化,显著提升了应用的响应速度。此外,书中关于“跨平台开发”的考虑也让我感到非常贴心。作者在书中提到了一些在不同操作系统和硬件平台上进行OpenGL开发时需要注意的事项,以及一些常用的跨平台库。这对于我希望将项目推广到更多平台的开发者来说,提供了宝贵的参考。我尝试着去将书中的一些代码移植到不同的平台上,发现在作者的指导下,这个过程比我想象的要顺利得多。这本书不仅仅是一本OpenGL的技术教程,它更是一本关于如何高效、稳健地进行图形开发的实战指南,让我能够更从容地应对各种挑战。

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《OpenGL技术应用实例精粹》这本书给我带来的最大价值,在于它帮助我建立了一个完整的图形学知识体系。我之前对OpenGL的应用虽然有所接触,但总是感觉零散且不够系统。这本书就像一座桥梁,将我之前零散的知识点串联起来,形成了一个有机的整体。我特别欣赏书中对“几何变换”的细致讲解,作者不仅解释了平移、旋转、缩放等基本变换,还深入探讨了齐次坐标、矩阵组合以及变换的顺序对最终结果的影响。这让我对三维空间中的物体运动有了更深刻的理解。书中关于“摄像机模型”的讲解也让我受益匪浅。作者介绍了不同类型的摄像机(如正交摄像机、透视摄像机),以及如何通过控制摄像机的参数来实现各种视角效果。这对于我进行场景的构图和视觉表现至关重要。此外,书中关于“纹理坐标”和“UV展开”的讲解,也让我对如何将二维纹理映射到三维模型上有了更清晰的认识。我尝试着去修改和调整一些模型的UV映射,发现书中的方法非常实用。这本书不仅仅是OpenGL的API手册,它更像是一本关于如何“观察”和“表现”三维世界的指南,让我能够更自如地运用OpenGL去创造我心中的视觉世界。

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