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出版者:Springer-Verlag New York Inc

作者:Govil-Pai, Shalini

出品人:

页数:310

译者:

出版时间:2005-5

价格:$ 145.77

装帧:HRD

isbn号码:9780387955049

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
• 计算机图形学
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• 图形学原理
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• 几何建模
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• 视觉效果

《数字艺术与视觉计算导论》 本书是一部面向初学者的综合性指南，旨在深入浅出地介绍数字艺术的创作流程与视觉计算的底层原理。我们相信，理解图像是如何在数字世界中生成、处理和呈现的，对于任何追求创意表达或技术创新的读者都至关重要。 核心内容概述： 本书将带领读者踏上一段探索数字视觉世界的旅程，从最基础的像素概念出发，逐步深入到复杂的渲染技术和交互式体验的构建。我们摒弃了纯粹的理论堆砌，而是侧重于概念的直观理解和实际应用的可能性。 像素的魔力： 从最基本的构成单元——像素——开始，我们将探讨不同色彩模型（如 RGB、CMYK、HSV）如何描述颜色，以及分辨率、位深度等关键属性如何影响图像的视觉质量和文件大小。你将了解到，每一个数字图像的背后，都是无数个微小发光点的集合，它们通过巧妙的排列组合，构成了我们眼中的绚丽世界。 几何的基石： 数字世界中的所有形状，无论多么复杂，都可以分解为基本的几何图元。本书将介绍二维和三维几何体的表示方法，包括点、线、多边形、曲线和曲面。我们将探讨向量代数在描述位置、方向和变换中的作用，以及齐次坐标如何简化各种空间变换（平移、旋转、缩放）。理解这些基础概念，是构建复杂模型和实现流畅动画的关键。 光影的魔法： 真实世界的视觉体验离不开光与影的互动。本书将深入探讨光照模型，从简单的漫反射、镜面反射，到更复杂的全局光照技术。你将学习到如何模拟不同类型的光源（点光源、方向光、聚光灯），理解材质属性（反照率、高光度、粗糙度和透明度）如何影响光线的反射和吸收，以及阴影是如何形成的。这些知识将帮助你创造出具有深度和真实感的数字场景。 纹理的魅力： 纹理是赋予物体表面细节和质感的关键。本书将介绍纹理映射技术，包括二维纹理如何“包裹”到三维模型上，以及不同类型的纹理（颜色纹理、法线纹理、高光纹理）如何增强视觉的真实感。你还将了解到程序化纹理的生成原理，即通过算法而非图像文件来创建复杂多变的表面效果。 渲染的艺术： 渲染是将三维场景转化为二维图像的过程。本书将介绍多种渲染技术，从经典的扫描线渲染和光线追踪，到现代的延迟渲染和基于物理的渲染（PBR）。你将了解画家算法、Z-buffer算法等深度测试方法，以及抗锯齿技术如何平滑图像边缘。此外，我们还将触及实时渲染的挑战与优化策略，为游戏和交互式应用打下基础。 动画的生命： 动态的视觉内容赋予了数字世界生命。本书将介绍动画的基本原理，包括关键帧动画、插值技术（线性、贝塞尔曲线）以及骨骼动画。你将学习到如何创建平滑自然的运动轨迹，以及如何利用时间轴来控制动画的节奏和表现。 交互的体验： 数字艺术不仅仅是静态的图像，更可以是与观众互动的媒介。本书将探讨用户输入（鼠标、键盘、触摸屏）如何被捕捉和处理，以及如何利用这些输入来控制场景中的对象、触发事件或改变视觉效果。我们将介绍一些基本的交互式应用程序的构建思路。 本书特色： 概念驱动： 我们将数学概念与视觉效果紧密结合，让你在理解原理的同时，也能看到其直观的应用。 由浅入深： 从易于理解的像素和二维图形开始，逐步过渡到复杂的渲染技术和三维场景构建，确保读者能够循序渐进。 实际案例： 结合实际的创作场景和应用需求，帮助读者将所学知识转化为解决问题的能力。 前沿视野： 介绍一些最新的视觉计算技术和趋势，激发读者对未来数字艺术和视觉技术的探索兴趣。 目标读者： 本书适合对数字艺术创作、游戏开发、虚拟现实/增强现实、计算机动画、视觉特效等领域感兴趣的学生、开发者、设计师以及任何希望深入理解数字图像背后原理的读者。无论你是否具备编程背景，本书都将为你打开一扇通往精彩数字视觉世界的大门。

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从一个长期关注计算机视觉和几何处理交叉领域的学习者的角度来看，这本书在理论深度上的平衡性令人赞叹。它没有偏废任何一个重要的分支，而是像一个全景地图一样，清晰地标示出了图形学的主要领域及其相互联系。举例来说，它在介绍完经典的基于多边形的渲染之后，并没有止步不前，而是用一章的篇幅概述了基于物理的渲染（PBR）的基本假设和关键方程，这对于理解现代游戏引擎和电影特效制作的趋势至关重要。更让我惊喜的是，它对色彩科学和感知模型（如人眼对亮度和色度的响应）的介绍，展现了作者跨学科的知识储备。很多单纯强调算法的书中会忽略“人眼看到什么”这个终极目标，但这本书始终将最终的视觉感知效果置于理论推导的核心地位。这种“理论服务于感知”的思路，让整本书的立意得到了升华，不再是冷冰冰的数学堆砌，而是充满着对创造美丽图像的追求，读完后让人对未来在图形学领域深耕充满信心和热情。

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坦白说，这本书的深度和广度远超出了我最初的预期，它不仅仅是一本入门指南，更像是一部可以作为案头工具书的参考手册。我花了大量时间研究了其中关于高级渲染技术的那几章，比如辐射度量学和路径追踪的基础框架。作者在处理这些前沿且复杂的算法时，表现出了惊人的严谨性。他不仅清晰地描绘了算法的伪代码和核心迭代步骤，更重要的是，深入剖析了不同近似方法（如蒙特卡洛积分的方差降低技术）之间的权衡取舍，这种对细节的把控能力，是教科书级别作品的标志。我对比了手头几本其他资料，这本书对于光线与几何体的交点计算部分的描述最为详尽和精确，尤其是在处理复杂曲面（如NURBS）的交互时，所提供的数学细节足以让我直接着手实现一个基础的光线追踪器原型。此外，书中附带的练习题和思考题设计得非常巧妙，它们大多不是简单的公式套用，而是引导你去思考如何在实际系统中优化性能或处理边缘情况。这本书的价值在于，它不仅告诉你“是什么”，更让你明白“为什么是这样”，以及“如何才能做得更好”。

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这本书的封面设计得非常引人注目，色彩搭配既专业又不失现代感，立刻给人一种深入学习的期待。我翻开前几页，发现它的排版布局清晰流畅，无论是公式的呈现还是图表的展示，都处理得井井有条，这对于一本技术类书籍来说至关重要。作者在内容组织上展现了极高的水准，从最基础的几何变换原理开始，循序渐进地引入到复杂的渲染管线和光照模型，逻辑链条非常完整，读起来几乎没有“卡壳”的感觉。尤其值得称赞的是，书中对一些核心概念的解释，比如透视投影和纹理映射的数学基础，作者没有仅仅停留在表面公式的罗列，而是结合了直观的几何直觉进行阐述，这极大地帮助了我这种非纯数学背景的读者快速建立起对底层原理的深刻理解。它不像某些教材那样堆砌晦涩的术语，而是像一位经验丰富的导师在身边细心讲解，每一步推导都考虑到了读者的认知障碍，让人感觉学习过程充满了掌控感和成就感。我特别喜欢它在引入新概念时会穿插一些历史背景或应用案例，这让枯燥的理论知识瞬间鲜活了起来，也更能体会到计算机图形学这门学科的魅力和发展历程。这本书无疑为我接下来的学习打下了非常坚实的基础。

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我必须强调一下这本书在软件实现层面的指导价值，这对我这个偏向工程实践的人来说至关重要。虽然它主要是一本理论著作，但作者非常善于将抽象的数学概念转化为可操作的编程思想。书中关于图形硬件的架构演进以及GPU并行计算思想的介绍，简直是点睛之笔。它没有直接给出某一个特定API的语法（这会很快过时），而是深入讲解了现代图形处理器（GPU）执行渲染任务的基本模式——即数据并行和流水线化。这使得我能够跳脱出特定版本的OpenGL或DirectX的限制，理解渲染管线的核心哲学。当我阅读到关于可见性判定和深度缓冲区的章节时，书中巧妙地结合了Z-Buffer算法的原理和硬件实现中的常见优化，让我对实时渲染的性能瓶颈有了更直观的认识。这本书教会我的不是如何写一段特定的代码，而是如何设计一个高效的图形系统，这是理论指导实践的最高境界，也是区分优秀教材和普通教材的关键所在。

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这本书的语言风格，怎么说呢，它有一种沉稳而又略带古典的学术气息，读起来需要一些专注力，但这恰恰是它吸引我的地方。它拒绝了那种试图用过于花哨的比喻来稀释技术难度的做法，而是选择用最精准、最无歧义的措辞去描绘每一个技术细节。对于那些追求学术严谨性，或者希望未来能深入到图形学底层研究领域的读者来说，这简直是福音。我注意到作者在引用经典文献和奠基性工作时非常到位，使得整本书的论述都有据可循，构建了一个完整的知识体系，而不是孤立的知识点集合。例如，在讲解几何变换的矩阵表示法时，它细致地探讨了齐次坐标的引入如何解决了投影带来的“无穷远”问题，这种对数学工具的深刻理解，使得读者在面对后续的3D变换时，能做到心中有数，举重若轻。这本书的阅读体验就像是在攀登一座高山，过程虽然需要付出体力，但每到达一个平台，视野都会豁然开朗，让你对整个计算机图形学的宏伟蓝图有更清晰的认知。

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