ARM与FPGA综合设计及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力

作者:廖义奎

出品人:

页数:379

译者:

出版时间:2008-2

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787508361437

丛书系列:

图书标签:

• good
• ARM
• FPGA
• 嵌入式系统
• 硬件设计
• 数字电路
• 综合设计
• 应用开发
• SoC
• 可编程逻辑
• 电子工程

计算机图形学导论：从原理到实践 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且面向实践的计算机图形学知识体系。我们不涉及嵌入式系统设计、微处理器架构或硬件描述语言（如VHDL/Verilog）等内容，而是专注于计算机如何生成、处理和显示图像的底层数学原理、算法实现和现代应用。 第一部分：基础数学与几何表示 本部分是理解计算机图形学的基石。我们将从必要的线性代数知识入手，详细讲解向量、矩阵及其在三维空间变换中的应用。重点剖析仿射变换、透视投影和正交投影的数学模型，这些是构建虚拟场景和实现正确视图转换的核心。 几何表示方面，我们深入探讨了曲线和曲面的数学描述。首先，从贝塞尔曲线、B样条（B-splines）到NURBS（非均匀有理B样条），解析它们的构造原理、控制点的作用以及如何实现局部和全局的形状编辑。接着，我们会介绍细分算法，例如Catmull-Clark算法，用于从低分辨率模型生成平滑的高分辨率表面。我们还将讨论参数化曲面在纹理映射和光照计算中的重要性。 第二部分：光栅化渲染管线 本部分聚焦于如何将三维几何模型高效地转换为二维屏幕图像，即光栅化过程。我们将详细分解现代图形硬件（GPU）的渲染管线结构，从应用程序阶段的数据准备到最终像素输出的完整流程。 核心内容包括： 1. 几何处理阶段： 顶点着色器（Vertex Shader）的功能，如何实现模型变换、视图变换和投影变换。 2. 光栅化阶段： 三角形设置、边缘插值以及像素的生成过程。我们探讨了如何高效地进行深度缓冲（Z-Buffering）测试，以解决可见性问题。 3. 片段处理阶段： 片段着色器（Fragment Shader）的作用，这是实现复杂表面外观和材质效果的主要场所。 特别地，我们将详细阐述扫描转换算法（如中点算法）的原理，以及如何处理抗锯齿问题，包括超采样（SSAA）和多重采样抗锯齿（MSAA）的实现细节和性能权衡。 第三部分：经典与现代光照模型 光照是图形学中最复杂也最关键的一环。本部分从物理学原理出发，解释光与物质的相互作用。 我们将系统介绍： 1. 局部光照模型： 详述Phong模型和Blinn-Phong模型，分解反射光、漫反射光和环境光的数学公式。 2. 纹理映射： 从基础的2D纹理映射，到环境贴图（Environment Mapping）和立方体贴图（Cube Mapping）在反射和折射中的应用。 3. 高级着色技术： 深入讲解法线贴图（Normal Mapping）和置换贴图（Displacement Mapping）如何通过修改表面法线或几何体本身来模拟高细节。 4. 全局光照（Global Illumination, GI）： 本部分将理论性地介绍全局照明的必要性，重点分析基于蒙特卡洛方法的路径追踪（Path Tracing）算法。我们会详细推导渲染方程（Rendering Equation），并解释如何使用光线追踪（Ray Tracing）和辐射度（Radiosity）方法来近似求解该方程，从而实现更逼真的间接光照效果，如焦散和柔和阴影。 第四部分：交互式图形与并行计算基础 本部分关注图形学的应用层面，特别是与用户交互和现代GPU编程模型的结合。 我们将讲解如何设计和实现用户输入（鼠标、键盘、触摸）到场景变换的映射机制。此外，对于OpenGL/DirectX等图形API的调用流程和资源管理策略进行剖析，使读者理解从应用程序代码到GPU硬件执行的桥梁。 虽然本书不涉及具体的硬件架构设计，但会介绍图形计算的并行性特点。我们将探讨GPU计算（GPGPU）的基本概念，说明通用着色器（Compute Shader）如何用于非图形计算任务，例如物理模拟和后处理特效的加速。 第五部分：动画与运动模拟 本部分探讨如何创建和展示三维场景中的动态效果。 内容涵盖： 1. 关键帧动画： 如何使用插值方法（如线性、样条插值）在关键帧之间生成平滑的运动轨迹。 2. 骨骼动画（Skeletal Animation）： 介绍蒙皮（Skinning）技术，如何使用骨骼层次结构来驱动复杂的角色形变。 3. 物理模拟基础： 简要介绍欧拉积分、Verlet积分等基础数值积分方法，应用于刚体动力学模拟，如重力、碰撞检测与响应的简化模型。 目标读者 本书适合计算机科学、数字媒体艺术、游戏开发及相关工程领域的本科高年级学生、研究生，以及希望系统掌握现代计算机图形学原理和实践技能的专业工程师。阅读本书不需要特定的硬件设计或嵌入式编程背景，但要求具备扎实的微积分和线性代数基础。本书侧重于算法的数学推导与软件实现逻辑，而非硬件实现细节。

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