3D Studio MAX3.0渲染篇/计算机建筑效果图制作详解丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版时间:2001-4

价格:38.00元

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isbn号码:9787118024500

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• 3D Studio MAX
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深入理解计算机图形学的基石：从理论到实践的进阶指南 本书聚焦于计算机图形学领域的核心原理与前沿技术，旨在为读者提供一个全面、深入且注重实践的知识体系，助力其在三维建模、渲染优化及实时图形应用方面实现质的飞跃。 第一部分：图形学基础与数学原理的坚实地基 本篇章将从最基础的数学工具开始，为后续复杂的图形处理技术打下坚实的基础。我们不会停留在浅尝辄止的介绍，而是深入探讨支撑现代计算机图形学的数学模型。 1.1 线性代数在图形学中的应用： 详细解析向量空间、矩阵变换（平移、旋转、缩放）的数学表达及其在三维场景管理中的作用。重点讲解齐次坐标系的引入及其在透视投影中的关键地位。对于四元数在旋转插值（如球形线性插值 Slerp）中的优势与实现，将进行细致的剖析，确保读者能理解其在避免万向锁现象上的重要性。 1.2 几何表示与数据结构： 探讨多边形网格（Polygon Mesh）的拓扑结构，包括面、边、顶点的精确定义与关系维护。着重介绍高效处理大规模几何体的空间划分技术，如BSP树、八叉树（Octree）和四叉树（Quadtree）的构建算法、遍历策略以及它们在碰撞检测和可见性计算中的优化应用。对曲面建模（如Bézier曲线、样条曲面）的数学定义和微分几何基础进行深入阐述。 1.3 变换的层次与视图构建： 详尽阐述模型空间、世界空间、观察空间、裁剪空间到屏幕空间的完整变换流水线（Pipeline）。关键篇幅将用于讲解投影矩阵的推导过程，区分正交投影与透视投影的数学差异，并讨论视锥体剔除（Frustum Culling）的精确实现方法。 第二部分：光照模型、渲染方程与高级着色技术 本部分是理解照片级真实感渲染的核心。我们不再满足于简单的光照计算，而是深入到物理真实的光传输理论。 2.1 经典光照模型（Phong, Blinn-Phong）的局限性与发展： 在回顾基础模型的基础上，重点分析各向异性反射（Anisotropic Reflection）的数学模型，如基于微表面（Microfacet）的BRDF（双向反射分布函数）的引入，及其如何精确模拟金属拉丝或布料的表面效果。 2.2 渲染方程（The Rendering Equation）的深度剖析： 详尽讲解由Kajiya提出的渲染方程的物理意义、积分形式及其在复杂光照环境下的挑战。在此基础上，系统介绍求解该方程的主流方法，包括： 路径追踪（Path Tracing）： 深入讲解蒙特卡洛积分的原理，如何通过随机采样高效地估计积分值。讨论重要性采样（Importance Sampling）在降低噪点和加速收敛中的关键作用。 光子映射（Photon Mapping）： 阐述其两遍（Two-Pass）策略，如何有效地存储和查询场景中的光子分布，尤其适用于处理复杂的焦散（Caustics）现象。 2.3 材质与纹理的高级处理： 介绍PBR（基于物理的渲染）工作流中的核心材质参数（如金属度、粗糙度、菲涅尔效应）。详细讲解法线贴图（Normal Mapping）的原理，如何通过切线空间变换来模拟高频几何细节，以及环境光遮蔽（Ambient Occlusion, AO）的计算方法及其对场景深度的增强作用。 第三部分：现代实时渲染管线与GPU编程 本部分面向追求高性能和交互性的开发者，聚焦于现代图形API（如Vulkan/DirectX 12）的设计思想和可编程渲染管线的利用。 3.1 可编程渲染管线的结构： 详细解析从CPU端提交Draw Call到GPU执行渲染命令的完整过程。重点剖析顶点着色器（Vertex Shader）、几何着色器（Geometry Shader）、剪裁与光栅化阶段以及片元着色器（Fragment/Pixel Shader）的功能和数据流。 3.2 深度解析阴影技术： 不仅仅介绍阴影贴图（Shadow Mapping），更深入探讨其局限性（如走样和精度问题）。重点讲解百分比更近滤波（Percentage-Closer Filtering, PCF）和级联阴影贴图（Cascaded Shadow Maps, CSM）的实现细节，以及体积光照（Volumetric Lighting）的计算模型。 3.3 屏幕空间技术与后期处理： 探讨效率极高的屏幕空间算法，如屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）和屏幕空间反射（SSR）的采样策略和精度损失分析。在后期处理方面，详细讲解色调映射（Tone Mapping）的各种算法（如ACES曲线）在将HDR（高动态范围）数据映射到LDR显示器上的作用，以及抗锯齿技术（如FXAA和TAA）的内在机制。 第四部分：性能优化与并行计算 高效的图形程序依赖于对硬件架构的深刻理解。本部分侧重于性能调优和多核并行处理的应用。 4.1 GPU架构与内存管理： 简要介绍现代GPU的SIMT（单指令多线程）执行模型，理解线程束（Warp/Wavefront）的调度机制。分析不同类型GPU内存（如纹理缓存、共享内存、全局内存）的访问延迟特性，指导开发者优化着色器中的数据访问模式。 4.2 场景管理与剔除优化： 深入探讨如何利用层次化结构（如BVH，Bounding Volume Hierarchy）进行快速求交测试，这是光线追踪性能提升的关键。讨论视锥体剔除、遮挡剔除（Occlusion Culling）的实现策略，以及如何有效地批处理（Batching）渲染请求以减少CPU的开销。 4.3 现代并行计算在图形中的拓展： 介绍通用计算（GPGPU）的概念，以及如何利用计算着色器（Compute Shader）来执行非渲染任务，例如粒子系统模拟、布料解算、或者更复杂的全局光照预计算，从而充分利用GPU的并行计算能力。 本书的特色在于，它提供的是一套严谨的计算机图形学理论框架，而非特定软件的工具手册。它将引导读者从“如何操作按钮”提升到“为何按钮能实现这种效果”的层次，是希望成为专业图形引擎开发者、高级视觉特效师或渲染工程师的读者的必备参考书。

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