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出版者:北京航空航天大学

作者:欧攀 编

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2011-7

价格:39.80元

装帧:

isbn号码:9787512404656

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《光影流转：现代影像合成技术解析》 本书并非传统意义上关于光学物理原理的教科书，也非纯粹的工程计算手册。它聚焦于一个更为现代、也更具艺术表现力的话题——影像合成（Image Synthesis），尤其侧重于现代技术在此领域的应用与发展。 核心内容概述： 本书将带领读者深入探索计算机图形学中，如何从零开始，乃至如何通过各种技术手段，创造出逼真、富有想象力的图像和动画。我们并非从光波的衍射、干涉这些基础物理现象出发，而是将目光投向了这些物理现象在数字世界中被模拟和重构的过程。 第一部分：数字成像的基石与表现 像素的语言： 首先，我们将解析数字图像最基本的构成单位——像素。理解像素的颜色模型（RGB, CMYK等）、色彩空间、位深度等概念，是理解后续一切合成技术的前提。我们将探讨不同颜色空间在影像合成中的作用，以及如何有效地进行色彩管理，以确保最终输出的准确性和视觉一致性。 纹理的肌理： 图像的丰富度和真实感很大程度上依赖于纹理。本书将深入讲解程序化纹理生成（Procedural Texture Generation）技术，包括如何利用数学算法（如柏林噪声、分形噪声）来创建无限变化、细节丰富的表面材质，例如岩石、木材、织物等。同时，也会涵盖基于图像的纹理映射技术，以及如何通过纹理过滤和采样来优化渲染效果。 模型的骨骼： 介绍三维模型在影像合成中的作用。我们将探讨多边形建模、NURBS建模等常用建模方法，以及如何高效地构建复杂场景。重点将放在模型拓扑结构对动画和渲染的影响，以及模型优化的策略。 第二部分：光影的魔法——渲染技术的进化 光线追踪的轨迹： 本章将重点阐述光线追踪（Ray Tracing）这一核心渲染技术。我们将详细介绍其基本原理，包括光线投射、反射、折射、阴影计算等过程。然而，我们不会深入到其底层物理光学的推导，而是聚焦于如何在计算机中高效地模拟这些物理现象，以及不同光线追踪算法（如路径追踪、双向路径追踪）的优缺点和应用场景。我们将探讨如何利用光线追踪来生成逼真的反射、折射效果，以及如何模拟全局光照（Global Illumination），让场景中的光线能够“弹射”并相互影响，从而创造出柔和的光影过渡和准确的色彩烘焙。 栅格化的速度与艺术： 对比并解析栅格化（Rasterization）渲染技术，理解其在实时图形处理中的优势。我们将探讨顶点着色器、像素着色器在光照模型（如Phong, Blinn-Phong, PBR）中的应用，以及如何通过大量的后期处理技术（如屏幕空间环境光遮蔽SSAO, 屏幕空间反射SSR, 深度之测DOF）来模拟光线追踪才能实现的视觉效果，从而平衡渲染质量与性能。 物理渲染的准则： 介绍基于物理的渲染（Physically Based Rendering, PBR）的理念和实践。我们将详细讲解PBR的核心概念，如能量守恒、微表面理论、菲涅尔效应等，以及如何通过PBR材质参数（如反照率、金属度、粗糙度）来准确地模拟不同真实世界材质的光学特性。本书将侧重于如何在三维软件和渲染引擎中应用PBR工作流程，以生成更具真实感的图像。 第三部分：动态的视觉叙事——动画与实时渲染 运动的捕捉与生成： 探索计算机动画的生成原理。我们将介绍关键帧动画、程序化动画、基于物理的动画等技术。特别会关注运动捕捉（Motion Capture）技术如何被用于获取真实人物或物体的运动数据，并将其应用于数字角色的动画制作。 实时渲染的挑战与突破： 关注现代实时渲染技术在游戏开发、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等领域的应用。我们将探讨GPU的并行计算能力如何被充分利用，以及各种优化技术（如LOD, Occlusion Culling, Instancing）如何帮助在有限的计算资源下呈现高质量的动态画面。 粒子系统与特效： 讲解如何利用粒子系统来模拟各种动态的视觉效果，如火焰、烟雾、水流、爆炸等。我们将解析粒子发射器、生命周期、行为模拟等核心组件，以及如何通过参数调整来创造出丰富多样的视觉特效。 第四部分：前沿探索与未来展望 深度学习在影像合成中的赋能： 探讨人工智能，特别是深度学习技术，如何正在重塑影像合成的未来。我们将介绍生成对抗网络（GANs）、变分自编码器（VAEs）等模型在图像生成、纹理合成、风格迁移等方面的应用。 虚拟现实与沉浸式体验： 探讨影像合成技术如何支撑起虚拟现实和增强现实的发展，以及在这些领域中对实时渲染、交互性和沉浸感的特殊要求。 本书旨在为对数字媒体、游戏开发、影视特效、虚拟现实等领域感兴趣的读者提供一个清晰、系统且深入的指导。我们强调的是如何利用计算机技术来模拟和创造视觉世界，而非光学理论本身。通过对这些现代影像合成技术的深入剖析，读者将能够理解并掌握构建逼真、富有表现力的数字影像的关键方法。

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这本书拿到手里，首先就被它精美的装帧吸引住了。那种厚重而又不失质感的封面，让人立刻感受到这不是一本简单的科普读物。我原本是抱着试试看的心态去翻阅的，毕竟涉及“高等”这个词汇，总会让人联想到晦涩难懂的公式和理论。然而，翻开第一页，我就被作者娓娓道来的叙述方式所打动。他仿佛一位经验丰富的老教授，循循善诱地把我从基础的概念一点点引向更深层次的理解。书中的插图和图表设计得极其用心，色彩的运用和细节的标注都恰到好处，使得那些抽象的光学现象变得直观易懂。尤其是那些关于波导和散射理论的章节，作者没有直接堆砌复杂的数学推导，而是巧妙地结合实际的工程应用案例，让我这个初学者也能快速抓住核心思想。读完前几章，我已经对整个光学系统的设计有了全新的认识，不再是过去那种零散的知识点拼凑，而是形成了一个完整的知识体系。这本书的结构非常清晰，逻辑性极强，阅读起来毫不费力，让人有种“原来如此”的豁然开朗的感觉。它真的做到了将深奥的理论，用最易于接受的方式呈现出来。

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我特别欣赏这本书在内容深度上的把握。它不像市面上那些泛泛而谈的入门教材，只停留在现象描述层面，而是敢于深入到微观的物理机制和前沿的模拟技术。我印象最深的是关于非线性光学效应的章节，作者不仅详尽地介绍了斯托克斯散射和反斯托克斯散射的物理本质，还提供了大量的仿真实例和参数分析。这些实例的复杂程度，足以应付研究生级别的项目需求，对于我正在进行的一个光子晶体研究课题来说，简直是雪中送炭。书中对于数值方法的介绍也异常详尽，无论是有限元法还是时域有限差分法，作者都给出了详细的算法流程和优缺点对比，甚至还附带了调试参数时的注意事项。这说明作者绝对是理论和实践兼备的大师级人物。阅读过程中，我经常需要对照着软件手册来理解书中的仿真步骤，每每都能从中找到解决实际问题的新思路。这本书绝对不是那种可以“快速翻完”的书籍，它需要静下心来，带着笔和计算器，与作者一同“推敲”每一个细节，才能真正领会其精髓。

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坦白说，这本书的难度并非等闲之辈可以轻松驾驭，它对读者的预备知识有较高的要求，至少需要掌握扎实的电磁场理论基础和一定的线性代数知识。但这绝不意味着它对初学者设置了无法逾越的门槛，而是说，如果你想真正达到“高等”研究的水平，这本书就是你必须啃下来的硬骨头。它提供的不只是“如何做”的步骤，更深层次地探讨了“为什么是这样”的物理根源。书中对于不同仿真软件在处理特定光学问题时的差异性分析，尤为深刻和客观，这避免了我们陷入单一工具的思维定式。它教会我的，是如何根据物理问题本身来选择最合适的建模和求解策略，而不是被工具牵着鼻子走。这本书的价值在于，它培养了我们批判性地看待仿真结果的能力，让我们能透过数字的表象，看到背后真实的物理世界，这是任何速成课程都无法给予的宝贵财富。

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从结构上看，这本书的逻辑推进非常自然，仿佛是精心设计的一条光路，从光源到探测器，每一步都经过了严密的计算和优化。它没有采用那种按照学科分类来组织的传统结构，而是更侧重于“解决问题”的路径。比如，在讨论如何模拟一个复杂的介质界面时，它会先回顾相关的边界条件理论，然后立刻衔接到 FDTD 方法在该情况下的具体实现和陷阱分析，最后再给出优化建议。这种以应用为导向的编排方式，极大地提升了阅读的连贯性和趣味性。对于我这种偏向工程应用的研究人员来说，这种布局简直是太友好了。我特别喜欢其中穿插的“历史视角”小栏目，它简要回顾了某些经典理论的提出背景和发展历程，这使得枯燥的理论学习过程多了一层人文色彩，让我对光学的历史进程有了更宏观的认识。这本书的广度与深度达到了一个完美的平衡点。

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这本书的排版和印刷质量简直是教科书级别的典范。对于一本涉及到大量公式和图示的专业书籍来说，清晰度是至关重要的。这本书在这方面做得非常出色，即便是那些复杂的张量符号和矢量表示，也都清晰锐利，绝无模糊不清之处。更值得称道的是，作者在引用和参考文献的处理上体现了极高的学术素养。每一处关键结论的提出，都有可靠的出处佐证，这极大地增强了内容的权威性和可信度。我发现它不仅仅是一本自学教材，更像是一部可以随时查阅的工具书和参考手册。当我在工作中遇到某个特定的光学器件性能评估问题时，只需翻到相应章节，那些详尽的公式和背后的物理图像立刻浮现脑海，帮助我迅速定位问题所在。这种即时、高效的知识检索体验，是很多电子版资料所无法比拟的。实体书的触感，以及可以随时在空白处做笔记的自由度，都让我的学习效率大大提高。

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很多地方没有解释，只有结果图

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写的很详细，对初学者帮助很大。

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还可以

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