123,123

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　如今，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)無處不在，它為視頻、游戲等增添了令人矚目的細(xì)節(jié)，為大型電影、動(dòng)畫等增添了逼真的特效。本書圍繞計(jì)算機(jī)圖形學(xué)這一主題展開，是作者講授計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程多年經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。本書著重介紹光線追蹤渲染器和光柵化渲染器這兩大主流渲染器的基本實(shí)現(xiàn)過程，以渲染器的需求背景和實(shí)現(xiàn)原理作為出發(fā)點(diǎn)，輔以必要的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，從光到陰影與反射，從直線到著色與紋理，逐漸引導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)渲染器的偽代碼，力求使沒有豐富編程經(jīng)驗(yàn)和深厚數(shù)學(xué)功底的讀者也能夠完全讀懂。本書是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)入門的學(xué)習(xí)教材，特別適合渴望進(jìn)入計(jì)算機(jī)圖形學(xué)世界的“零基礎(chǔ)”讀者閱讀，也適合對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)開發(fā)感興趣的愛好者以及相關(guān)從業(yè)人員使用。

作者簡(jiǎn)介

　　加布里埃爾· 甘貝塔（Gabriel Gambetta）從5歲開始編寫游戲程序。在獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)的學(xué)位后，他創(chuàng)辦了一家游戲開發(fā)公司，在那里工作了10 多年，同時(shí)在當(dāng)?shù)匾凰髮W(xué)教授計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。他目前在蘇黎世，擔(dān)任谷歌的高級(jí)軟件工程師。

圖書目錄

第 1章基礎(chǔ)入門概念 1
1.1 畫布 1
1.2 顏色模型 4
1.2.1 減色法模型 4
1.2.2 加色法模型 6
1.2.3 忽略細(xì)節(jié) 7
1.3 顏色深度和顏色表示法 8
1.4 顏色的處理方法 9
1.5 場(chǎng)景 10
1.6 總結(jié) 11

第一部分光線追蹤
第 2章基礎(chǔ)光線追蹤知識(shí) 14
2.1 渲染一幅瑞士風(fēng)景圖 14
2.2 基本假設(shè) 17
2.3 畫布空間到視口空間 18
2.4 追蹤射線 19
2.4.1 射線方程 20
2.4.2 球體方程 21
2.4.3 射線與球體相交 22
2.5 渲染我們的第一組球體 24
2.6 總結(jié) 29

第3章光 30
3.1 簡(jiǎn)化的假設(shè) 31
3.2 光源 31
3.2.1 點(diǎn)光 31
3.2.2 方向光 32
3.2.3 環(huán)境光 33
3.3 單點(diǎn)光照 34
3.4 漫反射 34
3.4.1 對(duì)漫反射的建模 35
3.4.2 漫反射方程 38
3.4.3 球體的法線 38
3.4.4 漫反射的渲染 39
3.5 鏡面反射 41
3.5.1 對(duì)鏡面反射的建模 44
3.5.2 鏡面反射的計(jì)算項(xiàng) 46
3.5.3 完整的光照方程 46
3.5.4 鏡面反射的渲染 47
3.6 總結(jié) 50

第4章陰影和反射 52
4.1 陰影 52
4.1.1 理解陰影 52
4.1.2 包含陰影的渲染 55
4.2 反射 58
4.2.1 鏡子和反射 58
4.2.2 包含反射的渲染 61
4.3 總結(jié) 64

第5章擴(kuò)展光線追蹤渲染器 65
5.1 任意相機(jī)定位 65
5.2 性能優(yōu)化 67
5.2.1 并行運(yùn)算 67
5.2.2 緩存不變值 68
5.2.3 陰影的優(yōu)化 69
5.2.4 空間結(jié)構(gòu) 70
5.2.5 子采樣 70
5.3 支持其他圖元 71
5.4 體素構(gòu)造表示法 71
5.5 透明度 73
5.6 超采樣 75
5.7 總結(jié) 75

第二部分光柵化
第6章直線 78
6.1 描述直線 79
6.2 繪制直線 80
6.3 繪制任意斜率的直線 84
6.4 線性插值函數(shù) 85
6.5 總結(jié) 88

第7章填充三角形 89
7.1 繪制線框三角形 89
7.2 繪制填充三角形 90
7.3 總結(jié) 94

第8章著色三角形 95
8.1 定義問題 95
8.2 計(jì)算邊緣著色 96
8.3 計(jì)算內(nèi)部著色 98
8.4 總結(jié) 101

第9章透視投影 102
9.1 基本假設(shè) 102
9.2 查找P'點(diǎn) 103
9.3 透視投影方程 104
9.4 透視投影方程的性質(zhì) 105
9.5 投影我們的第一個(gè)3D物體 106
9.6 總結(jié) 108

第 10章場(chǎng)景的描述和渲染 109
10.1 表示一個(gè)立方體 109
10.2 模型和模型實(shí)例 113
10.3 模型變換 116
10.4 相機(jī)變換 118
10.5 變換矩陣 121
10.6 齊次坐標(biāo) 122
10.6.1 齊次旋轉(zhuǎn)矩陣 123
10.6.2 齊次縮放矩陣 124
10.6.3 齊次平移矩陣 124
10.6.4 齊次投影矩陣 125
10.6.5 齊次視口-畫布變換矩陣 126
10.7 回顧變換矩陣 126
10.8 總結(jié) 128

第 11章裁剪 130
11.1 裁剪過程概述 131
11.2 裁剪體 131
11.3 使用平面裁剪場(chǎng)景 133
11.4 定義裁剪平面 135
11.5 裁剪整個(gè)物體 137
11.6 裁剪三角形 139
11.7 裁剪過程的偽代碼 142
11.8 渲染管線中的裁剪過程 145
11.9 總結(jié) 145

第 12章移除隱藏表面 146
12.1 渲染實(shí)體物體 146
12.2 畫家算法 147
12.3 深度緩沖 149
12.4 背面剔除 154
12.5 總結(jié) 158

第 13章著色 159
13.1 著色與光照 159
13.2 扁平化著色 160
13.3 高洛德著色 161
13.4 馮氏著色 166
13.5 總結(jié) 169

第 14章紋理 171
14.1 繪制木條箱 171
14.2 雙線性濾波 176
14.3 貼圖分級(jí)細(xì)化 179
14.4 三線性濾波 182
14.5 總結(jié) 182

第 15章擴(kuò)展光柵化渲染器 183
15.1 法線映射 183
15.2 環(huán)境映射 185
15.3 陰影 187
15.3.1 模板陰影 187
15.3.2 陰影映射 193
15.4 總結(jié) 194

編后記 195

附錄線性代數(shù) 197
1．點(diǎn) 197
2．向量 198
（1）表示向量 198
（2）向量的模 199
3．點(diǎn)運(yùn)算和向量運(yùn)算 199
（1）點(diǎn)的減法 199
（2）點(diǎn)和向量的加法 200
（3）向量加法 200
（4）向量和數(shù)的乘法 201
（5）向量乘法 201
4．矩陣 203
5．矩陣運(yùn)算 203
（1）矩陣加法 203
（2）矩陣和數(shù)的乘法 203
（3）矩陣乘法 204
（4）矩陣和向量的乘法 205