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計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)習(xí)的書(shū)籍推薦

 just_person 2011-06-09
入門(mén)

在開(kāi)始學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的時(shí)候,找一本簡(jiǎn)單的書(shū)看,對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有個(gè)大概的認(rèn)識(shí),你就可以開(kāi)始圖形學(xué)之旅了:

OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 1.4, Fourth Edition

OpenGL SuperBible (3rd Edition)
是比較好的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的入門(mén)教材,在練中去學(xué),一開(kāi)始就去啃Foley的

Computer Graphics: Principles and Practice, Second Edition in C
不是好主意,會(huì)看的一頭霧水,一本什么都講的書(shū)的結(jié)果往往是什么都沒(méi)講清楚。當(dāng)你把OpenGL的基本內(nèi)容掌握之后,你對(duì)圖形學(xué)就有了大概的了解了。那么下面你可以來(lái)學(xué)習(xí)一下計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法,下面的書(shū)比較適合,Joseph O'Rourke 的

Computational Geometry in C
書(shū)里面有C的源代碼,講述簡(jiǎn)單,清晰,適合程序員學(xué)習(xí)。


建模與渲染

總的來(lái)說(shuō),計(jì)算機(jī)圖形學(xué)涉及到2大部分:建模和渲染。


建模

你想畫(huà)一個(gè)東西,首先要有它的幾何模型,那么這個(gè)幾何模型從什么地方來(lái)呢?下面的書(shū)很不錯(cuò)的,

Curves and Surfaces for CAGD: A Practical Guide. Gerald Farin
這本書(shū)就有一點(diǎn)的難度了,呵呵,要努力看啊。 它是 CAGD (計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì))的經(jīng)典圖書(shū),CAGD 方面的全貌,還有兩本很好的講述曲面的書(shū) Bezier 和 Nurbs 的書(shū):

The Nurbs Book, Les A. Piegl, Wayne Tiller
書(shū)里面有 NURBS 曲線、曲面的程序偽代碼,很容易改成C的,書(shū)講的通俗、易懂,但是你要有耐心看的:)

曲線與曲面的數(shù)學(xué)
這本書(shū)是法國(guó)人寫(xiě)的中文翻譯版,里面還有Bezie本人寫(xiě)的序J,翻譯的很不錯(cuò)的,看了你就掌握 Bezier 曲面技術(shù)了。

還有其他的一些造型技術(shù),比如:隱式曲面(Implicit Surface)的造型:就是用函數(shù)形式為 F( x ,y ,z ) = 0 的曲面進(jìn)行造型,這樣的造型技術(shù)適合描述動(dòng)物器官一樣的肉乎乎的東西,有2 本書(shū)推薦大家:

Introduction to Implicit Surfaces. Jules Bloomenthal
是一本專著,講述了 Implicit Surface 建模型(Modeling),面片化 (Polygonization),渲染(Rendering)的問(wèn)題。

Implicit Objects Computer Graphics. Luiz Velho
也是一本專著,講述個(gè)更新的一些進(jìn)展。

細(xì)分曲面(Subdivision Surface)造型:當(dāng)用 NURBS 做造型的時(shí)候,曲面拼接是復(fù)雜的問(wèn)題,在動(dòng)畫(huà)的時(shí)候,可能產(chǎn)生撕裂或者褶皺,Subdivision Surface 用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
Subdivision Methods for Geometric Design: A Constructive Approach. Joe Warren
就是這方面的專著。

從實(shí)際物體中得到造型:現(xiàn)在的技術(shù)可以用三維掃描儀得到物體表面的點(diǎn),然后根據(jù)這些點(diǎn)把物體的表面計(jì)算出來(lái),稱為重建(Reconstruction),因?yàn)檫@些技術(shù)之在文章中論述,所以我們省略對(duì)它的描述。

在你的幾何模型做好之后,有一些問(wèn)題需要對(duì)這個(gè)模型進(jìn)一步處理,得到適合的模型,當(dāng)面片很多的時(shí)候,或者模型很復(fù)雜的時(shí)候,需要對(duì)幾何模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,才可以滿足一些實(shí)時(shí)繪制的需要,這個(gè)技術(shù)叫做層次細(xì)節(jié)(LOD-Level of Detail)。下面的書(shū)就是講這個(gè)的:
Level of Detail for 3D Graphics. David Luebke


渲染

有了模型,怎么把這個(gè)幾何模型畫(huà)出來(lái)呢?這個(gè)步驟就是渲染啦。

如果你看了上面的 OpenGL 的書(shū),那么你就知道一些渲染的知識(shí)了,但是別高興的太早,OpenGL 使用的是局部光照模型(Local Illumination Model),不要被這個(gè)詞嚇住了。

Local illumination Model 指的是在做渲染的時(shí)候只考慮光源和物體之間的相互作用,不考慮物體和物體之間的影響,所以 OpenGL 不支持陰影,一個(gè)(半)透明物體的效果..,這些需要考慮物體之間的影響才可以實(shí)現(xiàn)。

雖然 OpenGL 本身不支持,但是通過(guò)一些方法可以實(shí)現(xiàn)的:),用 Google 搜索一下 Shadow Volume, OpenGL 就找到答案啦。

Global Illumination Model 這類模型考慮的就比較全啦?,F(xiàn)在關(guān)于 Global Illumination 的技術(shù)有 3 大類,具體的技術(shù)就不在這里介紹了,如果想了解,可以聯(lián)系我,大家一起討論。


光線追蹤(Ray Tracing)

關(guān)于Ray Tracing的好書(shū)有2本:

An Introduction to Ray tracing. Andrew Glassner
Glasser 是圖形界的名人,這本書(shū)也是 Ray Tracing 的經(jīng)典。

Realistic Ray Tracing, Second Edition. R. Keith Morley, Peter Shirley
這本書(shū)第一版是偽代碼,第二版是C代碼。它的結(jié)構(gòu)不是很清楚,虎頭蛇尾的感覺(jué)。


輻射度(Radiosity)

關(guān)于Radiosity的好書(shū)有4本:

Radiosity and Realistic Image Synthesis. Michael Cohen
Cohen獲得 SIGGRAPH 1998 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)成就獎(jiǎng),他把 Radiosity 變成實(shí)際可用,現(xiàn)在 Cohen 在 MSR 圖形組。

Radiosity and Global Illumination. Francois X. Sillion
Sillion 是法國(guó)人,他的主要研究方向是 Radiosity,這本書(shū)寫(xiě)的很不錯(cuò)的,非常清晰。

Philip Dutre 的新書(shū)
Advanced Global Illumination
看起來(lái)還不錯(cuò),剛拿到手,還沒(méi)看,呵呵,所以不好評(píng)價(jià)。

Radiosity: A Programmer's Perspective. Ian Ashdown
有源代碼的書(shū)啊??! 就憑這個(gè),得給5*****。


Photon mapping(光子映射)

這個(gè)我也不知道怎么翻譯,呵呵。這個(gè)技術(shù)出現(xiàn)的比較晚,一本好書(shū)!

Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping. Henrik Wann Jensen
Henrik Wann Jensen是Photon mapping技術(shù)的發(fā)明者
這些也是圖形學(xué)嗎



非真實(shí)性圖形學(xué)(Non-Photorealistic Graphics)

真實(shí)性不是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的唯一要求,比如:你給我畫(huà)一個(gè)卡通效果的圖出來(lái),或者我要用計(jì)算機(jī)畫(huà)水彩畫(huà)怎么辦?或者:把圖象用文字拼出來(lái)怎么做?,解決這些問(wèn)題要用到非真實(shí)性圖形學(xué), 好書(shū)繼續(xù)推薦?。?!

Non-Photorealistic Rendering. Bruce Gooch, Amy Ashurst Gooch



體圖形學(xué)(Volume Graphics)

用CT機(jī)做很多切片(比如頭骨),那么能通過(guò)這些切片得到3D的頭骨嗎?Volume Graphics就是解決這樣的問(wèn)題的

Volume Graphics. Min Chen
上面的2個(gè)圖形學(xué)技術(shù)就和圖象的界限不明顯了,實(shí)際上他們是圖形圖象的綜合。


關(guān)于實(shí)時(shí)渲染和 Shader 的書(shū)2

Essential Mathematics for Games and Interactive Applications, Jim Van Verth and Lars Bishop, ISBN 1-55860-863-X

GPU Gems, edited by Randima Fernando.

Collision Detection, by Gino van den Bergen (table of contents)

Game Physics, by Dave Eberly (companion web site)

ShaderX2: Introductions and Tutorials with DirectX 9, edited by Wolfgang F. Engel (table of contents)

ShaderX2: Shader Programming Tips and Tricks with DirectX 9, edited by Wolfgang F. Engel

Essential Mathematics for Games and Interactive Applications, by Jim Van Verth and Lars Bishop, Sept. 2003

Graphics Programming Methods, edited by Jeff Lander, July 2003

Real-Time 3D Terrain Engines Using C++ and DirectX 9 , by Greg Snook, June 2003
3D Computer Graphics: A Mathematical Introduction with OpenGL, by Samuel R. Buss, June 2003 (sample code, etc.)

Advanced 3D Game Programming with DirectX 9.0, by Peter Walsh and Adrian Perez, April 2003.

The Cg Tutorial: The Definitive Guide to Programmable Real-Time Graphics,
by Randima Fernando and Mark J. Kilgard, February 2003
(Sample chapters and more, Gamasutra excerpt)

Game Programming Tricks of the Trade, by Lorenzo Phillips, Sept. 2002

Direct3D ShaderX: Vertex and Pixel Shader Tips and Tricks, by Wolfgang F. Engel
(Table of Contents and more; Introduction; Samples 1 & 2),2002

The OpenGL Extensions Guide, by Eric Lengyel (table of contents and sample, in-depth table of contents)

3D Games, Volume 2: Animation and Advanced Real-Time Rendering, by Alan Watt and Fabio Policarpo
(their Fly3D SDK is online), 2003

Game Programming Gems 3, edited by Dante Treglia and Mark DeLoura,
2002 (see the series web site for upcoming volumes)

Geometric Tools for Computer Graphics, by Philip Schneider and David Eberly, Sept. 2002 (companion web site)

Focus On 3D Terrain Programming, by Trent Polack, Dec. 2002 (comes with CD; Publisher's description)

Vector Game Math Processors, by James C. Leiterman, Dec. 2002.

3D Math Primer for Graphics and Game Development, by Fletcher Dunn and Ian Parberry, Dec. 2002.
(more information at their site)

Fundamentals of Computer Graphics, by Peter Shirley, July 2002

Real-Time Shading, by Marc Olano et al., July 2002

Level of Detail for 3D Graphics, by David Luebke et al., July 2002 (companion web site)

Advanced 3D Game Development with OpenGL, by David Byttow and Ryan Parker, 2002
Real-Time Shader Programming, by Ron Fosner, Dec. 2002

Jim Blinn's Corner: Notation, Notation, Notation, by Jim Blinn, July 2002

Software Optimization Cookbook, by Richard Gerber, March 2002

Real Time Rendering Tricks and Techniques in DirectX, by Kelly Dempski, 2002

Texturing & Modeling: A Procedural Approach, 3rd Edition, by David Ebert et al., 2002 (companion web site)

Special Effects Game Programming with DirectX 8.0, by Mason McCuskey, 2002

Non-Photorealisting Computer Graphics, by Thomas Strothotte and Stefan Schlechtweg, June 2002 (companion web site)

Mathematics for 3D Game Programming & Computer Graphics, by Eric Lengyel, 2001

Game Programming Gems 2, edited by Mark DeLoura (Table of Contents and introduction), 2001

OpenGL Game Programming, by Kevin Hawkins and Dave Astle (source code), 2001

Subdivision Methods for Geometric Design: A Constructive Approach, by Joe Warren and Henrik Weimer, 2001
(companion web site and publisher's web site)

Non-Photorealistic Rendering, by Gooch and Gooch, 2001

Computer Animation: Algorithms and Techniques, by Richard Parent, 2001

Practical Algorithms for 3d Computer Graphics, by R. Stuart Ferguson, 2001

Game Programming Gems, edited by Mark DeLoura (Table of Contents and code updates), 2000

Game Engine Design: A Practical Approach to Real-Time Computer Graphics, by Dave Eberly (his code is online), 2000

3D Games, Volume 1: Real-time Rendering and Software Technology, by Alan Watt and Fabio Policarpo
(their Fly3D SDK is online), 2000

3D Graphics Programming: Games and Beyond, by Sergei Savchenko, 2000

Computational Geometry: Algorithms and Applications, by deBerg, Van Kreveld, Overmars, and Schwarzkopf, 2000

Computer Graphics Using OpenGL by F.S. Hill, Jr., 2000 (Table of Contents and sample chapter)

3D Game Engine Design, by David Eberly, Jan. 2001 (companion web site)

Essential Mathematics for Computer Graphics Fast, by John Vince,
Oct. 2001

Computer Graphics Through Key Mathematics, by Huw Jones, May 2001

Mathematics for Computer Graphics Applications, by Michael Mortenson, 1999



SIGGRAPH: 圖形學(xué)研究人員的圣地

SIGGRAPH(the ACM—Association for Computer Machinery—Special Interest Group on Computer Graphics),國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界一般都簡(jiǎn)稱為國(guó)際圖形學(xué)年會(huì),至今已有三十多年的歷史了。它被公認(rèn)為是全球計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究領(lǐng)域最負(fù)盛名的會(huì)議,每年參加 會(huì)議的人數(shù)超過(guò)4萬(wàn)人,入選的40-50篇論文是從300-400篇優(yōu)秀論文中精選出來(lái)的。

在 Siggraph 上發(fā)表自己的論文,是每一個(gè)從事圖形圖像學(xué)研究的人所夢(mèng)寐以求的榮譽(yù),因?yàn)橹挥性趫D形圖像研究方面做出最尖端、最新銳、最令人激動(dòng)的新發(fā)明、新創(chuàng)造的人,才有機(jī)會(huì)在 Siggraph 大會(huì)上作報(bào)告。

浙江大學(xué)彭群生教授在 1988 年,與研究生邵敏之合作撰寫(xiě)的有關(guān)光能輻射度新方法的論文被美國(guó) SIGGRAPH'88 錄用,從而實(shí)現(xiàn)了中國(guó)學(xué)者在這一國(guó)際最權(quán)威的圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議上"零"的突破。

SIGGRAPH 歷年論文情況如下所示:

    * SIGGRAPH 2009 papers on the web
    * Graphics paper indexes (Tim Rowley)
    * Graphics paper indexes (Kesen.Huang)
    * SIGGRAPH2003 回顧
    * SIGGRAPH2002 回顧
    * SIGGRAPH2001 回顧
    * SIGGRAPH2000 回顧

Michael F. Cohen 及其論文

Michael F. Cohen 是微軟研究院的高級(jí)研究員,他在 Siggraph 1998 上贏得了計(jì)算機(jī)圖形成就獎(jiǎng),他的主要貢獻(xiàn)是把輻射度(Radiosity)變成實(shí)際可用。

http://research.microsoft.com/en-us/um/people/cohen/

Hugues Hoppe 及其論文

Hugues Hoppe 是微軟研究院的高級(jí)研究員,他在 Siggraph 2004 上贏得了計(jì)算機(jī)圖形成就獎(jiǎng),他贏得該成就獎(jiǎng)是因?yàn)槠湓诒砻嬷亟?surface reconstruction)、漸進(jìn)網(wǎng)格(progressive meshes)、幾何紋理和幾何圖像方面進(jìn)行了先驅(qū)性的工作。他就漸進(jìn)網(wǎng)格所發(fā)表的研討論文在計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域最廣泛被引用,影響也最為深遠(yuǎn)。網(wǎng)格參數(shù)化對(duì) 于映射紋理圖像到表面上至關(guān)重要,極大地增強(qiáng)了可視細(xì)節(jié)和質(zhì)量。

他的絕大多數(shù)論文都可在其個(gè)人網(wǎng)站上下載,另外很有很多 demo, talks 等。

http://research.microsoft.com/en-us/um/people/hoppe/


還有其他的書(shū)籍么

一個(gè)講學(xué)習(xí) 3D 的理念性教程:To Those Learning 3D,內(nèi)容包括 First Things First, Be an Artist 等。

http:///articles/to_those_learning_3d.shtml

還有一些好書(shū)啊,呵呵,好書(shū)看不完的:),繼續(xù)放送:

Graphics Gems I ~ V
一大幫子人寫(xiě)的書(shū),包括研究人員,程序員…,有計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),編程技巧。

Tomas Akenine-Moller 等人編著的
Real-Time Rendering (2nd Edition)
許多最新的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)進(jìn)展。


David Ebert 等人的
Texturing & Modeling: A Procedural Approach, Third Edition
講述如何通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)紋理、山、地形等圖形學(xué)要素 。

F. Kenton Musgrave 號(hào)稱分形狂(Fractal Mania),Ken Perlin 就是 Perlin 噪聲的發(fā)明者,用過(guò) 3d 軟件的人對(duì) Perlin Noise 不會(huì)陌生的。

關(guān)于圖形學(xué)的特定對(duì)象,有特定的專題圖書(shū):
Evan Pipho Focus On 3D Models


對(duì)于圖形學(xué)的常用模型格式,進(jìn)行了講解;


  • Trent Polack的 Focus On 3D Terrain Programming 講地形的;

  • Donald H. House 的 Cloth Modeling and Animation 講布料的;

  • Nik Lever 的 Real-time 3D Character Animation with Visual C++ ,講角色動(dòng)畫(huà)的。

  • Richard Parent的 Computer Animation: Algorithms and Techniques,當(dāng)然是講動(dòng)畫(huà)的啦,呵呵;

  • David H. Eberly 的 3D Game Engine Design : A Practical Approach to Real-Time Computer Graphics ,有代碼的??!呵呵:)



最后,沒(méi)事情的時(shí)候,看看下面的書(shū)吧:
Alan H. Watt, 3D Computer Graphics (3rd Edition)
James D. Foley等人的 Computer Graphics: Principles and Practice in C (2nd Edition) ,這本圣經(jīng)沒(méi)事的時(shí)候再看吧,呵呵
從哪里找到這些書(shū)啊


我保證,上面的書(shū)在
www.amazon.com 都可以買(mǎi)到:) 別打我。

那好,大部分的書(shū)在國(guó)家圖書(shū)館可以復(fù)印到,北京的兄弟有福啦,3年前的書(shū)借出來(lái)復(fù)印,1角/頁(yè),但是新書(shū)要早圖書(shū)館里復(fù)印,5~6角/頁(yè),還是比 Amazon 便宜啊,呵呵。

不行大家就到國(guó)外買(mǎi),合買(mǎi)吧,還負(fù)擔(dān)的起。

我對(duì) DirectX 不了解,所以沒(méi)有涉及關(guān)于 DirectX 的內(nèi)容:)

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