包郵 GLSL渲染編程基礎與實例+三維模型參數化算法+變形算法理論和實踐（C#版本）下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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趙輝，楚含進，王曉玲著著

圖書標籤:

GLSL
渲染編程
三維模型
參數化算法
變形算法
C#
圖形學
計算機圖形學
OpenGL
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遊戲開發

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店鋪：藍墨水圖書專營店

齣版社：電子工業齣版社

ISBN：9787121316838

商品編碼：1623091579

齣版時間：2017-07-01

具體描述

GLSL渲染編程基礎與實例+三維模型參數化算法+變形算法：理論和實踐（C#版本）VR三維技術 vr虛擬眼睛開發設計製作教程書籍

共三本全新正版9787121316838 9787121316821 9787121316784

GLSL渲染編程基礎與實例（C#版本）

內容簡介

本書介紹瞭用GLSL語言進行三維渲染的方法，以及用大量的實例來展示如何進行GLSL編程。本書詳細講述瞭GLSL渲染流程； GLSL著色器編程；頂點光照；像素光照；卡通渲染、影綫渲染、分形渲染、Gooch渲染等非真實感渲染的實現；三維噪聲的生成，以及噪聲在雲彩、木頭紋理、大理石等渲染特效中的應用；棋盤、磚牆、Toyball等基於過程的渲染特效的實現；各種特殊光照效果渲染實現；通過GLSL進行圖像處理的算法及實現。本書的特點是以各種渲染實例為核心，通過本書的學習，可以快速掌握GLSL語言的編程。

內容簡介

本書講述瞭三維圖形領域·重要的一個模塊:三維模型參數化算法,包括理論和實現。首先講述瞭工業軟件裏三維模型使用參數化算法進行貼圖的使用。其次講述瞭和諧參數化、LSCMASAP、ABF等參數化算法，囊括瞭目前所有參數化算法。本書不僅僅是理論講述，而且還包括算法步驟和代碼實現，以及實例展示。

內容簡介

本書講述瞭三維圖形領域·重要的一個模塊：三維模型變形的算法，包括理論和實現。首先講述瞭工業軟件裏三維模型變形的使用，其次講述瞭FFD、MeanValue、拉普拉斯、骨骼動畫、濛皮等變形算法，囊括瞭目前所有變形算法。本書不僅僅是理論講述，而且包括算法步驟、代碼實現，以及實例展示。

《GLSL渲染編程基礎與實例：三維模型參數化與變形算法（C版）》內容簡介：本書是一本深入探討現代三維圖形渲染技術，特彆是基於OpenGL Shading Language（GLSL）的編程實踐與算法理論的專業著作。內容聚焦於三維模型在現代圖形學中的兩個核心應用方嚮：參數化算法與變形算法，並以C作為主要的編程實現語言，力求為讀者構建一個理論與實踐並重的學習路徑。本書適閤對三維圖形渲染、遊戲開發、計算機視覺、科學可視化等領域有濃厚興趣的開發者、研究者以及相關專業的高年級學生。第一部分：GLSL渲染編程基礎本部分將為讀者打下堅實的GLSL渲染編程基礎，從最核心的概念講起，逐步深入到高級特性。第一章：現代三維圖形渲染管綫概覽我們將首先介紹現代圖形渲染的整體流程，即圖形渲染管綫。這包括從CPU端嚮GPU端發送幾何數據，到頂點著色器、幾何著色器（可選）、光柵化、片段著色器，直至最終幀緩衝的輸齣。詳細講解每個階段的作用與意義，理解數據如何在管綫中流動和轉化。介紹GPU並行計算的基本原理，為後續GLSL編程打下理論基礎。闡述OpenGL和DirectX等圖形API在管綫中的作用，以及GLSL作為著色器語言的地位。第二章：GLSL語言入門與核心概念 GLSL簡介與語法：介紹GLSL的曆史、特點以及與其他著色語言（如HLSL）的異同。講解GLSL的基本數據類型（float, vec2, vec3, vec4, mat2, mat3, mat4等）、變量、常量、運算符、控製流語句（if, for, while）以及函數定義。著色器類型：詳細區分頂點著色器（Vertex Shader）、片段著色器（Fragment Shader）以及可選的幾何著色器（Geometry Shader）和計算著色器（Compute Shader）。內置變量與統一變量（Uniforms）：講解頂點著色器中的`gl_Position`、`gl_VertexID`等內置變量，以及片段著色器中的`gl_FragCoord`、`gl_FragColor`等。重點介紹統一變量的概念，它們是如何在CPU端（C代碼）傳遞數據給GPU端（GLSL著色器）的，例如模型視圖投影矩陣、材質屬性、光照參數等。屬性（Attributes）與可變變量（Varyings）：介紹頂點屬性（如頂點坐標、法綫、紋理坐標）如何從CPU傳遞到頂點著色器，以及可變變量（Varyings）如何在頂點著色器和片段著色器之間傳遞插值後的數據。 GLSL函數庫：介紹GLSL提供的常用數學函數（如`dot`, `cross`, `normalize`, `reflect`, `refract`, `sin`, `cos`, `pow`, `mix`等），以及紋理采樣函數（如`texture2D`, `texture`）。第三章：經典渲染技術與GLSL實現基礎光照模型：環境光（Ambient Light）：模擬場景中所有物體均勻受到的光照。漫反射光（Diffuse Light）：基於Lambertian模型的模擬，物體錶麵接收到的光強度與錶麵法綫和光源方嚮的點積成正比。鏡麵反射光（Specular Light）：模擬高光效果，基於Phong或Blinn-Phong模型的反射/視綫方嚮與法綫的夾角。組閤光照：將以上三種光照模型結閤，實現逼真的錶麵著色。材質屬性：講解如何通過統一變量定義和使用材質的顔色、反光度、高光強度等參數。紋理映射（Texture Mapping）： 2D紋理：介紹紋理坐標、紋理過濾（綫性、最近鄰）和紋理環繞模式。紋理采樣：在片段著色器中如何使用`texture2D`等函數獲取紋理顔色，並將其與光照計算結果結閤。多重紋理：講解如何使用多個紋理通道（如漫反射紋理、法綫貼圖、高光貼圖）來豐富物體錶麵細節。法綫貼圖（Normal Mapping）：詳細講解法綫貼圖的原理，如何利用紋理存儲的法綫嚮量來模擬錶麵凹凸不平的視覺效果，而無需增加模型的幾何復雜度。著色器實例：提供多個實際的GLSL著色器代碼示例，如簡單的彩色立方體、紋理立方體、帶光照的球麵模型等，並給齣相應的C調用代碼。第二部分：三維模型參數化算法本部分將深入探討三維模型參數化的概念、常用算法及其在GLSL中的應用。參數化是將三維網格錶麵映射到一個二維平麵上的過程，它對於紋理映射、網格編輯、幾何處理等至關重要。第四章：三維模型參數化的理論基礎什麼是參數化？講解參數化的定義、目標和重要性。參數域（Parameter Domain）：介紹常用的參數域，如單位正方形、單位圓盤等。參數化誤差：討論參數化過程中可能齣現的誤差，如拉伸（Distortion）、重疊（Overlap）和縫隙（Gaps）。參數化指標：介紹衡量參數化質量的指標，如拉伸率、麵積變形等。 UV坐標：解釋UV坐標在三維模型中的作用，以及如何通過參數化獲得UV坐標。第五章：經典參數化算法詳解無縫參數化（Seamless Parameterization）：介紹實現參數化後能夠無縫拼接紋理的條件和方法。基於圖論的參數化：翼圖（Winged Edge）和半邊數據結構（Half-Edge Data Structure）：講解用於錶示網格拓撲結構的數據結構，對理解網格操作至關重要。繪製網格（Chart Parameterization / Seam-based Parameterization）：講解如何將模型分解為多個“圖塊”（Charts），並在每個圖塊上進行局部參數化，然後通過“接縫”（Seams）進行拼閤。 Floater-Reininger算法：（如果內容包含）詳細講解該算法的原理，包括如何通過求解離散調和映射來得到參數化。基於求解方法的參數化：均勻坐標參數化（Uniform Coordinates Parameterization）：介紹如何通過求解一個泊鬆方程來獲得參數化。角度基參數化（Angle-Based Parameterization）：講解該方法如何通過保留角度信息來減少拉伸。 LSCM（Least Squares Conformal Maps）：詳細介紹LSCM算法，它是一種常用的共形參數化方法，力求最小化拉伸。講解其數學原理、求解過程以及在C中的實現思路。 ABF（Angle Based Flattening）：介紹ABF算法，它也是一種共形參數化方法，側重於保留局部角度。參數化算法的實現考量：討論在C中實現這些算法時可能遇到的挑戰，如網格數據結構的構建、綫性方程組的求解（可能需要第三方庫）、處理復雜網格拓撲等。第六章：GLSL在參數化紋理生成中的應用實時參數化紋理烘焙：講解如何在GPU上利用GLSL實現參數化紋理的烘焙過程，例如將法綫貼圖、顔色貼圖等從模型空間烘焙到參數空間。程序化紋理生成：結閤參數化，利用GLSL編寫程序化紋理生成器，例如基於數學函數或噪聲函數的紋理，可以直接在模型錶麵生成復雜細節。實時UV編輯輔助：討論如何利用GLSL在運行時對UV坐標進行一些簡單的編輯和優化，例如接縫的繪製和紋理的平鋪。實例：提供C調用GLSL進行簡單參數化紋理烘焙的示例，例如將一個簡單的紋理圖案應用到一個經過參數化的模型上。第三部分：三維模型變形算法本部分將聚焦於三維模型的變形算法，包括如何通過數學方法改變模型的形狀，使其産生動態效果，如角色動畫、錶情變化、物體形變等。第七章：三維模型變形的原理與分類變形的基本概念：講解變形的目標，即在保持模型拓撲結構（或允許一定程度的拓撲變化）的同時，改變其幾何形狀。變形的類型：剛體變換（Rigid Transformations）：僅包括平移、鏇轉和縮放，通常不屬於復雜變形範疇。相似變換（Similarity Transformations）：包含剛體變換和均勻縮放。仿射變換（Affine Transformations）：包含綫性變換和非剛體縮放、剪切等。非綫性變形（Non-linear Deformations）：這是本書重點關注的範疇，包括彈性變形、塑性變形、自由形態變形（Free-Form Deformation, FFD）等。變形的評估：討論如何評估變形效果，如保持體積、保持形狀特徵、是否自然等。第八章：經典變形算法詳解自由形態變形（Free-Form Deformation, FFD）： FFD的基本思想：講解如何用一個外部的“控製體”（通常是aabb包圍盒或更復雜的結構）來定義變形空間，然後通過控製點的移動來驅動內部模型的變形。控製體與模型映射：講解如何將模型中的頂點映射到控製體內，並利用插值函數（如Bézier麯綫、B-Spline麯麵）計算新的頂點位置。 FFD在C中的實現：詳細講解如何在C中實現FFD算法，包括控製體的構建、頂點到控製體的坐標轉換、插值計算等。骨骼濛皮（Skeletal Animation / Skinning）：骨骼係統：介紹骨骼（Bones）和關節（Joints）的概念，以及如何構建一個骨骼層次結構。濛皮權重（Skinning Weights）：講解每個頂點受到的骨骼影響程度，即濛皮權重。頂點變換：講解如何根據骨骼的變換（鏇轉、平移）和頂點的濛皮權重，計算齣頂點在世界空間中的最終位置。 GLSL在骨骼濛皮中的應用：演示如何在頂點著色器中實現骨骼濛皮，利用統一變量傳遞骨骼的變換矩陣數組，並在頂點著色器中進行計算。實例：提供一個簡單的骨骼濛皮演示，例如一個由幾個骨骼控製的簡單模型，通過C控製骨骼動畫，在GLSL中實現變形。基於拉普拉斯算子的變形（Laplacian Deformation）：（如果內容包含）介紹拉普拉斯算子在形狀分析和變形中的應用，如何通過求解拉普拉斯方程來實現平滑的形狀編輯。第九章：GLSL在實時變形動畫中的應用頂點著色器中的變形計算：強調將大部分變形計算放在頂點著色器中進行，以實現實時性。錶情混閤（Blend Shapes / Morph Targets）：講解如何預設多個目標形狀（Morph Targets），然後通過綫性插值（加權混閤）來創建各種錶情或形變。演示在GLSL中如何實現錶情混閤。基於物理的變形：（如果內容包含）簡要介紹如何利用GPU進行一些簡單的物理模擬，例如彈簧-阻尼係統，來實現布料、流體等效果的變形。性能優化：討論在GLSL中實現復雜變形時可能遇到的性能瓶頸，以及如何進行優化，例如使用頂點緩衝對象（VBO）、實例化渲染（Instancing）等。綜閤實例：構建一個小型項目，演示如何將參數化紋理和骨骼濛皮/FFD變形結閤起來，創建一個具有動態紋理和形狀變化的模型。本書特色：理論與實踐並重：深入剖析每個算法背後的數學原理，並提供詳盡的C代碼實現，讓讀者既理解“為什麼”，又掌握“怎麼做”。 GLSL深度解析：詳細講解GLSL的語法、特性以及在各種渲染技術中的應用，幫助讀者精通GPU編程。核心算法覆蓋：重點關注三維圖形領域最實用的參數化和變形算法，從經典到現代，為讀者構建全麵的知識體係。 C開發環境：以C作為主要的實現語言，方便廣泛的.NET開發者學習和應用。豐富的實例：提供大量可運行的代碼示例，涵蓋從基礎概念到復雜應用的各個層麵，便於讀者動手實踐。通過本書的學習，讀者將能夠獨立開發齣具有高質量視覺效果和豐富交互性的三維圖形應用，為遊戲開發、虛擬現實、增強現實、科學計算等領域打下堅實的基礎。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

關於三維模型參數化算法那一部分，我感覺這是本書真正的“殺手鐧”之一。參數化，這個詞聽起來就帶著一股高深的數學氣息，但作者的講解方式卻異常接地氣。他從最基礎的參數麯綫和參數麯麵講起，循序漸進地引入到復雜的網格參數化問題。特彆是關於如何處理邊界條件和優化參數分布的章節，作者引入瞭一種基於能量最小化的方法，並通過C代碼示例展示瞭如何構建並求解這個優化問題。我過去在處理復雜麯麵建模時，常常苦於找不到閤適的參數域映射方法，導緻貼圖拉伸變形嚴重，而這本書提供瞭一個清晰的、可操作的解決方案。書中對於如何利用這些參數化結果來驅動幾何變形的邏輯鏈條梳理得非常清晰，讓我茅塞頓開，理解瞭動畫和特效背後更深層次的幾何處理原理。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，很大程度上體現在其對“實踐”二字的執著追求上。它可不是那種隻停留在理論層麵空泛討論的教科書。我印象最深的是關於光照模型的部分，作者沒有僅僅停留在基礎的Phong模型上，而是很快引入瞭更接近真實世界的PBR（基於物理的渲染）概念。書中對每一步計算的數學原理都有深入淺齣的推導，同時，每推導完一個公式，緊接著就會給齣對應的C代碼實現，而且代碼注釋異常詳盡，簡直就是手把手教你如何將數學轉化為GPU可執行的指令。我嘗試著按照書中的步驟，自己親手搭建瞭一個具有環境光遮蔽效果的場景，運行結果非常令人滿意，那種成就感是看彆人演示視頻完全無法比擬的。作者在講解紋理映射和幀緩衝對象（FBO）時，也特彆注重實際應用中的技巧，比如如何優化紋理采樣，如何高效地進行多通道渲染，這些都是在其他入門書籍中鮮少提及的寶貴經驗。

評分☆☆☆☆☆

至於“變形算法”這部分內容，我必須說，它展現瞭作者深厚的工程實踐功底。書中涵蓋的變形技術種類繁多，從簡單的剛體變換到復雜的非剛體變形，如骨骼動畫中的濛皮（Skinning）技術，都有詳細的闡述。作者對濛皮權重計算的幾種主流方法的對比分析尤為精妙，他不僅解釋瞭它們的數學原理，還著重比較瞭它們在性能和變形質量上的優劣，這對於選擇閤適的渲染管綫至關重要。更讓我感到驚喜的是，書中提到瞭如何利用GPU並行計算來實現實時的、基於晶格的非綫性變形，這無疑是緊跟當前圖形學前沿的。我特地花瞭一個周末時間，完全按照書中的步驟，用C和相關的數學庫實現瞭一個簡單的基於“自由形變”（Free-Form Deformation, FFD）的係統，效果立竿見影，對於遊戲開發或虛擬現實應用來說，這是非常實用的知識儲備。

評分☆☆☆☆☆

總的來看，這本書的結構設計非常閤理，它像一個精心規劃的旅程，從基礎的API調用和著色器編程開始，逐步深入到復雜的幾何處理和高級渲染技術。作者在每一個技術節點上都做到瞭“理論夠用，實踐先行”，既滿足瞭想深入理解底層原理的硬核讀者的需求，也照顧瞭希望快速搭建齣漂亮場景的工程實現者。特彆值得稱贊的是，書中對C在圖形編程中的應用探索，很多技術資料往往偏嚮於C++或OpenGL/Vulkan，而這本書用C作為載體，使得大量對.NET生態熟悉的開發者也能高效地進入圖形學領域，這極大地降低瞭學習門檻。這本書不像是冷冰冰的技術手冊，更像是一位經驗豐富的導師，耐心地在你身邊，手把手地引導你從零開始，構建起一個功能完備的三維渲染係統，絕對是值得反復研讀的寶藏級彆著作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實抓人眼球，那種深邃的藍黑色調，加上一些光影的綫條勾勒齣科技感十足的圖形，立刻讓人聯想到那些復雜的計算機圖形學概念。我剛拆開塑封膜，那種新書特有的油墨香氣撲鼻而來，讓人心情大好。翻開第一頁，排版布局清晰明瞭，字體大小適中，閱讀起來非常舒服，這對於一本技術類書籍來說至關重要。作者在緒論部分對於GLSL渲染管綫的宏觀介紹非常到位，沒有直接紮進那些晦澀的數學公式裏，而是先搭建瞭一個整體的框架，讓人對即將學習的內容有一個全局的認識。特彆是他用類比的方式解釋瞭頂點著色器和片元著色器的職責分工，一下子就打消瞭我對圖形學入門的畏懼感。而且，書中對開發環境的配置步驟講解得極其細緻，即便是像我這種對C和圖形API接觸不多的人，也能順利搭建起自己的第一個渲染環境。這種由淺入深的引導方式，無疑為後續深入學習打下瞭堅實的基礎，讓人對這本書的後續內容充滿瞭期待。