计算机图形学导论 实用学习指南 WebGL版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

计算机图形学导论 实用学习指南 WebGL版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 计算机图形学概述1

1.1 计算机图形学的应用范围和研究领域1

1.1.1 应用范围1

1.1.2 研究领域2

1.2 颜色和图像3

1.2.1 人类视觉系统3

1.2.2 颜色空间4

1.2.3 光源9

1.2.4 伽马值9

1.2.5 图像表示9

1.3 三维场景的光栅图像生成算法12

1.3.1 光线跟踪12

1.3.2 光栅化流水线14

1.3.3 光线跟踪与光栅化流水线15

第2章 基本步骤17

2.1 应用程序接口17

2.2 WebGL光栅化流水线18

2.3 渲染流水线算法：初步渲染20

2.4 WebGL的支持库29

2.5 NVMC简介29

2.5.1 架构30

2.5.2 NVMC类用于描述世界30

2.5.3 基本客户端31

2.5.4 代码的组织方式35

第3章 三维模型表示方式37

3.1 概述37

3.1.1 现实世界数字化37

3.1.2 几何建模38

3.1.3 过程建模38

3.1.4 仿真38

3.2 多边形网格38

3.2.1 三角形扇和三角形带39

3.2.2 流形39

3.2.3 朝向40

3.2.4 多边形网格的优势和劣势40

3.3 隐式曲面41

3.4 参数曲面42

3.4.1 参数曲线42

3.4.2 贝塞尔曲线43

3.4.3 B样条曲线45

3.4.4 参数曲线扩展为参数曲面47

3.4.5 贝塞尔曲面47

3.4.6 NURBS曲面48

3.4.7 参数曲面的优势和劣势48

3.5 体素49

3.5.1 体素渲染49

3.5.2 体素表示的优势和劣势50

3.6 构造实体几何50

3.7 细分曲面51

3.7.1 Chaikin算法51

3.7.2 4点算法52

3.7.3 曲面的细分方法52

3.7.4 细分方法分类52

3.7.5 细分模式53

3.7.6 细分曲面的优势和劣势55

3.8 多边形网格的数据结构55

3.8.1 索引数据结构56

3.8.2 翼边57

3.8.3 半边57

3.9 第一个代码：创建和显示简单图元58

3.9.1 立方体58

3.9.2 锥体59

3.9.3 柱体61

3.10 自测题63

第4章 几何变换65

4.1 几何实体65

4.2 基本几何变换66

4.2.1 平移66

4.2.2 缩放66

4.2.3 旋转67

4.2.4 用矩阵符号表示变换67

4.3 仿射变换69

4.3.1 几何变换组合69

4.3.2 绕任意点旋转和缩放70

4.3.3 剪切71

4.3.4 逆变换和交换律71

4.4 框架72

4.4.1 一般框架和仿射变换73

4.4.2 框架的层次73

4.4.3 第三维74

4.5 三维空间中的旋转75

4.5.1 轴-角旋转75

4.5.2 欧拉角旋转77

4.5.3 用四元数旋转78

4.6 观察变换79

4.6.1 设置观察参考框架79

4.6.2 投影80

4.6.3 视见体82

4.6.4 从规范化设备坐标到窗口坐标83

4.6.5 小结85

4.7 图形绘制流水线中的变换85

4.8 升级客户端：第一个3D客户端86

4.8.1 组装树和汽车87

4.8.2 定位树和汽车88

4.8.3 观察场景88

4.9 编码88

4.10 用矩阵堆栈操作变换矩阵89

4.11 操纵视图和对象92

4.11 .1 用键盘和鼠标控制观察93

4.11 .2 升级客户端：增加摄影师观察94

4.11 .3 用键盘和鼠标操纵场景：虚拟跟踪球95

4.12 升级客户端：创建观察者相机97

4.13 自测题98

第5章 顶点转化为像素100

5.1 光栅化100

5.1.1 直线100

5.1.2 多边形（三角形）103

5.1.3 属性插值：质心坐标105

5.1.4 小结107

5.2 隐藏面消除108

5.2.1 深度排序108

5.2.2 扫描线109

5.2.3 深度缓存109

5.2.4 深度缓存精度和深度冲突110

5.3 从片元到像素111

5.3.1 丢弃测试112

5.3.2 融合112

5.3.3 走样和反走样113

5.3.4 升级客户端：从驾驶员角度进行观察114

5.4 裁剪117

5.4.1 裁剪线段117

5.4.2 裁剪多边形119

5.5 剔除119

5.5.1 背面剔除119

5.5.2 视见体剔除120

5.5.3 遮挡剔除122

第6章 光照和着色123

6.1 光与物质之间的交互123

6.2 辐射度量学简介127

6.3 反射率和双向反射分布函数129

6.4 绘制方程131

6.5 评估绘制方程132

6.6 计算表面法向量133

6.6.1 折痕角135

6.6.2 表面法向量变换136

6.7 光源类型136

6.7.1 方向光137

6.7.2 升级客户端：添加太阳光源138

6.7.3 点光源141

6.7.4 升级客户端：添加路灯光源142

6.7.5 聚光灯光源143

6.7.6 面光源144

6.7.7 升级客户端：添加汽车的前灯和隧道的指示灯145

6.8 Phong光照模型146

6.8.1 概述和动机146

6.8.2 漫反射光分量147

6.8.3 镜面反射光分量147

6.8.4 环境光分量148

6.8.5 完整模型148

6.9 着色技术149

6.9.1 平面着色和Gouraud着色149

6.9.2 Phong着色150

6.9.3 升级客户端：使用Phong光照150

6.10 高级反射模型151

6.10 .1 Cook-Torrance模型151

6.10 .2 Oren-Nayar模型152

6.10 .3 Minnaert模型153

6.11 自测题153

第7章 纹理155

7.1 引言：是否需要纹理映射155

7.2 基本概念155

7.3 纹理过滤：从片元纹理坐标到片元颜色157

7.3.1 纹理放大效应157

7.3.2 多重映射的纹理缩小效应158

7.4 透视校正插值：从顶点纹理坐标到片元纹理坐标160

7.5 升级客户端：为地面、街道和建筑物增加纹理162

7.6 升级客户端：添加后视镜165

7.7 纹理坐标生成以及环境映射167

7.7.1 球体映射167

7.7.2 立方体映射169

7.7.3 升级客户端：为视域增加一个天空盒子169

7.7.4 升级客户端：为赛车增加反射效果171

7.7.5 投影纹理映射173

7.8 利用纹理映射为几何模型增加细节 173

7.8.1 位移贴图173

7.8.2 法线贴图174

7.8.3 升级客户端：添加沥青175

7.8.4 切空间法线贴图176

7.9 网格参数化178

7.9.1 接缝179

7.9.2 参数化的质量180

7.10 三维纹理及其用途181

7.11 自测题181

第8章 阴影182

8.1 阴影现象182

8.2 阴影贴图183

8.3 升级客户端程序：增加阴影185

8.4 阴影贴图的伪影和局限188

8.4.1 有限的数值精度：表面缺陷188

8.4.2 有限的阴影图分辨率：走样190

8.5 阴影体191

8.5.1 构建阴影体192

8.5.2 算法193

8.6 自测题193

第9章 基于图像的Impostor技术195

9.1 图像195

9.2 布告板196

9.2.1 静态布告板196

9.2.2 屏幕对齐布告板197

9.2.3 升级客户端：添加屏幕位置固定小工具197

9.2.4 升级客户端：添加镜头光斑效果198

9.2.5 轴对齐布告板201

9.2.6 动态布告板204

9.2.7 球形布告板204

9.2.8 布告板云204

9.3 光线跟踪Impostor206

9.4 自测题207

第1 0章 高级技术208

10.1 图像处理208

10.1.1 模糊209

10.1.2 升级客户端：一个具有景深的更好的摄像机211

10.1.3 边缘检测216

10.1.4 升级客户端：卡通渲染217

10.1.5 升级客户端：一个更好的平移摄像机219

10.1.6 锐化223

10.2 环境光遮蔽223

10.3 延迟着色226

10.4 粒子系统227

10.4.1 粒子系统的运动227

10.4.2 粒子系统的渲染228

10.5 自测题228

第11章 全局光照229

11.1 光线跟踪229

11.1.1 光线-代数表面相交230

11.1.2 光线-参数表面相交231

11.1.3 光线场景相交231

11.1.4 基于光线跟踪的绘制238

11.1.5 经典光线跟踪238

11.1.6 路径跟踪239

11.2 多通道算法242

11.2.1 光子跟踪242

11.2.2 辐射度243

11.2.3 形状因子243

11.2.4 通量传输方程和辐射度传输方程244

11.2.5 辐射度方程组求解247

附录A NVMC类250

附录B 向量积的特性253

参考文献256