实时计算机图形学 第2版PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1 内容概要 1

1.2　符号和定义 2

1.2.1　数学符号 2

1.2.2 几何定义 4

1.3　进一步阅读资料与相关资源 4

第2章　图形绘制管线 5

2.1 体系结构 5

2.2　应用程序阶段 7

2.3　几何阶段 7

2.3.1　模型和视点变换 7

2.3.2　光照和着色 8

2.3.3　投影 9

2.3.4　裁减 10

2.3.5　屏幕映射 10

2.4　光栅阶段 10

2.5　体验管线 12

2.5.1　应用程序阶段 12

2.5.2 几何阶段 12

2.5.3　光栅阶段 12

2.6　本章小结 12

2.7　进一步阅读资料与相关资源 13

第3章　图形变换 14

3.1　基本变换 15

3.1.1　平移变换 15

3.1.2　旋转变换 15

3.1.3　缩放变换 17

3.1.4　错切变换 18

3.1.5　变换级联 19

3.1.6　刚体变换 19

3.1.7　法线变换 20

3.1.8　逆矩阵的计算 21

3.2　特殊类型的矩阵变换和运算 21

3.2.1　欧拉变换 21

3.2.2　从欧拉变换中提取相关参数 23

3.2.3　矩阵分解 24

3.2.4　绕任意轴的旋转 24

3.3 四元组 26

3.3.1　有关的数学背景 26

3.3.2　四元组的变换 27

3.4　顶点混合 31

3.5　投影 34

3.5.1　正交投影 34

3.5.2　透视投影 36

3.6　进一步阅读资料与相关资源 39

第4章　视觉外观 40

4.1 光源 40

4.2　材质 41

4.3　光照和着色处理 41

4.3.1　漫反射分量 43

4.3.2　镜面反射分量 44

4.3.3　环境分量 47

4.3.4　光照方程 48

4.4　走样和反走样 49

4.4.1　采样和滤波理论 50

4.4.2　基于屏幕的反走样技术 54

4.5　透明度、alpha值，以及合成 59

4.6　雾化 62

4.7　伽玛校正 64

4.8　进一步阅读资料与相关资源 67

第5章　纹理贴图 68

5.1　一般纹理贴图 68

5.2　图像纹理贴图 74

5.2.1　放大 75

5.2.2　缩小 76

5.3　纹理缓冲与压缩 82

5.4　多通路纹理绘制 83

5.5　多重纹理贴图 84

5.6　纹理动画 85

5.7　纹理贴图方法 85

5.7.1　alpha贴图 86

5.7.2　光照贴图 86

5.7.3　光泽贴图 88

5.7.4　环境贴图 88

5.7.5 凸凹贴图 96

5.7.6　其他纹理贴图技术 102

5.8　进一步阅读资料与相关资源 103

第6章　高级光照与着色技术 104

6.1　辐射线测量和光度测量 104

6.2　颜色测量 108

6.3 BRDF理论 111

6.4　BRDF的应用 116

6.4.1 因式分解法 116

6.4.2　环境贴图滤波 117

6.5　顶点着色器 121

6.6　像素着色 125

6.7　着色器语言 132

6.8　运动模糊 134

6.9　场深度 135

6.10　反射 135

6.10.1　平面反射 136

6.10.2　光泽效果 138

6.10.3 曲面反射 139

6.11 折射 139

6.12　阴影 141

6.12.1　平面阴影 142

6.12.2　曲面阴影 148

6.12.3　阴影体 148

6.12.4　阴影图 153

6.12.5 阴影优化 157

6.13　全局光照 157

6.13.1　辐射度算法 157

6.13.2　射线跟踪方法 160

6.14　进一步阅读资料与相关资源 163

第7章　非照片级真实感绘制 164

7.1　toon着色处理 164

7.2　轮廓边缘绘制 166

7.2.1　表面角轮廓 166

7.2.2　过程几何轮廓 167

7.2.3　通过图像处理生成轮廓 169

7.2.4　轮廓边缘检测 170

7.2.5　混和轮廓处理 172

7.3　其他风格 172

7.4　线条 175

7.4.1　边缘加亮技术 175

7.4.2　多边形边缘绘制 175

7.4.3　隐藏线绘制 176

7.4.4　光晕 176

7.5　进一步阅读资料与相关资源 177

第8章　基于图像的绘制 178

8.1　绘制谱 178

8.2　算法综述 179

8.3　布告板技术 180

8.3.1　对齐于屏幕的布告板 181

8.3.2　面向世界的布告板 182

8.3.3　轴向布告板 184

8.3.4　替代技术 184

8.4　透镜眩光和敷霜效果 187

8.5　粒子系统 188

8.6　深度精灵 188

8.7　层次图像缓存 190

8.8　全屏布告板技术 191

8.9　天空体 192

8.10　固定视点效果 192

8.11　图像处理 193

8.12　体绘制技术 194

8.13　进一步阅读资料与相关资源 195

第9章　加速算法 196

9.1　空间数据结构 196

9.1.1　包围体层次 197

9.1.2　BSP树 198

9.1.3　八叉树 200

9.1.4　场景图 201

9.2　裁减技术 202

9.3　背面与聚集背面裁减 203

9.3.1　背面裁减 203

9.3.2　聚集背面裁减 204

9.4　层次视锥裁减 206

9.5　入口裁减 207

9.6　细节裁减 208

9.7　遮挡裁减 208

9.7.1　遮挡地平线 211

9.7.2　遮挡物收缩与视锥扩张 213

9.7.3　轴遮挡裁减 214

9.7.4　硬件遮挡查询 216

9.7.5　层次Z缓冲算法 216

9.7.6　HOM算法 218

9.7.7　射线空间遮挡裁减 220

9.8　LOD 220

9.8.1 LOD切换 220

9.8.2 LOD选取 223

9.8.3　时间临界LOD绘制 225

9.9　大型模型的绘制 226

9.10　点绘制 227

9.11 进一步阅读资料与相关资源 227

第10章　管线优化 229

10.1　瓶颈定位 229

10.1.1　应用程序阶段测试 230

10.1.2　几何阶段测试 230

10.1.3　光栅阶段测试 231

10.2　性能测定 231

10.3　最优化方法 231

10.3.1　应用程序阶段 231

10.3.2　几何阶段 234

10.3.3　光栅阶段 236

10.3.4　总体优化 238

10.4　图形管线的平衡 240

10.5　多处理器技术 242

10.5.1 多处理器管线方法 242

10.5.2　并行处理方法 244

10.6　进一步阅读资料与相关资源 245

第11章 多边形技术 246

11.1　三维数据的来源 246

11.2　细化与三角剖分 247

11.2.1　着色问题 249

11.2.2　边缘裂缝与T型顶点 251

11.3　合并 252

11.4　三角形条带、扇形，以及网格 255

11.4.1 三角形条带法 255

11.4.2　三角扇形法 257

11.4.3　三角形条带的生成 257

11.4.4　三角形网格 260

11.4.5　顶点与变址缓冲器／数组 261

11.5　网格简化 263

11.5.1　动态简化方法 264

11.5.2　基于视点的简化方法 267

11.6　进一步阅读资料与相关资源 269

第12章　曲线和曲面 270

12.1　参数曲线 270

12.1.1　Bézier曲线 271

12.1.2　连续性和分段Bézier曲线 274

12.1.3　三次Hermite插值 276

12.1.4　Kochanek-Bartels曲线 277

12.2　参数曲面 278

12.2.1　Bézier面片 278

12.2.2　Bézier三角形 282

12.2.3 N-Patches 283

12.2.4 API及硬件支持 286

12.2.5　连续性 286

12.3　高效细化 287

12.3.1　差分方法 287

12.3.2　自适应细化 289

12.3.3　分数细化 293

12.4　隐表面 294

12.5　细分曲线 295

12.6　细分表面 297

12.6.1　Loop细分方法 298

12.6.2　修正后的蝶形细分方法 300

12.6.3　？细分方法 303

12.6.4　Catmull-Clark细分方法 304

12.6.5　分段平滑细分 305

12.6.6　位移细分 306

12.6.7　法线、纹理和颜色插值 307

12.6.8　实际细分与绘制 308

12.7　进一步阅读资料与相关资源 310

第13章　相交测试方法 311

13.1　拾取硬件加速 312

13.2　定义和工具 312

13.3　包围体的创建 315

13.4　重要规则 316

13.5 “射线／球体”相交测试 317

13.5.1　数学方法 317

13.5.2　优化方法 318

13.6 “射线／长方体”相交测试 319

13.6.1　平板层方法 319

13.6.2　吴氏算法 321

13.6.3 “线段／长方体”重叠检测 321

13.7 “射线／三角形”相交测试 322

13.7.1　相交算法 322

13.7.2　具体实现 324

13.8 “射线／多边形”相交测试 324

13.9 “平面／长方体”相交测试 327

13.9.1　AABB 327

13.9.2　OBB 329

13.10 “三角形／三角形”相交测试 329

13.10.1　间隔重叠法 330

13.10.2　ERIT方法 332

13.10.3　性能比较 333

13.11 “三角形／长方体”重叠测试 333

13.12 “BV/BV”相交测试 334

13.12.1 “球体／球体”相交测试 335

13.12.2 “球体／长方体”相交测试 335

13.12.3 “AABB/AABB”相交测试 335

13.12.4 “k-DOP/k-DOP”相交测试 336

13.12.5 “OBB/OBB”相交测试 336

13.13　视锥体的相交测试 339

13.13.1 “截锥体／球体”相交测试 340

13.13.2 “截锥体／圆柱体”相交测试 342

13.13.3 “截锥体／长方体”相交测试 342

13.13.4　截锥体平面的获取 343

13.14 “轴／长方体”和“轴／球体”相交测试 344

13.15 “线／线”相交测试 345

13.15.1　二维情形 345

13.15.2　三维情形 346

13.16 3　个平面之间的相交测试 347

13.17　动态相交测试 347

13.17.1 “球体／平面”动态相交测试 348

13.17.2 “球体／球体”动态相交测试 348

13.17.3 “球体／多边形”动态相交测试 349

13.17.4　动态分离轴测试方法 352

13.18　进一步阅读资料与相关资源 352

第14章　碰撞检测 354

14.1　使用射线进行碰撞检测 355

14.2　使用BSP树进行动态碰撞检测 356

14.3　一般层次碰撞检测 359

14.3.1　层次创建 359

14.3.2　层次间的碰撞检测 360

14.3.3　耗数函数 361

14.4　OBBTree 362

14.5 k-DOPTree 364

14.6　多物体碰撞检测系统 366

14.6.1　第一级碰撞检测 366

14.6.2　总结 368

14.7　其他主题 368

14.7.1　向前跟踪 368

14.7.2　临界时间碰撞检测 369

14.7.3　距离查询 370

14.7.4　变形模型 371

14.7.5　碰撞反应 372

14.8　进一步阅读资料与相关资源 373

第15章　图形硬件 375

15.1　缓冲器和缓冲作用 375

15.1.1　一个简单的显示系统 375

15.1.2　颜色缓冲器 376

15.1.3　Z缓冲和W缓冲 377

15.1.4　单、双和三缓冲 378

15.1.5　立体缓冲器 380

15.1.6　模板和累积缓冲技术 380

15.1.7　T-缓冲技术 381

15.1.8　缓冲器内存 381

15.2　透视校正插值 381

15.3　体系结构 382

15.3.1　概要 383

15.3.2　内存体系结构 387

15.3.3　端口与总线带宽 387

15.3.4　延迟 389

15.3.5　Z压缩和遮挡裁减 389

15.3.6　案例分析：Xbox 390

15.3.7　案例分析：InfiniteReality 393

15.3.8　案例分析：KYRO 395

15.3.9　其他一些体系结构 396

15.4　进一步阅读资料与相关资源 397

第16章　未来展望 398

16.1 实时计算机图形学的发展趋势 398

16.2　您应该怎么做 399

附录A　线性代数 401

A.1 欧氏空间 401

A.2　几何解释 403

A.3　矩阵 406

A.3.1　矩阵的定义与相关运算 406

A.3.2　基的改变 411

A.4　齐次表示 412

A.5　几何学 412

A.5.1 直线 412

A.5.2　平面 414

A.5.3 凸包 414

A.5.4　其他内容 415

A.6　进一步阅读资料与相关资源 416

附录B　三角法则 417

B.1 定义 417

B.2　三角函数定律与三角函数公式 418

B.3　进一步阅读资料与相关资源 421

参考文献 422