图形与游戏开发(3D数学基础) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邓恩 著

图书标签:

• 3D数学
• 图形学
• 游戏开发
• 计算机图形学
• 数学基础
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• Unreal Engine
• 计算机科学

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302109464

商品编码：10007995507

出版时间：2005-07-01

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《光影织梦：三维世界里的数学魔法》 想象一下，我们正置身于一个由像素构筑的奇幻世界，那里巨龙翱翔，古堡巍峨，英雄的身影在山川之间穿梭。我们所见的每一个精美模型，每一次流畅的动作，每一束动人心魄的光影，都离不开一种无形而强大的力量——数学。它如同工匠手中的刻刀，雕琢出三维世界的每一个细节；它又是导演手中的指挥棒， orchestrates着这场视觉盛宴的宏大叙事。 《光影织梦：三维世界里的数学魔法》并非一本枯燥的数学教科书，而是为你揭开三维图形和游戏开发背后那层神秘的面纱，让你窥见那些构建虚拟现实的基石。本书将带领你踏上一段奇妙的探索之旅，从最基础的几何概念出发，逐步深入到支撑起复杂三维世界运行的数学原理。我们不满足于仅仅呈现公式和定理，而是着重于理解这些数学工具如何在实际的图形渲染和游戏逻辑中发挥作用，如何将抽象的数字转化为生动的视觉体验。 第一部分：三维世界的语言——向量与坐标系 在绘制任何三维物体之前，我们首先需要一套能够描述其位置、方向和大小的“语言”。这本书将从向量（Vector）的引入开始，它不仅仅是简单的数字组合，更是三维空间中运动和方向的灵魂。我们将学习如何对向量进行加减、数乘，理解向量的点积（Dot Product）和叉积（Cross Product）在描述角度、垂直关系以及构建坐标系时的关键作用。 向量的几何意义： 我们会通过生动的图形演示，理解向量如何代表空间中的一条有向线段，以及它的模长（Magnitude）和方向（Direction）的含义。 坐标系的选择与转换： 从常见的笛卡尔坐标系（Cartesian Coordinate System）出发，我们将探讨局部坐标系（Local Coordinate System）、世界坐标系（World Coordinate System）和相机坐标系（Camera Coordinate System）之间的关系。理解物体如何在不同的坐标系中被表达，以及如何进行坐标系之间的转换，是实现物体相对运动和观察者视角变化的基础。 矩阵的初步认识： 矩阵（Matrix）将作为描述变换的强大工具登场。我们将初步了解如何用矩阵来表示平移（Translation）、旋转（Rotation）和缩放（Scaling）等基本变换，并为后续更复杂的变换打下基础。 第二部分：绘制三维的基石——矩阵变换的艺术 如果说向量是三维世界的“点”，那么矩阵就是驱动这些“点”进行运动和形态变化的“引擎”。本书将深入剖析矩阵在三维图形学中的核心地位，让你理解它们是如何协同工作，将模型从其局部空间“搬运”到世界空间，再通过摄像机的视角投影到二维屏幕上的。 组合变换的威力： 我们将学习如何将多个基本的矩阵变换组合起来，实现一系列复杂的效果。例如，先对模型进行缩放，再进行旋转，最后平移到指定位置，这些操作都可以通过矩阵乘法的顺序来精确控制。 旋转的奥秘： 旋转是三维世界中最令人着迷也最具挑战性的变换之一。我们将深入讲解欧拉角（Euler Angles）和四元数（Quaternion）这两种描述旋转的方式。理解它们的优缺点，特别是四元数如何有效地避免万向节锁（Gimbal Lock）问题，将是实现流畅三维动画的关键。 投影的魔力： 如何将三维空间的物体“压扁”到二维屏幕上？本书将详细介绍正交投影（Orthographic Projection）和透视投影（Perspective Projection）。理解投影矩阵（Projection Matrix）是如何工作的，以及它如何影响我们观察到的场景的景深和透视效果，将让你深刻理解游戏画面的真实感来源。 第三部分：塑造光影的灵魂——光照模型与材质 三维模型的形状和位置固然重要，但真正赋予它们生命和真实感的，是光与影的互动。本书将带你走进光照计算的奇妙世界，学习如何模拟真实世界中的光线传播，以及不同材质如何反射和吸收光线。 基础光照模型： 我们将从最简单的朗伯模型（Lambertian Model）开始，理解漫反射（Diffuse Reflection）是如何模拟物体表面粗糙度带来的均匀反射。 镜面反射的璀璨： 学习如何计算镜面反射（Specular Reflection），模拟光滑表面反射出的高光点，让金属、玻璃等材质焕发光彩。 环境光与半兰伯特： 引入环境光（Ambient Light）来模拟整体环境的照明，并探讨半兰伯特（Blinn-Phong）等改进模型，以获得更逼真和高效的光照效果。 材质的个性： 不同的物体表面有不同的反射特性，这由材质（Material）来定义。我们将学习如何使用颜色、纹理（Texture）以及各种参数来定义材质的属性，从而赋予模型丰富的视觉表现力。 第四部分：让虚拟世界动起来——动画与插值 静态的画面终究无法满足我们对“互动”的渴望。本书将深入探讨如何让三维世界中的物体“活”起来，无论是角色的奔跑跳跃，还是场景的动态变化，都离不开动画（Animation）和插值（Interpolation）的数学支撑。 插值的艺术： 如何在两个关键帧（Keyframe）之间平滑地过渡？我们将学习线性插值（Linear Interpolation）和更高级的贝塞尔曲线（Bézier Curves）和样条（Splines），它们能够创造出更自然、更富有弹性的运动轨迹。 骨骼动画的秘密： 现代三维动画，尤其是角色动画，往往依赖于骨骼系统。我们将了解如何通过调整骨骼的变换来驱动模型的形变，以及如何在代码中实现骨骼动画的播放和控制。 关键帧动画的实现： 理解关键帧动画的原理，如何设置关键帧，以及如何根据时间来计算物体在任意时刻的状态。 第五部分：探索更广阔的领域——进阶数学概念在图形学中的应用 在掌握了基础之后，我们将触及一些更深奥但同样重要的数学概念，它们是现代图形学和游戏开发领域不可或缺的工具。 曲线与曲面的构建： 除了简单的直线和平面，我们还将学习如何使用数学方程来描述和生成复杂的曲线（如NURBS曲线）和曲面，它们是构建精细模型和地形的基础。 物理模拟的数学模型： 游戏中的碰撞检测、重力下落、弹簧效果等，都离不开物理学的数学方程。我们将初步了解如何运用这些方程来模拟真实的物理现象。 几何处理的进阶： 对于复杂的模型，例如网格（Mesh），我们将探讨一些基础的几何处理算法，如法线计算（Normal Calculation）、三角形剖分（Triangulation）等，它们对于渲染和碰撞检测至关重要。 学习这本书，你将收获： 清晰的逻辑思维： 理解抽象的数学概念如何转化为具体的图形表现。 强大的解决问题能力： 掌握分析和解决三维图形开发中遇到的数学难题。 扎实的技术基础： 为深入学习图形学引擎、游戏开发框架打下坚实基础。 对虚拟世界的全新认知： 从此，你将不再仅仅是虚拟世界的“观众”，而是能够理解并参与“创造”的“构建者”。 《光影织梦：三维世界里的数学魔法》是一本为你而生的书，它将用清晰易懂的语言，生动的图示，以及与实际开发紧密结合的案例，让你在享受三维世界带来视觉震撼的同时，也能够洞悉其背后那令人惊叹的数学智慧。准备好，让我们一起在这片光影交织的画布上，用数学的画笔，绘就属于你自己的三维梦想。

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学术严谨，夯实3D数学的理论基石！ 对于追求深厚理论功底的学者或者高级开发者而言，《图形与游戏开发(3D数学基础)》这本书无疑提供了一套严谨且全面的数学知识体系。我一直认为，要真正掌握3D开发，必须对底层的数学原理有透彻的理解。这本书恰恰满足了这一点，它从代数、几何、微积分等多个角度，深入浅出地讲解了3D数学的基础。例如，在讲解“线性代数”时，作者不仅仅罗列了向量和矩阵的运算，更详细地解释了它们在几何变换中的意义，以及如何通过矩阵乘法组合多种变换。对于“差值插值”的应用，书中也给出了数学上的严格推导，让我们理解了线性插值、球形插值等不同插值方式的数学本质和适用场景。书中还对“曲面建模”和“曲线数学”进行了初步的介绍，为进一步深入研究这些领域提供了坚实的理论基础。每一次的研读，都像是在为我的3D知识体系添砖加瓦，打下更加牢固的根基。这本书让我明白，真正的3D开发不仅仅是编程技巧的堆砌，更是对数学原理深刻理解的体现。它是我在学术研究和技术探索道路上的良师益友。

评分☆☆☆☆☆

深度探索，洞悉3D渲染的灵魂！ 《图形与游戏开发(3D数学基础)》这本书，对于已经有一定编程基础，并且渴望深入理解3D图形渲染核心原理的开发者来说，绝对是一本不可多得的宝藏。我尤其欣赏书中对“光照模型”和“投影变换”的深入剖析。作者没有停留在简单的公式堆砌，而是详细阐述了各种光照模型的数学原理，如漫反射、镜面反射、环境光等，并结合实际的着色器代码，让我能够清晰地看到这些数学概念如何在GPU上转化为逼真的视觉效果。投影变换部分，从正射投影到透视投影，以及视锥体的构建，每一个步骤都讲解得细致入微，让我对相机模型和场景的二维化过程有了更深刻的理解。书中还涉及了诸如法线计算、纹理坐标变换等高级内容，这些都是构建高质量3D场景的关键要素。阅读过程中，我常常会停下来，对照着书中的插图，在脑海中模拟计算的过程，这种主动思考和探索的方式，让知识真正内化。这本书让我不再仅仅满足于调用现成的3D引擎API，而是能够站在更高的维度，理解引擎背后工作的原理，从而能够更灵活、更有效地进行二次开发和性能优化。

评分☆☆☆☆☆

实战导向，武装你的3D开发利器！ 如果你和我一样，是一个务实的开发者，希望在学习理论的同时，也能立即将其应用于实际项目，《图形与游戏开发(3D数学基础)》这本书绝对会让你感到惊喜。它并没有将数学知识与实际应用割裂开来，而是巧妙地将两者融合，让枯燥的数学公式在实际的3D场景中焕发生机。书中提供了大量贴近实际开发需求的代码示例，涵盖了从简单的模型加载、变换，到复杂的碰撞检测、相机控制等方方面面。我尤其喜欢书中关于“四元数”的讲解，它在处理复杂的旋转动画时，能够有效地避免万向锁问题，这一点在很多传统的欧拉角旋转中是难以解决的。书中关于“矩阵堆栈”的应用，也让我清晰地看到了如何高效地管理和应用模型、视图、投影矩阵，极大地提升了开发效率。每一次的阅读，都像是完成了一次高强度的“实战训练”，通过动手实践，我更能体会到数学知识在3D开发中的重要性和实用性。这本书不仅教会了我“是什么”，更教会了我“怎么做”，让我能够更自信地投入到实际的3D游戏和应用开发中去，它是我工具箱里不可或缺的一件利器。

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视野拓展，开启3D图形技术的无限可能！ 《图形与游戏开发(3D数学基础)》这本书，不仅仅局限于基础的3D数学知识，更在字里行间透露出对未来3D图形技术发展趋势的洞察。我惊叹于作者在讲解基础概念的同时，能够巧妙地引入一些更前沿的技术话题。例如，在介绍“几何着色器”和“细分曲面”时，书中虽然没有进行过多的技术细节展开，但已经足够让我窥见它们在提升模型细节和动态表现力方面的巨大潜力。此外，书中对“物理模拟”和“碰撞检测”的数学基础进行了探讨，这让我意识到，3D图形开发不仅仅是视觉呈现，更包含了对现实世界物理规律的模拟。这种视野的拓展，让我对接下来的学习和研究方向有了更清晰的规划。我不再仅仅局限于学习现有技术，而是开始思考如何运用这些数学工具去创造更具沉浸感、更智能化的3D体验。这本书像是一扇窗，让我看到了3D图形和游戏开发领域广阔的未来。它激发了我对未知领域探索的渴望，让我相信，通过掌握这些3D数学基础，我将有能力去参与甚至引领未来的3D技术变革。

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初学者福音，入门3D世界的大门！ 作为一名对3D图形和游戏开发充满好奇的新手，我一直在寻找一本能够系统讲解3D数学基础的入门书籍。《图形与游戏开发(3D数学基础)》这本书无疑成为了我探索这个奇妙世界的第一站，也是我最坚实的后盾。从最基础的向量概念到复杂的矩阵变换，作者循序渐进，用通俗易懂的语言和丰富的图示，将抽象的数学概念具象化，让我这个数学小白也能轻松理解。翻开书页，仿佛置身于一个充满魔力的数据空间，每一个公式、每一个推导都像是解锁新技能的钥匙。尤其是关于坐标系、旋转、缩放、平移的讲解，让我第一次真正理解了物体在三维空间中是如何运动和定位的。书中还穿插了许多实际应用的小例子，让我能够立刻将所学的知识运用到实际场景中，这种“学以致用”的学习方式极大地激发了我对3D开发的兴趣。读这本书，我不再感到枯燥乏味，而是像在玩一个高智商的解谜游戏，每解决一个数学难题，就离创造属于自己的3D世界更近一步。它不仅仅是一本书，更是我踏入3D开发领域的一张通行证，为我未来的学习和实践打下了坚实的基础，我强烈推荐给所有想进入3D游戏开发领域的初学者。

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