圖形與遊戲開發(3D數學基礎) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄧恩 著

圖書標籤:

• 3D數學
• 圖形學
• 遊戲開發
• 計算機圖形學
• 數學基礎
• DirectX
• OpenGL
• Unity3D
• Unreal Engine
• 計算機科學

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302109464

商品編碼：10007995507

齣版時間：2005-07-01

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《光影織夢：三維世界裏的數學魔法》 想象一下，我們正置身於一個由像素構築的奇幻世界，那裏巨龍翱翔，古堡巍峨，英雄的身影在山川之間穿梭。我們所見的每一個精美模型，每一次流暢的動作，每一束動人心魄的光影，都離不開一種無形而強大的力量——數學。它如同工匠手中的刻刀，雕琢齣三維世界的每一個細節；它又是導演手中的指揮棒， orchestrates著這場視覺盛宴的宏大敘事。 《光影織夢：三維世界裏的數學魔法》並非一本枯燥的數學教科書，而是為你揭開三維圖形和遊戲開發背後那層神秘的麵紗，讓你窺見那些構建虛擬現實的基石。本書將帶領你踏上一段奇妙的探索之旅，從最基礎的幾何概念齣發，逐步深入到支撐起復雜三維世界運行的數學原理。我們不滿足於僅僅呈現公式和定理，而是著重於理解這些數學工具如何在實際的圖形渲染和遊戲邏輯中發揮作用，如何將抽象的數字轉化為生動的視覺體驗。 第一部分：三維世界的語言——嚮量與坐標係 在繪製任何三維物體之前，我們首先需要一套能夠描述其位置、方嚮和大小的“語言”。這本書將從嚮量（Vector）的引入開始，它不僅僅是簡單的數字組閤，更是三維空間中運動和方嚮的靈魂。我們將學習如何對嚮量進行加減、數乘，理解嚮量的點積（Dot Product）和叉積（Cross Product）在描述角度、垂直關係以及構建坐標係時的關鍵作用。 嚮量的幾何意義： 我們會通過生動的圖形演示，理解嚮量如何代錶空間中的一條有嚮綫段，以及它的模長（Magnitude）和方嚮（Direction）的含義。 坐標係的選擇與轉換： 從常見的笛卡爾坐標係（Cartesian Coordinate System）齣發，我們將探討局部坐標係（Local Coordinate System）、世界坐標係（World Coordinate System）和相機坐標係（Camera Coordinate System）之間的關係。理解物體如何在不同的坐標係中被錶達，以及如何進行坐標係之間的轉換，是實現物體相對運動和觀察者視角變化的基礎。 矩陣的初步認識： 矩陣（Matrix）將作為描述變換的強大工具登場。我們將初步瞭解如何用矩陣來錶示平移（Translation）、鏇轉（Rotation）和縮放（Scaling）等基本變換，並為後續更復雜的變換打下基礎。 第二部分：繪製三維的基石——矩陣變換的藝術 如果說嚮量是三維世界的“點”，那麼矩陣就是驅動這些“點”進行運動和形態變化的“引擎”。本書將深入剖析矩陣在三維圖形學中的核心地位，讓你理解它們是如何協同工作，將模型從其局部空間“搬運”到世界空間，再通過攝像機的視角投影到二維屏幕上的。 組閤變換的威力： 我們將學習如何將多個基本的矩陣變換組閤起來，實現一係列復雜的效果。例如，先對模型進行縮放，再進行鏇轉，最後平移到指定位置，這些操作都可以通過矩陣乘法的順序來精確控製。 鏇轉的奧秘： 鏇轉是三維世界中最令人著迷也最具挑戰性的變換之一。我們將深入講解歐拉角（Euler Angles）和四元數（Quaternion）這兩種描述鏇轉的方式。理解它們的優缺點，特彆是四元數如何有效地避免萬嚮節鎖（Gimbal Lock）問題，將是實現流暢三維動畫的關鍵。 投影的魔力： 如何將三維空間的物體“壓扁”到二維屏幕上？本書將詳細介紹正交投影（Orthographic Projection）和透視投影（Perspective Projection）。理解投影矩陣（Projection Matrix）是如何工作的，以及它如何影響我們觀察到的場景的景深和透視效果，將讓你深刻理解遊戲畫麵的真實感來源。 第三部分：塑造光影的靈魂——光照模型與材質 三維模型的形狀和位置固然重要，但真正賦予它們生命和真實感的，是光與影的互動。本書將帶你走進光照計算的奇妙世界，學習如何模擬真實世界中的光綫傳播，以及不同材質如何反射和吸收光綫。 基礎光照模型： 我們將從最簡單的朗伯模型（Lambertian Model）開始，理解漫反射（Diffuse Reflection）是如何模擬物體錶麵粗糙度帶來的均勻反射。 鏡麵反射的璀璨： 學習如何計算鏡麵反射（Specular Reflection），模擬光滑錶麵反射齣的高光點，讓金屬、玻璃等材質煥發光彩。 環境光與半蘭伯特： 引入環境光（Ambient Light）來模擬整體環境的照明，並探討半蘭伯特（Blinn-Phong）等改進模型，以獲得更逼真和高效的光照效果。 材質的個性： 不同的物體錶麵有不同的反射特性，這由材質（Material）來定義。我們將學習如何使用顔色、紋理（Texture）以及各種參數來定義材質的屬性，從而賦予模型豐富的視覺錶現力。 第四部分：讓虛擬世界動起來——動畫與插值 靜態的畫麵終究無法滿足我們對“互動”的渴望。本書將深入探討如何讓三維世界中的物體“活”起來，無論是角色的奔跑跳躍，還是場景的動態變化，都離不開動畫（Animation）和插值（Interpolation）的數學支撐。 插值的藝術： 如何在兩個關鍵幀（Keyframe）之間平滑地過渡？我們將學習綫性插值（Linear Interpolation）和更高級的貝塞爾麯綫（Bézier Curves）和樣條（Splines），它們能夠創造齣更自然、更富有彈性的運動軌跡。 骨骼動畫的秘密： 現代三維動畫，尤其是角色動畫，往往依賴於骨骼係統。我們將瞭解如何通過調整骨骼的變換來驅動模型的形變，以及如何在代碼中實現骨骼動畫的播放和控製。 關鍵幀動畫的實現： 理解關鍵幀動畫的原理，如何設置關鍵幀，以及如何根據時間來計算物體在任意時刻的狀態。 第五部分：探索更廣闊的領域——進階數學概念在圖形學中的應用 在掌握瞭基礎之後，我們將觸及一些更深奧但同樣重要的數學概念，它們是現代圖形學和遊戲開發領域不可或缺的工具。 麯綫與麯麵的構建： 除瞭簡單的直綫和平麵，我們還將學習如何使用數學方程來描述和生成復雜的麯綫（如NURBS麯綫）和麯麵，它們是構建精細模型和地形的基礎。 物理模擬的數學模型： 遊戲中的碰撞檢測、重力下落、彈簧效果等，都離不開物理學的數學方程。我們將初步瞭解如何運用這些方程來模擬真實的物理現象。 幾何處理的進階： 對於復雜的模型，例如網格（Mesh），我們將探討一些基礎的幾何處理算法，如法綫計算（Normal Calculation）、三角形剖分（Triangulation）等，它們對於渲染和碰撞檢測至關重要。 學習這本書，你將收獲： 清晰的邏輯思維： 理解抽象的數學概念如何轉化為具體的圖形錶現。 強大的解決問題能力： 掌握分析和解決三維圖形開發中遇到的數學難題。 紮實的技術基礎： 為深入學習圖形學引擎、遊戲開發框架打下堅實基礎。 對虛擬世界的全新認知： 從此，你將不再僅僅是虛擬世界的“觀眾”，而是能夠理解並參與“創造”的“構建者”。 《光影織夢：三維世界裏的數學魔法》是一本為你而生的書，它將用清晰易懂的語言，生動的圖示，以及與實際開發緊密結閤的案例，讓你在享受三維世界帶來視覺震撼的同時，也能夠洞悉其背後那令人驚嘆的數學智慧。準備好，讓我們一起在這片光影交織的畫布上，用數學的畫筆，繪就屬於你自己的三維夢想。

評分☆☆☆☆☆

視野拓展，開啓3D圖形技術的無限可能！ 《圖形與遊戲開發(3D數學基礎)》這本書，不僅僅局限於基礎的3D數學知識，更在字裏行間透露齣對未來3D圖形技術發展趨勢的洞察。我驚嘆於作者在講解基礎概念的同時，能夠巧妙地引入一些更前沿的技術話題。例如，在介紹“幾何著色器”和“細分麯麵”時，書中雖然沒有進行過多的技術細節展開，但已經足夠讓我窺見它們在提升模型細節和動態錶現力方麵的巨大潛力。此外，書中對“物理模擬”和“碰撞檢測”的數學基礎進行瞭探討，這讓我意識到，3D圖形開發不僅僅是視覺呈現，更包含瞭對現實世界物理規律的模擬。這種視野的拓展，讓我對接下來的學習和研究方嚮有瞭更清晰的規劃。我不再僅僅局限於學習現有技術，而是開始思考如何運用這些數學工具去創造更具沉浸感、更智能化的3D體驗。這本書像是一扇窗，讓我看到瞭3D圖形和遊戲開發領域廣闊的未來。它激發瞭我對未知領域探索的渴望，讓我相信，通過掌握這些3D數學基礎，我將有能力去參與甚至引領未來的3D技術變革。

評分☆☆☆☆☆

初學者福音，入門3D世界的大門！ 作為一名對3D圖形和遊戲開發充滿好奇的新手，我一直在尋找一本能夠係統講解3D數學基礎的入門書籍。《圖形與遊戲開發(3D數學基礎)》這本書無疑成為瞭我探索這個奇妙世界的第一站，也是我最堅實的後盾。從最基礎的嚮量概念到復雜的矩陣變換，作者循序漸進，用通俗易懂的語言和豐富的圖示，將抽象的數學概念具象化，讓我這個數學小白也能輕鬆理解。翻開書頁，仿佛置身於一個充滿魔力的數據空間，每一個公式、每一個推導都像是解鎖新技能的鑰匙。尤其是關於坐標係、鏇轉、縮放、平移的講解，讓我第一次真正理解瞭物體在三維空間中是如何運動和定位的。書中還穿插瞭許多實際應用的小例子，讓我能夠立刻將所學的知識運用到實際場景中，這種“學以緻用”的學習方式極大地激發瞭我對3D開發的興趣。讀這本書，我不再感到枯燥乏味，而是像在玩一個高智商的解謎遊戲，每解決一個數學難題，就離創造屬於自己的3D世界更近一步。它不僅僅是一本書，更是我踏入3D開發領域的一張通行證，為我未來的學習和實踐打下瞭堅實的基礎，我強烈推薦給所有想進入3D遊戲開發領域的初學者。

評分☆☆☆☆☆

深度探索，洞悉3D渲染的靈魂！ 《圖形與遊戲開發(3D數學基礎)》這本書，對於已經有一定編程基礎，並且渴望深入理解3D圖形渲染核心原理的開發者來說，絕對是一本不可多得的寶藏。我尤其欣賞書中對“光照模型”和“投影變換”的深入剖析。作者沒有停留在簡單的公式堆砌，而是詳細闡述瞭各種光照模型的數學原理，如漫反射、鏡麵反射、環境光等，並結閤實際的著色器代碼，讓我能夠清晰地看到這些數學概念如何在GPU上轉化為逼真的視覺效果。投影變換部分，從正射投影到透視投影，以及視錐體的構建，每一個步驟都講解得細緻入微，讓我對相機模型和場景的二維化過程有瞭更深刻的理解。書中還涉及瞭諸如法綫計算、紋理坐標變換等高級內容，這些都是構建高質量3D場景的關鍵要素。閱讀過程中，我常常會停下來，對照著書中的插圖，在腦海中模擬計算的過程，這種主動思考和探索的方式，讓知識真正內化。這本書讓我不再僅僅滿足於調用現成的3D引擎API，而是能夠站在更高的維度，理解引擎背後工作的原理，從而能夠更靈活、更有效地進行二次開發和性能優化。

評分☆☆☆☆☆

學術嚴謹，夯實3D數學的理論基石！ 對於追求深厚理論功底的學者或者高級開發者而言，《圖形與遊戲開發(3D數學基礎)》這本書無疑提供瞭一套嚴謹且全麵的數學知識體係。我一直認為，要真正掌握3D開發，必須對底層的數學原理有透徹的理解。這本書恰恰滿足瞭這一點，它從代數、幾何、微積分等多個角度，深入淺齣地講解瞭3D數學的基礎。例如，在講解“綫性代數”時，作者不僅僅羅列瞭嚮量和矩陣的運算，更詳細地解釋瞭它們在幾何變換中的意義，以及如何通過矩陣乘法組閤多種變換。對於“差值插值”的應用，書中也給齣瞭數學上的嚴格推導，讓我們理解瞭綫性插值、球形插值等不同插值方式的數學本質和適用場景。書中還對“麯麵建模”和“麯綫數學”進行瞭初步的介紹，為進一步深入研究這些領域提供瞭堅實的理論基礎。每一次的研讀，都像是在為我的3D知識體係添磚加瓦，打下更加牢固的根基。這本書讓我明白，真正的3D開發不僅僅是編程技巧的堆砌，更是對數學原理深刻理解的體現。它是我在學術研究和技術探索道路上的良師益友。

評分☆☆☆☆☆

實戰導嚮，武裝你的3D開發利器！ 如果你和我一樣，是一個務實的開發者，希望在學習理論的同時，也能立即將其應用於實際項目，《圖形與遊戲開發(3D數學基礎)》這本書絕對會讓你感到驚喜。它並沒有將數學知識與實際應用割裂開來，而是巧妙地將兩者融閤，讓枯燥的數學公式在實際的3D場景中煥發生機。書中提供瞭大量貼近實際開發需求的代碼示例，涵蓋瞭從簡單的模型加載、變換，到復雜的碰撞檢測、相機控製等方方麵麵。我尤其喜歡書中關於“四元數”的講解，它在處理復雜的鏇轉動畫時，能夠有效地避免萬嚮鎖問題，這一點在很多傳統的歐拉角鏇轉中是難以解決的。書中關於“矩陣堆棧”的應用，也讓我清晰地看到瞭如何高效地管理和應用模型、視圖、投影矩陣，極大地提升瞭開發效率。每一次的閱讀，都像是完成瞭一次高強度的“實戰訓練”，通過動手實踐，我更能體會到數學知識在3D開發中的重要性和實用性。這本書不僅教會瞭我“是什麼”，更教會瞭我“怎麼做”，讓我能夠更自信地投入到實際的3D遊戲和應用開發中去，它是我工具箱裏不可或缺的一件利器。

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