电子书：《GLSL渲染编程基础与实例（C#版本）》
524内容简介：
VR三维技术系列
GLSL渲染编程基础与实例(C#版本)
赵辉楚含进王晓玲编著
電子工紫出版社
Publishing House of Electronics Industry
北京· BELJING
内容简介
本书介绍了用GLSL语言进行三维渲染的方法,以及用大量的实例来展示如何进行GLSL编程。本书详
细讲述了GLSL渲染流程;CISL着色器编程;顶点光照;像素光照;卡通渲染、影线渲染、分形渲染、
Coch渲染等非真实感渲染的实现;三维噪声的生成,以及噪声在云彩、木头纹理、大理石等渲染特效中
的应用;棋盘、砖墙、 Roybal等基于过程的渲染特效的实现;各种特殊光照效果渲染实现;通过GLSL进
行图像处理的算法及实现。本书的特点是以各种渲染实例为核心,通过本书的学习,可以快速掌握GLSL
语言的编程。
本书不仅可以作为数字媒体技术专业的专业基础课教材,还可以作为计算机学科和软件工程学科“数
据结构和算法”、“计算机图形学”等课程的教材和参考书。
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图书在版编目(C|P)数据
CLSL渲染编程基础与实例:C#版本/赵辉,楚含进,王晓玲编著,一北京:电子工业出版社,2017.7
ⅤR三维技术系列
ISBN978-7-121-31683-8
I.①G…Ⅱ.①赵…②楚…③王…Ⅲ.①三维动画软件-程序设计Ⅳ.①TP311.5
中guo版本图书馆CIP数据核字(2017)第120543号
策划编辑:张迪
责任编辑:底波
印刷:中guo电影出版社印刷
装订:三河市良远印务有限公司
出版发行:电子工业出版社
比京市海淀区万寿路173信箱邮编100036
开本:787×10921/16印张:11.5字数:294千字
版次:2017年7月第1版
印次:2017年7月第1次印刷
定价:59.00元
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序
2015年以来,虚拟现实技术的应用在guo际guo内发展很快。教育、医疗、娱乐
影视、游戏、.安.全.、交通等各行各业都对虚拟现实技术进行了大量应用。虚拟现实
技术的基础和核心是三维计算机图形学,分为四大模块:建模、渲染、动画、交互。
目前guo内大量的虚拟现实应用都局限于在西方开发的虚拟现实引擎的技术上进行开
发的上层应用。我们这套丛书着重底层核心技术的讲解,三维计算机图形学在知识
结构上来说需要数学、物理、工程、计算机编程、艺术五个方面。设计建模、渲染
等算法需要微分几何、线性代数、概率统计等数学知识的理解和掌握;动画模拟需
要流体、刚体等物理知识的理解和掌握;把这些数学、物理理论变为程序需要极强
的编码能力,也就是从理论到实践的工程能力;三维图形学的最终表现形式是视觉
上可看得到的,因此也需要良好的艺术修养和审美。虚拟现实和它所依赖的三维计
算机图形学特别适合锻炼并能够融会贯通学生的数学、物理、工程、编程和艺术能
力。三维计算机图形学是一个跨学科的领域,三维图形学处理的是三维模型数据
学生在这个领域中学到的数学建模、工程等能力,也可以用到其他行业,如人工智
能等,对其他行业的大数据进行分析和处理。
2008年以来,全guo各个高等院校纷纷在各自软件工程学科专业的基础上开设了
数字媒体技术专业。数字媒体技术专业和计算机科学专业的区别是,前者主要是着
重学习二维图像和三维图形相关的算法和应用开发,而后者还需要学习其他计算机
科学相关的知识。由于开设和建立时间短,各学校的数字媒体技术专业的教学工作
都还处在摸索阶段,也没有形成统一、成熟的教材体系。根据在数字媒体技术专业
多年的教学实践经验,我们总结出本专业要以计算机三维图形学的理论和算法为基
础,以三维应用开发为导向进行建设。
根据多年一线教学经验与反馈,以及当前的三维图形学研究成果,我们编写了
本套丛书。本套丛书涵盖了三维图形学算法的三个方面:建模、动画和渲染。内容
根据数字媒体技术专业的教学特点分散到5本VR三维技术系列图书中。通过本系列
专业图书,再加上已有的成熟的计算机基础编程教材,以及三维软件使用的教材
就可以完整地覆盖数字媒体技术专业的所有课程。
书里的代码采用C#编程语言。C#编程语言是一种结合了C++和Java优点的编
程语言。C#语言相对于其他编程语言来说比较容易学习和掌握,但是本套丛书里讲
述的原理和算法不仅限于C#语言。读者可以通过示例中的代码,采用自己熟悉的编
程语言来进行编程。本套丛书包含了很多计算机图形学会议 Siggraph论文里最新的
核心的、关键突破和进展的图形学算法讲解、实现和分析。
前言
虚拟现实应用离不开逼真的渲染。渲染分为实时渲染和非实时渲染两大类。在
影视特效中,常用到的是非实时渲染。而在游戏等应用中,需要能够实时显示的渲
染技术。非实时的渲染通过对光照进行物理模拟,从而达到和相机拍摄无法区分的
效果。但由于要进行光线追踪等计算,这种算法耗时很长。而实时渲染由于对物理
光照进行了大量的简化,从而可以很快速地进行计算。
在GPU上进行实时渲染,是目前成熟的解决方案。需要用特定的编程语言来对
GPU进行编程,从而使GPU能执行设计好的光照公式。对于不同的光照程序,可以
得到不同的渲染效果。如果只用 OpenGL进行渲染,那么就受限于 OpenGL内置的渲
效果。GPU渲染是三维游戏、虚拟现实场景等应用中一个最重要的核心模块。本
书提供了GPU编程的基础、代码和实例。
本书介绍了用GISL语言进行三维渲染的方法,以及用大量的实例来展示如何
进行GLSL编程。本书详细讲述了GISL渲染流程;GLSL着色器编程;顶点光照;
像素光照;卡通渲染、影线渲染、分形渲染、Goch渲染等非真实感渲染的实现;
维噪声的生成,以及噪声在云彩、木头纹理、大理石等渲染特效中的应用;棋盘
砖墙、 Roybal等基于过程的渲染特效的实现;各种特殊光照效果渲染的实现;通过
GLSL进行图像处理的算法及实现。本书的特点是以各种渲染实例为核心,通过学习
本书的内容,可以快速掌握CLSL语言的编程
本书不仅可以作为数字媒体技术专业的专业基础课,还可以作为计算机学科和
软件工程学科“数据结构和算法”、“计算机图形学”等课程的教材和参考书。需要
书中部分代码的读者,可发邮件向作者索取,邮箱地址:graphicsresearch@q9.com。
2017年5月于美guo哈佛大学
作者简介
赵辉,虚拟现实专家、清华大学丘成桐数学科学中心访问学
者、哈佛大学访问学者。主要研究计算微分几何、拓扑、三维模
型处理算法(三维模型简化、细分、分割、变形、光滑、参数
化、向量场、四边形化等)、三维动画算法(骨骼动画、蒙皮算
法)、渲染算法(非真实感渲染、实时渲染、基于物理渲染),以
及三维技术在3D打印、虚拟现实、增强现实、三维游戏、手机游戏、影视特效等的
应用
楚含进,现任AMD中guo区VR与计算平台总监,负责图形
处理器(GPU)技术在虚拟现实(VR)中的应用,以及游戏设
计、计算机图形与仿真等技术领域的应用和合作,是guo内VR产
业早期从业者,为guo内ⅤR媒体撰写各类有关文章。同时,在异
构计算领域,推动将GPU异构计算用于机器学习、计算机视觉领
域。曾带领团队先后将GPU异构计算贡献于 OpenCV,以及Caf
fee MLP等开源项目,主导引进并支持多个有关 OpenCL计算的书籍。
王晓玲,北京科技大学教授,美guo西北大学、哈佛大学访问
学者,有限元模拟、机械仿真,物体相变、生物材料分析、三维
打印材料专家
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