计算机图形学入门（3D渲染指南）.pdfVIP

计机断学

3D渲指南

目录

第1章基础入门概念

1.1画布

坐标系

1.2颜色模型

1.2.1减色法模型

1.2.2加色法模型

1.2.3忽略细节

1.3颜色深度和颜色表示法

1.4颜色的处理方法

1.5场景

1.6总结

第一部分光线追踪

第2章基础光线追踪知识

2.1渲染一幅瑞士风景图

2.2基本假设

2.3画布空间到视口空间

2.4追踪射线

2.4.1射线方程

2.4.2球体方程

2.4.3射线与球体相交

2.5渲染我们的第一组球体

2.6总结

第3章光

3.1简化的假设

3.2光源

3.2.1点光

3.2.2方向光

3.2.3环境光

3.3单点光照

3.4漫反射

3.4.1对漫反射的建模

3.4.2漫反射方程

3.4.3球体的法线

3.4.4漫反射的渲染

3.5镜面反射

3.5.1对镜面反射的建模

3.5.2镜面反射的计算项

3.5.3完整的光照方程

3.5.4镜面反射的渲染

3.6总结

第4章阴影和反射

4.1阴影

4.1.1理解阴影

4.1.2包含阴影的渲染

4.2反射

4.2.1镜子和反射

4.2.2包含反射的渲染

4.3总结

第5章扩展光线追踪渲染器

5.1任意相机定位

5.2性能优化

5.2.1并行运算

5.2.2缓存不变值

5.2.3阴影的优化

5.2.4空间结构

5.2.5子采样

5.3支持其他图元

5.4体素构造表示法

5.5透明度

光线折射

5.6超采样

5.7总结

第二部分光栅化

第6章直线

6.1描述直线

6.2绘制直线

6.3绘制任意斜率的直线

6.4线性插值函数

6.5总结

第7章填充三角形

7.1绘制线框三角形

7.2绘制填充三角形

7.3总结

第8章着色三角形

8.1定义问题

8.2计算边缘着色

8.3计算内部着色

8.4总结

第9章透视投影

9.1基本假设

9.2查找P点

9.3透视投影方程

9.4透视投影方程的性质

9.5投影我们的第一个3D物体

9.6总结

第10章场景的描述和渲染

10.1表示一个立方体

10.2模型和模型实例

10.3模型变换

10.4相机变换

10.5变换矩阵

10.6齐次坐标

10.6.1齐次旋转矩阵

10.6.2齐次缩放矩阵

10.6.3齐次平移矩阵

10.6.4齐次投影矩阵

10.6.5齐次视口-画布变换矩阵

10.7回顾变换矩阵

10.8总结

第11章裁剪

11.1裁剪过程概述

11.2裁剪体

11.3使用平面裁剪场景

11.4定义裁剪平面

11.5裁剪整个物体

11.6裁剪三角形

线段与平面的交点

11.7裁剪过程的伪代码

11.8渲染管线中的裁剪过程

11.9总结

第12章移除隐藏表面

12.1渲染实体物体

12.2画家算法

12.3深度缓冲

使用1/z代替z

12.4背面剔除

三角形的分类

12.5总结

第13章着色

13.1着色与光照

13.2扁平化着色

13.3高洛德着色

13.4冯氏着色

13.5总结

第14章纹理

14.1绘制木条箱

14.2双线性滤波

14.3贴图分级细化

14.4三线性滤波

14.5总结

第15章扩展光栅化渲染器

15.1法线映射

15.2环境映射

15.3阴影

15.3.1模板阴影

15.3.2阴影映射

15.4总结

附录线性代数

第1章基础入门概念

光线追踪渲染器和光栅化渲染器采用不同的方法将3D场景渲染到2D屏幕上。但是，这

两种方法有一些共同的基本概念。

在本章中，我们将探索画布(canvas),这是一个抽象表面，我们将在其上渲染图像。

(pixel)。我们将学习如何表示和处理颜色，以及学习如何描述一个3D场景，以便我们

的渲染器可以使用它。

1.1画布

在本书中，我们将在画布上