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白话说学计算机图形学
一个很好的学习途径就是国外大学开的CG的课程,standford,unc,unm,waterloo等等,等等, 一堆大学,都可以下到课件,以及相关的论文,standford的“real time graphics architecture”可是kurt Akeley开的哦。
另外就是source code,包括mesa,standford的glsim,还有人用c sharp做的csgl等,也不少。这些东西很值得细细研究,只是很花时间啊。
我也是才学这方面的,不过我觉得方法上面还是top-down的方法好些,对一些东西,有感性认识了,再钻下去会比较好。

【引言】
什么是计算机图形学? 本文尽量避免给它做严格的定义,但是通常来说,计算机图形学是数字图象处理的逆过程,这只是一个不确切的定义,后面我们会看到,实际上,计算机图形学、数字图象处理和计算机视觉在很多地方的区别不是非常清晰的,很多概念是相通的。
计算机图形学是用计算机来画东西的学科,数字图象处理是把外界获得的图象用计算机进行处理的学科。在法国,图形图象是一门课程。
如何学习计算机图形学呢?除了计算机图形学的基础知识以外,你还需要有以下的知识,你懂的越多,当然做的越好。
* 英语, 你一定要把英语学好,如果你想学习计算机图形学的话,尽量看英文的书籍和资料
* 数学, 计算机图形学里面的数学用的比较多,,我们可以列举一些常用的:
高等数学,数值分析,微分几何,拓扑,概率, 插值理论,(偏)微分方程…
* 物理, 如果你要进行基于物理的建模,一些物理理论是要学习的:
力学(运动学,动力学,流体力学…),光学,有限元…
* 编程语言: C或C++是计算机图形学最通用的‘普通话’,
* 数据结构: 你需要数据结构来描述你的图形对象,除了通用的链表、树等数据结构外,图形学还有自己特殊的数据结构
* 其他类别: 有的时候你需要其他学科的知识,根据你的需要去学习吧

上面列举的不是你必须学习的东西,而是计算机图形学可能会用到的东西,一定要记住,不要指望通过一本教材就学会计算机图形学,它比你想象的要复杂的多。

【图形学的问题】
每个学科都有自己学科的特定问题,图形学要解决的是如何画出图来,得到需要的效果,当然这是图形学最大的一个问题。

在开始学习计算机图形学的时候,找一本简单的书看,对计算机图形学有个大概的认识,你就可以开始图形学之旅了:

OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 1.4, Fourth Edition
OpenGL SuperBible (3rd Edition)

是比较好的学习计算机图形学的入门教材,在练中去学,一开始就去啃Foley的
Computer Graphics: Principles and Practice, Second Edition in C
不是好主意,会看的一头雾水,一本什么都讲的书的结果往往是什么都没讲清楚。
当你把OpenGL的基本内容掌握之后,你对图形学就有了大概的了解了。

那么下面你可以来学习一下计算机图形学的数据结构和算法,下面的书比较适合:
Joseph O'Rourke 的Computational Geometry in C,书里面有C的源代码,讲述简单,清晰,适合程序员学习。

总的来说,计算机图形学涉及到2大部分:建模和渲染
(1) 建模
你想画一个东西,首先要有它的几何模型,那么这个几何模型从什么地方来呢?下面的书很不错的:
Gerald Farin 的Curves and Surfaces for CAGD: A Practical Guide
这本书就有一点的难度了,呵呵,要努力看啊。这本书算是CAGD (计算机辅助几何设计)的经典图书,CAGD方面的全貌,还有2本很好的讲述曲面的书Bezier和Nurbs的书
Les A. Piegl, Wayne Tiller 的The Nurbs Book
书里面有NURBS曲线、曲面的程序伪代码,很容易改成C的,书讲的通俗、易懂,但是你要有耐心看的:)

《曲线与曲面的数学》
这本书是法国人写的中文翻译版,里面还有Bezie本人写的序J,翻译的很不错的,看了你就掌握Bezier曲面技术了。
还有其他的一些造型技术,比如:
隐式曲面(Implicit Surface)的造型:
就是用函数形式为F( x ,y ,z ) = 0的曲面进行造型,这样的造型技术适合描述动物器官一样的肉乎乎的东西,有2本书推荐大家:
Jules Bloomenthal编辑的Introduction to Implicit Surfaces,是一本专著,讲述了Implicit Surface建模型(Modeling),面片化(Polygonization),渲染(Rendering)的问题。
Luiz Velho 的 Implicit Objects Computer Graphics 也是一本专著,讲述更新的一些进展。

细分曲面(Subdivision Surface)造型
当用NURBS做造型的时候,曲面拼接是复杂的问题,在动画的时候,可能产生撕裂或者褶皱,Subdivision Surface用来解决这个问题。
Joe Warren的Subdivision Methods for Geometric Design: A Constructive Approach就是这方面的专著。

从实际物体中得到造型,现在的技术可以用三维扫描仪得到物体表面的点,然后根据这些点把物体的表面计算出来,称为重建(Reconstruction),因为这些技术之在文章中论述,所以我们省略对它的描述。
在你的几何模型做好之后,有一些问题需要对这个模型进一步处理,得到适合的模型,当面片很多的时候,或者模型很复杂的时候,需要对几何模型进行简化,才可以满足一些实时绘制的需要,这个技术叫做层次细节(LOD-Level of Detail)。下面的书就是讲这个的:
David Luebke编著的 Level of Detail for 3D Graphics
(2) 渲染
有了模型,怎么把这个几何模型画出来呢?这个步骤就是渲染。
如 果你看了上面的OpenGL的书,那么你就知道一些渲染的知识了,但是别高兴的太早,OpenGL使用的是局部光照模型(Local Illumination Model)。Local illumination Model指的是在做渲染的时候只考虑光源和物体之间的相互作用,不考虑物体和物体之间的影响,所以OpenGL不支持阴影,一个(半)透明物体的效果, 这些需要考虑物体之间的影响才可以实现。
(*OpenGL本身不支持,但是通过一些方法可以实现的,用Google搜索一下
Shadow Volume, OpenGL就找到答案。)
Global Illumination Model 这类模型考虑的就比较全。现在关于Global Illumination的技术有3大类,具体的技术就不在这里介绍了。

光线追踪(Ray Tracing)
关于Ray Tracing的好书有2本:
Andrew Glassner 的An Introduction to Ray tracing
Glasser是图形界的名人,这本书也是Ray Tracing的经典

R. Keith Morley, Peter Shirley 的Realistic Ray Tracing, Second Edition
这本书第一版是伪代码,第二版是C代码。它的结构不是很清楚,虎头蛇尾的感觉。

辐射度(Radiosity)
关于Radiosity的好书有4本:
Michael Cohen 的Radiosity and Realistic Image Synthesis , Cohen获得SIGGRAPH 1998计算机图形学成就奖,他把Radiosity变成实际可用。
Francois X. Sillion的Radiosity and Global Illumination , Sillion是法国人,他的主要研究方向是Radiosity,这本书写的很不错的,非常清晰。

Philip Dutre 的新书Advanced Global Illumination ,看起来还不错,刚拿到手,还没看,呵呵,所以不好评价。

Ian Ashdown的Radiosity: A Programmer's Perspective
有源代码的书啊!
Photon mapping
这个我也不知道怎么翻译,呵呵。这个技术出现的比较晚,一本好书!
Henrik Wann Jensen的Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping
Henrik Wann Jensen是Photon mapping技术的发明者
【非真实性图形学】(Non-Photorealistic Graphics)
真实性不是计算机图形学的唯一要求,比如:你给我画一个卡通效果的图出来,或者我要用计算机画水彩画怎么办?或者:把图象用文字拼出来怎么做?,解决这些问题要用到非真实性图形学, 好书继续推荐!
Bruce Gooch, Amy Ashurst Gooch的 Non-Photorealistic Rendering

【体图形学】(Volume Graphics)
用CT机做很多切片(比如头骨),那么能通过这些切片得到3D的头骨吗?Volume Graphics就是解决这样的问题的
Min Chen 编著的Volume Graphics

上面的2个图形学技术就和图象的界限不明显了,实际上他们是图形图象的综合。

【其他的书】
还有一些好书啊,呵呵,好书看不完的,继续放送:

Graphics Gems I ~ V,一大帮子人写的书,包括研究人员,程序员…有计算机图形学的各种数据结构,编程技巧。

Tomas Akenine-Moller 等人编著的Real-Time Rendering (2nd Edition)
许多最新的计算机图形学进展。

David Ebert等人的Texturing & Modeling: A Procedural Approach, Third Edition
讲述如何通过程序实现纹理、山、地形等图形学要素。
关于图形学的特定对象,有特定的专题图书,
Evan Pipho Focus On 3D Models,对于图形学的常用模型格式,进行了讲解
Trent Polack的 Focus On 3D Terrain Programming ,讲地形的
Donald H. House 的Cloth Modeling and Animation ,讲布料的
Nik Lever的Real-time 3D Character Animation with Visual C++ ,讲角色动画的
Richard Parent的 Computer Animation: Algorithms and Techniques,当然是讲动画的啦,呵呵。
David H. Eberly的3D Game Engine Design : A Practical Approach to Real-Time Computer Graphics ,有代码的啊!呵呵:)

最后,没事情的时候,看看下面的书吧
Alan H. Watt, 3D Computer Graphics (3rd Edition)

James D. Foley等人的 Computer Graphics: Principles and Practice in C (2nd Edition) ,这本圣经没事的时候再看吧,呵呵。

累了:( 不说了,上面的书差不多了,还有一些shader的书,我不了解,以后会补上的:)

4.   资源

 

从哪里找到这些书啊?还有什么资源啊?


我保证,上面的书在www.amazon.com 都可以买到:) 别打我

那好,大部分的书在国家图书馆可以复印到,北京的兄弟有福啦,3年前的书借出来复印,1角/页,但是新书要早图书馆里复印,5~6角/页,还是比Amazon便宜啊,呵呵。

不行大家就到国外买,合买吧,还负担的起。
我对DirectX不了解,所以没有涉及关于DirectX的内容:)

 


posted on 2008-08-28 04:57 bneliao 阅读(361) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: graph/game

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