3D计算机图形学基础:从OpenGL到矩阵变换
《三维计算机图形学基础》是一本由Steven J. Gortler编著的深入讲解图形学原理的书籍,出版于2012年,由麻省理工学院出版社发行。本书旨在为读者提供一个全面而系统的框架,理解3D计算机图形的基础概念和技术,包括但不限于OpenGL编程接口、几何数据类型、线性代数、变换和矩阵、坐标系与框架、以及图形渲染的基本流程。 章节一"Getting Started"引导读者进入图形世界,介绍OpenGL作为常用图形编程工具,帮助理解图形应用程序的构建基础。OpenGL主要涉及3D图形的绘制和渲染,包括点、线和多边形的表示。 在第二章"Linear"部分,作者详细讨论了几何数据类型,如点、向量、坐标向量和基底,这些都是构建3D空间结构的基础。接着,通过介绍向量运算、线性变换和3x3矩阵,读者可以学习如何处理形状和空间中的位置和方向。此外,还探讨了额外的结构,如旋转和尺度,这些都是3D变换的重要组成部分。 第三章转向"Affine"变换,讲解了帧的概念,即坐标系,以及如何通过四元数矩阵来实现平移、旋转和缩放等复合变换。这一章还涵盖了如何将线性变换应用于点,以及单独处理翻译操作,并展示了这些变换如何结合起来构建复杂场景。 第四章"Respect"着重强调帧在图形学中的重要性,讨论了如何处理多个变换以及它们之间的关系。这有助于理解在实际应用中,如动画和游戏开发中,如何管理对象的运动和空间定位。 第五章深入到图形系统中的帧概念,区分世界、对象和视图框架,以及如何通过这些框架进行物体的位置调整、尺度控制和层次组织。此外,通过"HelloWorld3D"示例,读者能实践如何在实际代码中运用所学的知识,从设置坐标和矩阵到绘制基本形状,再到利用顶点着色器进行更高级的图形处理。 《Foundations of 3D Computer Graphics》提供了一条清晰的路径,让读者逐步掌握3D图形设计的基础知识和核心技术,无论是对于初次接触图形学的学生,还是希望提升技能的专业人士,都是不可或缺的参考资料。通过深入理解这些基础知识,读者将能够构建出更加复杂和真实感的3D图形应用。
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