Cg编程指南：实时计算机图形学入门

"CG Tutorial" 本书是一本关于CG编程语言的教程，旨在教授读者如何利用Cg语言控制图形硬件绘制对象的形状、外观和运动。Cg语言将这些属性的程序化控制与现代图形处理器的高性能相结合，为计算机图形学从业者，无论是艺术家还是程序员，提供了前所未有的实时图像生成控制能力。 在书中，作者详细介绍了以下几个核心概念和技术： 1. **第1章：介绍** - **什么是Cg？** 这部分解释了Cg语言的基本概念，它是如何让开发者能够直接影响实时渲染中的图形特性的。 - **顶点、片段和图形管线** 解释了图形渲染的基本过程，包括顶点处理和像素处理，以及在图形硬件中的流程。 - **Cg的历史发展** 回顾了Cg语言的发展历程，以及它在图形技术中的重要性。 - **Cg环境** 介绍了使用Cg编程所需的工作环境和工具。 - **练习与进一步阅读** 提供了一些实践练习和相关资源，帮助读者深入学习。 2. **第2章：最简单的程序** - **简单的顶点程序** 展示了如何编写基本的顶点着色器，用于改变物体的几何形状。 - **编译示例** 教导读者如何将Cg代码编译为可执行的图形程序。 - **简单的片段程序** 引入了片段着色器，用于处理像素级别的颜色和效果。 - **使用示例渲染** 演示如何将自定义的顶点和片段程序应用于实际渲染。 - **练习与进一步阅读** 提供了更多的练习机会和相关资料。 3. **第3章：参数、纹理和表达式** - **参数** 讨论了如何在Cg程序中传递和使用变量来控制效果。 - **纹理采样器** 介绍了如何使用纹理来添加细节和色彩到物体表面。 - **数学表达式** 解释了Cg支持的数学运算和函数，用于创建复杂的计算逻辑。 - **练习与进一步阅读** 帮助读者巩固对纹理和表达式的理解。 4. **第4章：变换** - **坐标系统** 阐述了在3D空间中进行坐标转换的基础知识。 - **理论应用** 实践如何使用矩阵来实现旋转、平移和缩放等变换操作。 - **练习与进一步阅读** 提供了更多关于变换的练习。 5. **第5章：光照** - **光照和光照模型** 讨论了光线如何影响物体外观的理论，以及不同的光照模型。 - **基本的逐顶点光照模型** 如何实现简单的光照计算。 - **逐片段光照** 介绍了更高级的光照处理方法，考虑了表面法线和视角的影响。 - **创建光照函数** 教授如何编写自定义的光照计算代码。 - **扩展基本模型** 探索光照模型的进阶技巧和优化。 - **练习与进一步阅读** 提供了光照编程的实践练习和延伸阅读材料。 6. **第6章：动画** - **时间中的运动** 介绍了如何在时间轴上处理动态效果。 - **脉冲对象** 示例了简单的周期性动画。 - **粒子系统** 介绍了如何使用Cg创建复杂的粒子效果。 - **关键帧插值** 讲解了如何通过关键帧来实现平滑的动画过渡。 通过这六个章节的学习，读者将能够掌握Cg语言的基本用法，理解图形管线的工作原理，实现从简单到复杂的3D图形效果，包括光照、纹理和动画。书中的实例和练习是提升技能和理解的关键，而进一步阅读的推荐则提供了深入研究的途径。