內容大鋼
電腦圖形學是研究真實或虛擬物體在電腦中的圖形表示及交互的一門學科，在工業製造、影視製作、娛樂遊戲、電腦模擬等領域有著廣泛的應用。隨著雲計算、虛擬/增強現實、生成式人工智慧等新一代信息技術的發展，電腦圖形學的理論和方法不斷充實與更新，尤其近年來以神經輻射場、三維高斯潑濺等為代表的神經繪製，以及以神經隱式表示為代表的深度幾何學習和建模，大有以神經繪製流水線變革傳統圖形繪製流水線的發展趨勢，加之大模型技術的發展和引入，對電腦圖形學建模、繪製、動畫等內容都有大幅的更新和擴展，且已經廣泛應用到大量的科學和工程領域，成為現代電腦應用中不可缺少的重要分支。
本書不僅涵蓋了傳統電腦圖形的幾何建模、真實感繪製、電腦動畫等內容，而且包括了數字幾何處理、非真實感繪製、基於圖形的影像處理、計算攝像、GPU圖形計算等圖形學的新進展。作為本書的一大特色，不少章節的內容都來源於近二十年電腦圖形學方向的高水平論文和產業界的頂尖技術。此外，本書中列舉了很多的例題，並在書中給出了一些代表性演算法關鍵步驟的偽代碼，相應的源代碼也提供了網路下載。
本書可以作為電腦、人工智慧等學科相關方向高年級本科生和研究生「電腦圖形學」課程教材，電腦圖形學相關方向的科研工作者和工業界技術人員的參考用書，部分章節也可以選擇作為電腦、人工智慧等相關專業「電腦圖形學」教材內容。
目錄
第1章 引言
1.1 電腦圖形學的概念
1.2 電腦圖形學的發展
1.2.1 20世紀60年代
1.2.2 20世紀70年代
1.2.3 20世紀80年代
1.2.4 20世紀90年代
1.2.5 21世紀00年代
1.2.6 21世紀10年代
1.2.7 21世紀20年代
1.3 電腦圖形學與其他學科的關係
1.4 電腦圖形學的應用
1.5 小結
思考題
第2章 基礎知識
2.1 圖形的顯示
2.2 幾何變換
2.2.1 模型變換
2.2.2 視點變換
2.2.3 投影變換
2.2.4 窗口變換
2.3 光柵化處理
2.3.1 簡單圖元生成
2.3.2 多邊形填充
2.3.3 剔除
2.3.4 可見性判斷
2.4 可微繪製
2.4.1 基本原理
2.4.2 繪製流水線
2.5 圖形硬體
2.5.1 顯卡及GPU
2.5.2 GPU上的圖形處理
2.6 小結
思考題
第3章 幾何建模
3.1 數學基礎
3.1.1 幾何形狀的數學形式
3.1.2 幾何性質
3.1.3 建模工具
3.2 自由曲線/曲面建模
3.2.1 平面三次多項式曲線
3.2.2 B?zier曲線/曲面
3.2.3 B樣條曲線/曲面
3.3 細分曲面建模
3.3.1 Catmull-Clark細分曲面
3.3.2 Doo-Sabin細分曲面
3.3.3 Loop細分曲面
3.3.4 Butterfly細分曲面
3.4 三維重建
3.4.1 被動式與主動式建模
3.4.2 基於圖像的三維重建
3.4.3 視覺同時定位與地圖構建
3.4.4 基於激光測距的三維重建
3.4.5 基於Kinect的三維重建
3.5 幾何數據結構
3.5.1 構造實體幾何模型
3.5.2 邊界模型
3.5.3 體素模型
3.6 小結
思考題
第4章 數字幾何處理
4.1 幾何基礎
4.1.1 幾何模型
4.1.2 幾何性質
4.1.3 三維幾何的深度學習
……
第5章 真實感繪製
第6章 非真實感繪製
第7章 基於圖形的影像處理
第8章 計算攝像
第9章 電腦動畫
第10章 基於GPU的圖形計算
附錄A 圖形流水線中的幾何變換推導
附錄B 拉普拉斯方程組的最小二乘最優化求解
參考文獻
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