计算机图形学：三维模型处理算法初步·理论与实现（C#版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

编辑推荐

　　《计算机图形学：三维模型处理算法初步·理论与实现（C#版）》特色：
　　1.为新形势下计算机图形学教学及从业需要打造。
　　2.精练三维模型处理算法的理论知识，便于入门。
　　3.操作步骤与实现算法对应讲解，层次清晰。
　　4.选用C#语言编写代码，上手快捷，易于变通。
　　5.可与OpenGL三维渲染并行学习。

内容简介

　　《计算机图形学：三维模型处理算法初步·理论与实现（C#版）》为其中的三维模型处理算法初步分册。
　　主要内容：全书共14章，分别讲述了三维模型的数据结构；三维模型的生成；对偶模型；点、边、面的添加删除等三维模型的基本操作；各种三维模型元素的查找；补洞切割算法；三维模型简化、细分算法；三维模型的几何、拓扑信息计算；三维模型上的莫斯理论应用；三维模型的分段、文件加载的算法。
　　《计算机图形学：三维模型处理算法初步·理论与实现（C#版）》特色：1.为新形势下计算机图形学教学及从业需要打造。2.精炼三维模型处理算法的理论知识，便于入门。3.操作步骤与实现算法对应讲解，层次清晰。4.选用C#语言编写代码，上手快捷，易于变通。5.三维模型动画、渲染算法等课程的基础，可以和OpenGL编程并行学习。
　　读者对象：
　　·中高等院校数字媒体技术及软件工程相关专业学生。
　　·计算机图形、三维动画、虚拟现实领域从业人士及爱好者。

内页插图

目录

1 三维模型数据结构
1.1 三维模型简介
1.2 三维模型的操作
1.3 基于数组的数据结构
1.以面为中心
2.共享顶点
3.基于面连接
4.基于边连接
5.邻接矩阵
6.角表
1.4 半边数据结构
1.5 半边数据结构代码
1.模型网格类
2.顶点类
3.半边类
4.边类
5.面类
6.属性类

2 三维模型的生成
2.1 生成正多边形/圆
2.2 生成锥体
2.3 生成柱体
2.4 生成球面
2.5 生成平面网格
2.6 克隆

3 对偶模型
3.1 对偶模型构造
3.2 对偶模型算法

4 三维模型的基本操作
4.1 添加一个面
4.2 删除一个面
4.3 删除一条边
4.4 删除一个顶点
4.5 分割一个点
4.6 合并一条边
4.7 切换一条边
4.8 其他基本操作
1.生成噪声
2.包围框顶点位置
3.缩放模型
4.移动模型到中心
5.把选中的点分组
6.重新设置序号
7.改变面的方向

5 点边面查找
5.1 查找一个顶点的邻域
1.查找一个顶点的一层邻域顶点
2.查找一个顶点的一层邻域边
3.查找一个顶点的一层邻域面
5.2 查找一条边的邻域
1.查找一条边的一层邻域顶点
2.查找一条边的一层邻域边
3.查找一条边的一层邻域面
5.3 查找一个面的邻域
1.查找一个面的一层邻域顶点
2.查找一个面的一层邻域边
3.查找一个面的一层邻域面
5.4 查找一组点、边、面的一层邻域
1.查找一组顶点的一层邻域半边
2.查找一组顶点的一层邻域顶点
3.查找一组顶点的一层邻域边
4.查找一组顶点的一层邻域面
5.查找一组边的一层邻域顶点
6.查找一组边的一层邻域边
7.查找一组边的一层邻域面
8.查找一组面的一层邻域顶点
9.查找一组面的一层邻域边
10.查找一组面的一层邻域面
5.5 查找一组点、边、面的边界点、边、面
1.查找一组顶点的边界半边
2.查找一组顶点的边界顶点
3.查找一组顶点的边界面
4.查找一组边的边界顶点
5.查找一组边的边界边
6.查找一组边的边界面
7.查找一组面的边界顶点
8.查找一组面的边界边
9.查找一组面的边界面
5.6 查找边界
5.7 查找边的分割区域

6 补洞切割
6.1 补洞
6.2 沿平面切割模型
6.3 按三角形面切割模型
6.4 沿选择的边切开模型
6.5 分割模型组件
6.6 分割钝角

7 三维模型简化
7.1 顶点聚类
7.2 二次误差度量算法
1.数学原理
2.算法步骤
3.简化效果
7.3 元素删除简化
1.最小边长合并简化
2.最小面积简化
3.最小高斯曲率简化
7.4 简化误差度量
7.5 简化的记录

8 三维模型细分
8.1 Loop细分算法
8.2 Modified Butterfly细分算法
8.3 Sqrt3细分算法
8.4 细分算法效果比较

9 5-6-7模型
9.1 顶点的价
9.2 3价到4价
9.3 4价到5价
9.4 面分裂
9.5 分割
9.6 简化网格

10 三维模型几何
10.1 面积
1.三角形面的面积
2.奥若诺伊（Voronoi）面积
3.混合面积
10.2 体积
10.3 面的法向
10.4 顶点的法向
1.相同权重法向
2.面积权重法向
3.顶角权重法向
4.内接球法向
5.法向对比
10.5 双面夹角
10.6 三角形的角度
10.7 曲率
1.曲线曲率
2.曲面曲率
3.主曲率
4.高斯曲率
5.平均曲率
10.8 曲率计算
1.平均曲率
2.高斯曲率
3.主曲率方法一
4.主曲率方法二
5.主曲率方法三
6.效果图

11 三维模型拓扑
11.1 拓扑
11.2 组件数
11.3 亏格
11.4 欧拉公式
1.欧拉示性数
2.效果图
3.欧拉定理
11.5 高斯-博内定理

12 莫斯理论
12.1 莫斯函数
12.2 关键点
12.3 莫斯定理
12.4 莫斯复形
12.5 调和莫斯函数
1.定义
2.代码
3.效果图
12.6 莫斯函数应用
1.剪开模型
2.莫斯简化
3.模型分段

13 三维模型分段算法
13.1 概述
1.优化问题
2.约束条件
3.模型分段属性
13.2 区域增长算法
1.以点为中心分段
2.以三角形面为中心分段
13.3 K-Means算法

14 三维模型文件加载
14.1 OBJ格式文件
1.简述
2.特点
3.结构
4.示例
5.算法步骤
14.2 OFF格式文件
1.简述
2.结构
3.示例
参考文献

《计算机图形学：三维模型处理算法初步·理论与实现（C版）》 内容梗概 本书是一本面向初学者的计算机图形学教材，聚焦于三维模型处理的核心算法，并结合C语言进行理论与实现的讲解。全书旨在为读者构建扎实的计算机图形学基础，掌握三维模型从生成、表示、操作到渲染的关键技术。 核心章节与内容剖析 第一部分：三维模型基础 引言： 简要介绍计算机图形学的概念、发展历程及其在现实世界中的广泛应用，为读者建立对该领域的初步认识。强调三维模型在现代数字内容创作、游戏开发、科学可视化等领域不可或缺的地位。 几何基础： 向量与矩阵： 深入讲解向量和矩阵的基本运算（加、减、乘、点乘、叉乘等）及其在三维空间中的几何意义。这是理解后续所有变换的基础。例如，讲解如何使用向量表示空间中的点、方向，如何用矩阵进行坐标系转换、缩放、旋转和平移。 坐标系： 详细阐述世界坐标系、模型坐标系、视图坐标系和投影坐标系等多种坐标系的概念，以及它们之间的转换关系。理解坐标系是进行模型定位、观察和投影的关键。 直线与平面方程： 介绍在三维空间中表示直线和平面（如参数方程、一般方程）的方法，并探讨它们之间的相交、平行等关系。这对于模型裁剪、碰撞检测等算法至关重要。 三维模型表示： 多边形网格（Polygon Mesh）： 这是本书的核心内容之一。详细讲解多边形网格的构成要素：顶点（Vertices）、边（Edges）和面（Faces）。重点介绍不同的网格存储方式，如独立的顶点列表、索引列表（Index Buffer）、半边数据结构（Half-Edge Data Structure）等，并分析它们的优缺点。 曲面模型： 简要介绍 NURBS（非均匀有理B样条）和细分曲面等更高级的模型表示方法，使其能够表示光滑的曲面，而不仅仅是多边形逼近。 体素（Voxel）： 介绍基于体素的三维模型表示方式，以及其在医学成像、科学模拟等领域的应用。 第二部分：三维模型变换与操作 几何变换： 平移、旋转、缩放： 详细讲解这三种最基本的几何变换的原理，以及如何通过矩阵运算实现。演示如何组合这些变换以实现更复杂的模型运动。 仿射变换与透视变换： 区分仿射变换（保持平行性）和透视变换（模拟人眼观察视角），并讲解透视投影的原理，这是实现真实感三维场景的关键。 模型编辑与处理： 顶点操作： 讲解如何直接修改顶点坐标来实现模型的变形，如拉伸、弯曲等。 网格细分与简化： 介绍提高模型细节（细分）和减少模型复杂度（简化）的算法，这对于优化渲染性能和适应不同硬件能力至关重要。 布尔运算： 讲解如何对两个模型进行并集、交集、差集等布尔运算，用于创建复杂模型。 法线计算： 讲解如何计算模型表面的法线向量，这对于光照计算和表面着色至关重要。 第三部分：三维模型渲染 光照模型： 表面反射模型： 介绍简单的光照模型，如环境光、漫反射光和镜面反射光，以及Phong、Blinn-Phong等经典的光照方程。 材质属性： 讲解颜色、纹理、反射率、透明度等材质属性如何影响光照效果。 着色技术： 顶点着色与像素着色： 介绍两种主要的着色方法，理解其在GPU上的执行流程。 纹理映射： 讲解如何将二维纹理图像应用到三维模型表面，极大地丰富模型的视觉表现力。介绍纹理坐标的生成与应用。 投影与裁剪： 投影变换（正交投影与透视投影）： 详细讲解如何将三维场景投影到二维屏幕上，实现从三维到二维的映射。 视锥体裁剪（Clipping）： 介绍如何剔除位于视锥体之外的模型部分，避免不必要的计算。 深度排序与消隐： 画家算法与Z-Buffer算法： 讲解如何解决三维场景中物体遮挡的问题，确保物体按照正确的顺序绘制。 C实现与示例： 图形API接口： 介绍如何在C中使用DirectX（通过SharpDX或DirectX.NET）或OpenGL（通过OpenTK）等图形API进行三维渲染。 模型加载与显示： 提供加载常见三维模型格式（如OBJ、FBX）的示例代码。 交互式三维场景： 演示如何创建简单的交互式三维场景，允许用户旋转、缩放模型，并观察光照和材质的变化。 算法的C实现： 针对书中介绍的各种三维模型处理算法，提供清晰、可运行的C代码实现，并配以详细的注释和说明。 第四部分：进阶主题（初步介绍） 高级着色： 简要提及基于物理的渲染（PBR）等现代渲染技术。 阴影生成： 介绍阴影映射等生成逼真阴影的技术。 后期处理： 讲解后期处理技术，如屏幕空间抗锯齿、景深、运动模糊等，用于增强渲染效果。 学习目标与读者定位 本书适合以下读者： 计算机科学与技术、软件工程等专业的学生： 为学习计算机图形学、游戏开发、计算机视觉等相关课程奠定坚实基础。 游戏开发者、3D艺术家、VR/AR开发者： 深入理解三维模型处理的底层原理，提升开发效率和作品质量。 对三维图形技术感兴趣的初学者： 希望系统学习三维模型处理的核心算法，并动手实践。 学习方法建议 本书强调理论与实践相结合，建议读者在学习理论知识的同时，积极动手实践书中的C代码示例。通过修改代码、尝试不同的参数，可以更深入地理解算法的原理和效果。同时，鼓励读者查阅相关资料，扩展知识面。 本书特色 理论与实践并重： 深入浅出地讲解算法原理，并提供可以直接运行的C代码实现。 循序渐进： 从基础的几何概念到复杂的三维模型处理技术，内容组织合理，易于理解。 C语言为载体： 采用流行的C语言进行实现，方便广大.NET开发者学习和应用。 初步入门： 聚焦于三维模型处理的基础算法，避免了过于复杂的数学推导和晦涩的概念，适合初学者。 通过本书的学习，读者将能够掌握三维模型处理的核心技术，为进一步深入研究计算机图形学的其他领域打下坚实的基础。