計算機圖形學：三維模型處理算法初步·理論與實現（C#版） 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

　　《計算機圖形學：三維模型處理算法初步·理論與實現（C#版）》特色：
　　1.為新形勢下計算機圖形學教學及從業需要打造。
　　2.精練三維模型處理算法的理論知識，便於入門。
　　3.操作步驟與實現算法對應講解，層次清晰。
　　4.選用C#語言編寫代碼，上手快捷，易於變通。
　　5.可與OpenGL三維渲染並行學習。

內容簡介

　　《計算機圖形學：三維模型處理算法初步·理論與實現（C#版）》為其中的三維模型處理算法初步分冊。
　　主要內容：全書共14章，分彆講述瞭三維模型的數據結構；三維模型的生成；對偶模型；點、邊、麵的添加刪除等三維模型的基本操作；各種三維模型元素的查找；補洞切割算法；三維模型簡化、細分算法；三維模型的幾何、拓撲信息計算；三維模型上的莫斯理論應用；三維模型的分段、文件加載的算法。
　　《計算機圖形學：三維模型處理算法初步·理論與實現（C#版）》特色：1.為新形勢下計算機圖形學教學及從業需要打造。2.精煉三維模型處理算法的理論知識，便於入門。3.操作步驟與實現算法對應講解，層次清晰。4.選用C#語言編寫代碼，上手快捷，易於變通。5.三維模型動畫、渲染算法等課程的基礎，可以和OpenGL編程並行學習。
　　讀者對象：
　　·中高等院校數字媒體技術及軟件工程相關專業學生。
　　·計算機圖形、三維動畫、虛擬現實領域從業人士及愛好者。

內頁插圖

目錄

1 三維模型數據結構
1.1 三維模型簡介
1.2 三維模型的操作
1.3 基於數組的數據結構
1.以麵為中心
2.共享頂點
3.基於麵連接
4.基於邊連接
5.鄰接矩陣
6.角錶
1.4 半邊數據結構
1.5 半邊數據結構代碼
1.模型網格類
2.頂點類
3.半邊類
4.邊類
5.麵類
6.屬性類

2 三維模型的生成
2.1 生成正多邊形/圓
2.2 生成錐體
2.3 生成柱體
2.4 生成球麵
2.5 生成平麵網格
2.6 剋隆

3 對偶模型
3.1 對偶模型構造
3.2 對偶模型算法

4 三維模型的基本操作
4.1 添加一個麵
4.2 刪除一個麵
4.3 刪除一條邊
4.4 刪除一個頂點
4.5 分割一個點
4.6 閤並一條邊
4.7 切換一條邊
4.8 其他基本操作
1.生成噪聲
2.包圍框頂點位置
3.縮放模型
4.移動模型到中心
5.把選中的點分組
6.重新設置序號
7.改變麵的方嚮

5 點邊麵查找
5.1 查找一個頂點的鄰域
1.查找一個頂點的一層鄰域頂點
2.查找一個頂點的一層鄰域邊
3.查找一個頂點的一層鄰域麵
5.2 查找一條邊的鄰域
1.查找一條邊的一層鄰域頂點
2.查找一條邊的一層鄰域邊
3.查找一條邊的一層鄰域麵
5.3 查找一個麵的鄰域
1.查找一個麵的一層鄰域頂點
2.查找一個麵的一層鄰域邊
3.查找一個麵的一層鄰域麵
5.4 查找一組點、邊、麵的一層鄰域
1.查找一組頂點的一層鄰域半邊
2.查找一組頂點的一層鄰域頂點
3.查找一組頂點的一層鄰域邊
4.查找一組頂點的一層鄰域麵
5.查找一組邊的一層鄰域頂點
6.查找一組邊的一層鄰域邊
7.查找一組邊的一層鄰域麵
8.查找一組麵的一層鄰域頂點
9.查找一組麵的一層鄰域邊
10.查找一組麵的一層鄰域麵
5.5 查找一組點、邊、麵的邊界點、邊、麵
1.查找一組頂點的邊界半邊
2.查找一組頂點的邊界頂點
3.查找一組頂點的邊界麵
4.查找一組邊的邊界頂點
5.查找一組邊的邊界邊
6.查找一組邊的邊界麵
7.查找一組麵的邊界頂點
8.查找一組麵的邊界邊
9.查找一組麵的邊界麵
5.6 查找邊界
5.7 查找邊的分割區域

6 補洞切割
6.1 補洞
6.2 沿平麵切割模型
6.3 按三角形麵切割模型
6.4 沿選擇的邊切開模型
6.5 分割模型組件
6.6 分割鈍角

7 三維模型簡化
7.1 頂點聚類
7.2 二次誤差度量算法
1.數學原理
2.算法步驟
3.簡化效果
7.3 元素刪除簡化
1.最小邊長閤並簡化
2.最小麵積簡化
3.最小高斯麯率簡化
7.4 簡化誤差度量
7.5 簡化的記錄

8 三維模型細分
8.1 Loop細分算法
8.2 Modified Butterfly細分算法
8.3 Sqrt3細分算法
8.4 細分算法效果比較

9 5-6-7模型
9.1 頂點的價
9.2 3價到4價
9.3 4價到5價
9.4 麵分裂
9.5 分割
9.6 簡化網格

10 三維模型幾何
10.1 麵積
1.三角形麵的麵積
2.奧若諾伊（Voronoi）麵積
3.混閤麵積
10.2 體積
10.3 麵的法嚮
10.4 頂點的法嚮
1.相同權重法嚮
2.麵積權重法嚮
3.頂角權重法嚮
4.內接球法嚮
5.法嚮對比
10.5 雙麵夾角
10.6 三角形的角度
10.7 麯率
1.麯綫麯率
2.麯麵麯率
3.主麯率
4.高斯麯率
5.平均麯率
10.8 麯率計算
1.平均麯率
2.高斯麯率
3.主麯率方法一
4.主麯率方法二
5.主麯率方法三
6.效果圖

11 三維模型拓撲
11.1 拓撲
11.2 組件數
11.3 虧格
11.4 歐拉公式
1.歐拉示性數
2.效果圖
3.歐拉定理
11.5 高斯-博內定理

12 莫斯理論
12.1 莫斯函數
12.2 關鍵點
12.3 莫斯定理
12.4 莫斯復形
12.5 調和莫斯函數
1.定義
2.代碼
3.效果圖
12.6 莫斯函數應用
1.剪開模型
2.莫斯簡化
3.模型分段

13 三維模型分段算法
13.1 概述
1.優化問題
2.約束條件
3.模型分段屬性
13.2 區域增長算法
1.以點為中心分段
2.以三角形麵為中心分段
13.3 K-Means算法

14 三維模型文件加載
14.1 OBJ格式文件
1.簡述
2.特點
3.結構
4.示例
5.算法步驟
14.2 OFF格式文件
1.簡述
2.結構
3.示例
參考文獻

《計算機圖形學：三維模型處理算法初步·理論與實現（C版）》 內容梗概 本書是一本麵嚮初學者的計算機圖形學教材，聚焦於三維模型處理的核心算法，並結閤C語言進行理論與實現的講解。全書旨在為讀者構建紮實的計算機圖形學基礎，掌握三維模型從生成、錶示、操作到渲染的關鍵技術。 核心章節與內容剖析 第一部分：三維模型基礎 引言： 簡要介紹計算機圖形學的概念、發展曆程及其在現實世界中的廣泛應用，為讀者建立對該領域的初步認識。強調三維模型在現代數字內容創作、遊戲開發、科學可視化等領域不可或缺的地位。 幾何基礎： 嚮量與矩陣： 深入講解嚮量和矩陣的基本運算（加、減、乘、點乘、叉乘等）及其在三維空間中的幾何意義。這是理解後續所有變換的基礎。例如，講解如何使用嚮量錶示空間中的點、方嚮，如何用矩陣進行坐標係轉換、縮放、鏇轉和平移。 坐標係： 詳細闡述世界坐標係、模型坐標係、視圖坐標係和投影坐標係等多種坐標係的概念，以及它們之間的轉換關係。理解坐標係是進行模型定位、觀察和投影的關鍵。 直綫與平麵方程： 介紹在三維空間中錶示直綫和平麵（如參數方程、一般方程）的方法，並探討它們之間的相交、平行等關係。這對於模型裁剪、碰撞檢測等算法至關重要。 三維模型錶示： 多邊形網格（Polygon Mesh）： 這是本書的核心內容之一。詳細講解多邊形網格的構成要素：頂點（Vertices）、邊（Edges）和麵（Faces）。重點介紹不同的網格存儲方式，如獨立的頂點列錶、索引列錶（Index Buffer）、半邊數據結構（Half-Edge Data Structure）等，並分析它們的優缺點。 麯麵模型： 簡要介紹 NURBS（非均勻有理B樣條）和細分麯麵等更高級的模型錶示方法，使其能夠錶示光滑的麯麵，而不僅僅是多邊形逼近。 體素（Voxel）： 介紹基於體素的三維模型錶示方式，以及其在醫學成像、科學模擬等領域的應用。 第二部分：三維模型變換與操作 幾何變換： 平移、鏇轉、縮放： 詳細講解這三種最基本的幾何變換的原理，以及如何通過矩陣運算實現。演示如何組閤這些變換以實現更復雜的模型運動。 仿射變換與透視變換： 區分仿射變換（保持平行性）和透視變換（模擬人眼觀察視角），並講解透視投影的原理，這是實現真實感三維場景的關鍵。 模型編輯與處理： 頂點操作： 講解如何直接修改頂點坐標來實現模型的變形，如拉伸、彎麯等。 網格細分與簡化： 介紹提高模型細節（細分）和減少模型復雜度（簡化）的算法，這對於優化渲染性能和適應不同硬件能力至關重要。 布爾運算： 講解如何對兩個模型進行並集、交集、差集等布爾運算，用於創建復雜模型。 法綫計算： 講解如何計算模型錶麵的法綫嚮量，這對於光照計算和錶麵著色至關重要。 第三部分：三維模型渲染 光照模型： 錶麵反射模型： 介紹簡單的光照模型，如環境光、漫反射光和鏡麵反射光，以及Phong、Blinn-Phong等經典的光照方程。 材質屬性： 講解顔色、紋理、反射率、透明度等材質屬性如何影響光照效果。 著色技術： 頂點著色與像素著色： 介紹兩種主要的著色方法，理解其在GPU上的執行流程。 紋理映射： 講解如何將二維紋理圖像應用到三維模型錶麵，極大地豐富模型的視覺錶現力。介紹紋理坐標的生成與應用。 投影與裁剪： 投影變換（正交投影與透視投影）： 詳細講解如何將三維場景投影到二維屏幕上，實現從三維到二維的映射。 視錐體裁剪（Clipping）： 介紹如何剔除位於視錐體之外的模型部分，避免不必要的計算。 深度排序與消隱： 畫傢算法與Z-Buffer算法： 講解如何解決三維場景中物體遮擋的問題，確保物體按照正確的順序繪製。 C實現與示例： 圖形API接口： 介紹如何在C中使用DirectX（通過SharpDX或DirectX.NET）或OpenGL（通過OpenTK）等圖形API進行三維渲染。 模型加載與顯示： 提供加載常見三維模型格式（如OBJ、FBX）的示例代碼。 交互式三維場景： 演示如何創建簡單的交互式三維場景，允許用戶鏇轉、縮放模型，並觀察光照和材質的變化。 算法的C實現： 針對書中介紹的各種三維模型處理算法，提供清晰、可運行的C代碼實現，並配以詳細的注釋和說明。 第四部分：進階主題（初步介紹） 高級著色： 簡要提及基於物理的渲染（PBR）等現代渲染技術。 陰影生成： 介紹陰影映射等生成逼真陰影的技術。 後期處理： 講解後期處理技術，如屏幕空間抗鋸齒、景深、運動模糊等，用於增強渲染效果。 學習目標與讀者定位 本書適閤以下讀者： 計算機科學與技術、軟件工程等專業的學生： 為學習計算機圖形學、遊戲開發、計算機視覺等相關課程奠定堅實基礎。 遊戲開發者、3D藝術傢、VR/AR開發者： 深入理解三維模型處理的底層原理，提升開發效率和作品質量。 對三維圖形技術感興趣的初學者： 希望係統學習三維模型處理的核心算法，並動手實踐。 學習方法建議 本書強調理論與實踐相結閤，建議讀者在學習理論知識的同時，積極動手實踐書中的C代碼示例。通過修改代碼、嘗試不同的參數，可以更深入地理解算法的原理和效果。同時，鼓勵讀者查閱相關資料，擴展知識麵。 本書特色 理論與實踐並重： 深入淺齣地講解算法原理，並提供可以直接運行的C代碼實現。 循序漸進： 從基礎的幾何概念到復雜的三維模型處理技術，內容組織閤理，易於理解。 C語言為載體： 采用流行的C語言進行實現，方便廣大.NET開發者學習和應用。 初步入門： 聚焦於三維模型處理的基礎算法，避免瞭過於復雜的數學推導和晦澀的概念，適閤初學者。 通過本書的學習，讀者將能夠掌握三維模型處理的核心技術，為進一步深入研究計算機圖形學的其他領域打下堅實的基礎。