本书深入浅出地介绍了3D游戏开发与计算机图形学所需的数学原理及其应用,并附有PDF文档及C++源代码,适合编程爱好者和技术研究人员学习参考。
《3D游戏与计算机图形学中的数学方法》是一本深入探讨3D游戏开发与计算机图形学之间紧密联系的专业书籍。作者Eric Lengyel在游戏行业和图形学领域具有深厚造诣,通过中英文双语版本详细阐述了在3D游戏制作中不可或缺的数学原理和应用。
在3D游戏开发中,数学是构建虚拟世界的基石。本书首先介绍了基础的线性代数概念,如向量、矩阵和四元数。这些概念对于理解3D空间中的物体位置、方向以及变换至关重要。例如,向量用于表示位置与方向;矩阵则用于进行坐标变换;而四元数解决了旋转时出现的非线性问题,并避免了万向锁现象。
接着,书中详述了几何建模和渲染的基本原理,包括多边形网格、光照模型及纹理映射等。在3D几何中,多边形是构成场景的基础元素;光照模型决定了物体表面的视觉效果;而纹理映射则可以增加真实感,使虚拟世界更加生动。
计算机图形学中的一个重要概念是图形管线,它描述了从3D模型到2D屏幕显示的过程。书中介绍了现代图形处理单元(GPU)的工作原理,并说明如何利用OpenGL或DirectX等图形库进行编程。理解这一过程有助于开发者优化性能并提高渲染效率。
此外,本书还涉及一些高级主题,如摄像机视图空间、投影变换、深度缓冲和碰撞检测。这些概念使我们可以从不同视角观察场景;将3D空间压缩到2D平面上以供渲染;解决多个物体在同一像素位置的遮挡问题以及确保角色与其他物体互动合理。
书中提供的C++源码让读者有机会实践理论知识,通过编写代码实现书中的各种算法和技巧。这不仅加深了对概念的理解,也为实际项目开发提供了参考。
《3D游戏与计算机图形学中的数学方法》是3D游戏开发者和计算机图形学爱好者的宝贵资源。它将抽象的数学概念与实际的游戏开发相结合,帮助读者建立起坚实的理论基础,并具备解决实际问题的能力。通过阅读和学习本书,你可以深入了解3D游戏背后的数学之美,以及如何运用这些知识创造出引人入胜的虚拟世界。