關(guān)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)習(xí)注意：
本文盡量避免理論化的描述，試圖用最通俗的語言介紹一下計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)習(xí)，以及一些參考書目和網(wǎng)絡(luò)資源；
本文不涉及對(duì)概念的定義，以免陷入學(xué)術(shù)討論之中
本文是作者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的體會(huì)，如果有不同的意見，請(qǐng)不要攻擊和漫罵
本文合適的題目應(yīng)當(dāng)是:白話說學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)？
1．?引言
什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)？?本文盡量避免給它做嚴(yán)格的定義，但是通常來說，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是數(shù)字圖象處理的逆過程，這只是一個(gè)不確切的定義，后面我們會(huì)看到，實(shí)際上，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖象處理和計(jì)算機(jī)視覺在很多地方的區(qū)別不是非常清晰的，很多概念是相通的。
計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是用計(jì)算機(jī)來畫東西的學(xué)科，數(shù)字圖象處理是把外界獲得的圖象用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的學(xué)科。在法國(guó)，圖形圖象是一門課程。
如何學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)呢？除了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)以外，你還需要有以下的知識(shí)，你懂的越多，當(dāng)然做的越好。
*?英語，?你一定要把英語學(xué)好，如果你想學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的話，盡量看英文的書籍和資料
*?數(shù)學(xué)，?計(jì)算機(jī)圖形學(xué)里面的數(shù)學(xué)用的比較多，，我們可以列舉一些常用的：
高等數(shù)學(xué)，數(shù)值分析，微分幾何，拓?fù)洌怕剩?插值理論，（偏）微分方程…
*?物理，?如果你要進(jìn)行基于物理的建模，一些物理理論是要學(xué)習(xí)的：
力學(xué)（運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)，流體力學(xué)…），光學(xué)，有限元…
*?編程語言：?C或C++是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)最通用的‘普通話’，
*?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：?你需要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述你的圖形對(duì)象，除了通用的鏈表、樹等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)外，圖形學(xué)還有自己特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
*?其他類別：?有的時(shí)候你需要其他學(xué)科的知識(shí)，根據(jù)你的需要去學(xué)習(xí)吧
上面列舉的不是你必須學(xué)習(xí)的東西，而是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)可能會(huì)用到的東西，一定要記住，不要指望通過一本教材就學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，它比你想象的要復(fù)雜的多。
2．?圖形學(xué)的問題
每個(gè)學(xué)科都有自己學(xué)科的特定問題，圖形學(xué)要解決的是如何畫出圖來，得到需要的效果，當(dāng)然這是圖形學(xué)最大的一個(gè)問題。
在開始學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的時(shí)候，找一本簡(jiǎn)單的書看，對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有個(gè)大概的認(rèn)識(shí)，你就可以開始圖形學(xué)之旅了：
OpenGL?Programming?Guide:?The?Official?Guide?to?Learning?OpenGL,?Version?1.4,?Fourth?Edition
OpenGL?SuperBible?(3rd?Edition)?
是比較好的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的入門教材，在練中去學(xué)，一開始就去啃
Foley的
Computer?Graphics:?Principles?and?Practice,?Second?Edition?in?C?
不是好主意，會(huì)看的一頭霧水，一本什么都講的書的結(jié)果往往是什么都沒講清楚。
當(dāng)你把OpenGL的基本內(nèi)容掌握之后，你對(duì)圖形學(xué)就有了大概的了解了
那么下面你可以來學(xué)習(xí)一下計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，下面的書比較適合
Joseph?O'Rourke?的Computational?Geometry?in?C，書里面有C的源代碼，講述簡(jiǎn)單，清晰，適合程序員學(xué)習(xí)
總的來說，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)涉及到2大部分：建模和渲染
2.1建模
你想畫一個(gè)東西，首先要有它的幾何模型，那么這個(gè)幾何模型從什么地方來呢？下面的書很不錯(cuò)的：
Gerald?Farin?的Curves?and?Surfaces?for?CAGD:?A?Practical?Guide
這本書就有一點(diǎn)的難度了，呵呵，要努力看啊
這本書算是CAGD?(計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì))的經(jīng)典圖書，CAGD方面的全貌，還有2本很好的講述曲面的書Bezier和Nurbs的書
Les?A.?Piegl,?Wayne?Tiller?的The?Nurbs?Book?
書里面有NURBS曲線、曲面的程序偽代碼，很容易改成C的，書講的通俗、易懂，但是你要有耐心看的：）
曲線與曲面的數(shù)學(xué)
這本書是法國(guó)人寫的中文翻譯版，里面還有Bezie本人寫的序J，翻譯的很不錯(cuò)的，看了你就掌握Bezier曲面技術(shù)了
//另外一些你想知道的事情：其他的造型方式-開始
注意：在后面會(huì)有這樣的章節(jié)，標(biāo)明
//另外一些你想知道的事情：其他的造型方式-開始
//另外一些你想知道的事情：其他的造型方式-結(jié)束
里面是我認(rèn)為的一些高級(jí)話題，跳過他們不影響你學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，但是要學(xué)好就要注意了，呵呵
還有其他的一些造型技術(shù)，比如：
隱式曲面(Implicit?Surface)的造型：
就是用函數(shù)形式為F(?x?,y?,z?)?=?0的曲面進(jìn)行造型，這樣的造型技術(shù)適合描述動(dòng)物器官一樣的肉乎乎的東西，有2本書推薦大家
Jules?Bloomenthal編輯的Introduction?to?Implicit?Surfaces，是一本專著，講述了Implicit?Surface建模型(Modeling)，面片化(Polygonization)，渲染(Rendering)的問題
Luiz?Velho?的?Implicit?Objects?Computer?Graphics?也是一本專著，講述個(gè)更新的一些進(jìn)展
細(xì)分曲面（Subdivision?Surface）造型
當(dāng)用NURBS做造型的時(shí)候，曲面拼接是復(fù)雜的問題，在動(dòng)畫的時(shí)候，可能產(chǎn)生撕裂或者褶皺，Subdivision?Surface用來解決這個(gè)問題
Joe?Warren的Subdivision?Methods?for?Geometric?Design:?A?Constructive?Approach就是這方面的專著
從實(shí)際物體中得到造型，現(xiàn)在的技術(shù)可以用三維掃描儀得到物體表面的點(diǎn)，然后根據(jù)這些點(diǎn)把物體的表面計(jì)算出來，稱為重建(Reconstruction)，因?yàn)檫@些技術(shù)之在文章中論述，所以我們省略對(duì)它的描述
//另外一些你想知道的事情：其他的造型方式-結(jié)束
下面還是一個(gè)高級(jí)話題：）
//另外一些你想知道的事情：光有造型是不夠的！-開始
在你的幾何模型做好之后，有一些問題需要對(duì)這個(gè)模型進(jìn)一步處理，得到適合的模型，當(dāng)面片很多的時(shí)候，或者模型很復(fù)雜的時(shí)候，需要對(duì)幾何模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，才可以滿足一些實(shí)時(shí)繪制的需要，這個(gè)技術(shù)叫做層次細(xì)節(jié)（LOD-Level?of?Detail）。下面的書就是講這個(gè)的：
David?Luebke編著的?Level?of?Detail?for?3D?Graphics
//另外一些你想知道的事情：光有造型是不夠的！-結(jié)束
2.2渲染
有了模型，怎么把這個(gè)幾何模型畫出來呢？這個(gè)步驟就是渲染啦
如果你看了上面的OpenGL的書，那么你就知道一些渲染的知識(shí)了，但是別高興的太早，OpenGL使用的是局部光照模型（Local?Illumination?Model），不要被這個(gè)詞嚇住了
Local?illumination?Model指的是在做渲染的時(shí)候只考慮光源和物體之間的相互作用，不考慮物體和物體之間的影響，所以O(shè)penGL不支持陰影，一個(gè)（半）透明物體的效果..，這些需要考慮物體之間的影響才可以實(shí)現(xiàn)。
//另外一些你想知道的事情：OpenGL可以實(shí)現(xiàn)陰影-開始
OpenGL本身不支持，但是通過一些方法可以實(shí)現(xiàn)的：），用Google搜索一下
Shadow?Volume,?OpenGL就找到答案啦
//另外一些你想知道的事情：OpenGL可以實(shí)現(xiàn)陰影-結(jié)束
Global?Illumination?Model?這類模型考慮的就比較全啦。現(xiàn)在關(guān)于Global?Illumination的技術(shù)有3大類，具體的技術(shù)就不在這里介紹了，如果想了解，可以聯(lián)系我，大家一起討論：
光線追蹤(Ray?Tracing)
關(guān)于Ray?Tracing的好書有2本：
Andrew?Glassner?的An?Introduction?to?Ray?tracing?
Glasser是圖形界的名人，這本書也是Ray?Tracing的經(jīng)典
R.?Keith?Morley,?Peter?Shirley?的Realistic?Ray?Tracing,?Second?Edition
這本書第一版是偽代碼，第二版是C代碼。它的結(jié)構(gòu)不是很清楚，虎頭蛇尾的感覺。
輻射度(Radiosity)
關(guān)于Radiosity的好書有4本：
Michael?Cohen?的Radiosity?and?Realistic?Image?Synthesis?，?Cohen獲得SIGGRAPH?1998計(jì)算機(jī)圖形學(xué)成就獎(jiǎng)，他把Radiosity變成實(shí)際可用，現(xiàn)在Cohen在MSR圖形
http://research.microsoft.com/~cohen/CohenSmallBW2.jpgFrancois?X.?Sillion的Radiosity?and?Global?Illumination?，?Sillion是法國(guó)人，他的主要研究方向是Radiosity，這本書寫的很不錯(cuò)的，非常清晰
Philip?Dutre?的新書Advanced?Global?Illumination?，看起來還不錯(cuò)，剛拿到手，還沒看，呵呵，所以不好評(píng)價(jià)
Ian?Ashdown的Radiosity:?A?Programmer's?Perspective?
有源代碼的書啊！！?就憑這個(gè)，得給5*****
Photon?mapping
這個(gè)我也不知道怎么翻譯，呵呵。這個(gè)技術(shù)出現(xiàn)的比較晚，一本好書！
Henrik?Wann?Jensen的Realistic?Image?Synthesis?Using?Photon?Mapping
Henrik?Wann?Jensen是Photon?mapping技術(shù)的發(fā)明者
3.3這些也是圖形學(xué)嗎？?圖形和圖象的區(qū)別模糊了：（
除了上面講的‘經(jīng)典’的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，還有下面的一些東西，它們也叫計(jì)算機(jī)圖形學(xué)嗎？是的！！！
3.3.1非真實(shí)性圖形學(xué)（Non-Photorealistic?Graphics）
真實(shí)性不是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的唯一要求，比如：你給我畫一個(gè)卡通效果的圖出來，或者我要用計(jì)算機(jī)畫水彩畫怎么辦？或者：把圖象用文字拼出來怎么做？，解決這些問題要用到非真實(shí)性圖形學(xué)，?好書繼續(xù)推薦！！！
Bruce?Gooch,?Amy?Ashurst?Gooch的?Non-Photorealistic?Rendering?
3.3.2體圖形學(xué)(Volume?Graphics)
用CT機(jī)做很多切片（比如頭骨），那么能通過這些切片得到3D的頭骨嗎？Volume?Graphics就是解決這樣的問題的
Min?Chen?編著的Volume?Graphics?
上面的2個(gè)圖形學(xué)技術(shù)就和圖象的界限不明顯了，實(shí)際上他們是圖形圖象的綜合
4?.還有其他的書嗎？
還有一些好書啊，呵呵，好書看不完的：），繼續(xù)放送：
Graphics?Gems?I?~?V，一大幫子人寫的書，包括研究人員，程序員…
有計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編程技巧
Tomas?Akenine-Moller?等人編著的Real-Time?Rendering?(2nd?Edition)?
許多最新的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)進(jìn)展
David?Ebert等人的Texturing?&?Modeling:?A?Procedural?Approach,?Third?Edition?
講述如何通過程序?qū)崿F(xiàn)紋理、山、地形等圖形學(xué)要素
F.?Kenton?Musgrave號(hào)稱分形狂(Fractal?Mania)
Ken?Perlin就是Perlin噪聲的發(fā)明者，用過3d軟件的人對(duì)Perlin?Noise不會(huì)陌生的
關(guān)于圖形學(xué)的特定對(duì)象，有特定的專題圖書，
Evan?Pipho?Focus?On?3D?Models,對(duì)于圖形學(xué)的常用模型格式，進(jìn)行了講解
Trent?Polack的?Focus?On?3D?Terrain?Programming?，講地形的
Donald?H.?House?的Cloth?Modeling?and?Animation?，講布料的
Nik?Lever的Real-time?3D?Character?Animation?with?Visual?C++?，講角色動(dòng)畫的
……
還有：）
Richard?Parent的?Computer?Animation:?Algorithms?and?Techniques，當(dāng)然是講動(dòng)畫的啦，呵呵。
David?H.?Eberly的3D?Game?Engine?Design?:?A?Practical?Approach?to?Real-Time?Computer?Graphics?，有代碼的啊！呵呵：）
最后，沒事情的時(shí)候，看看下面的書吧
Alan?H.?Watt，?3D?Computer?Graphics?(3rd?Edition)?
James?D.?Foley等人的?Computer?Graphics:?Principles?and?Practice?in?C?(2nd?Edition)?，這本圣經(jīng)沒事的時(shí)候再看吧，呵呵
累了：（?不說了，上面的書差不多了，還有一些shader的書，我不了解，以后會(huì)補(bǔ)上的：）
5.從哪里找到這些書啊？還有什么資源啊？
我保證，上面的書在www.amazon.com?都可以買到：）?別打我
那好，大部分的書在國(guó)家圖書館可以復(fù)印到，北京的兄弟有福啦，3年前的書借出來復(fù)印，1角/頁，但是新書要早圖書館里復(fù)印，5~6角/頁，還是比Amazon便宜啊，呵呵。
不行大家就到國(guó)外買，合買吧，還負(fù)擔(dān)的起。
我對(duì)DirectX不了解，所以沒有涉及關(guān)于DirectX的內(nèi)容：）