《计算机图形学基础》《Fundamentals of Computer Graphics》 “虎书” 目录标准术语中译版-酒店常州论坛

《计算机图形学基础》（虎书）目录标准术语中译版

（注：本译法完全遵循国内计算机图形学领域官方学术术语与经典教材通用译法，对应英文原版为业内经典的《Fundamentals of Computer Graphics》，俗称“虎书”）

英文原文	标准中译	页码
Preface	前言	xi
Acknowledgments	致谢	xiii
Authors	作者	xv
1 Introduction	第1章绪论	1
1.1 Graphics Areas	1.1 图形学核心领域	2
1.2 Major Applications	1.2 图形学主要应用	3
1.3 Graphics APIs	1.3 图形应用程序接口（图形API）	4
1.4 Graphics Pipeline	1.4 图形管线	4
1.5 Numerical Issues	1.5 数值计算问题	5
1.6 Efficiency	1.6 运行效率	7
1.7 Designing and Coding Graphics Programs	1.7 图形程序的设计与编码	8
2 Miscellaneous Math	第2章图形学数学基础	13
2.1 Sets and Mappings	2.1 集合与映射	13
2.2 Solving Quadratic Equations	2.2 二次方程求解	17
2.3 Trigonometry	2.3 三角学	18
2.4 Vectors	2.4 向量	21
2.5 Integration	2.5 积分	31
2.6 Density Functions	2.6 密度函数	33
2.7 Curves and Surfaces	2.7 曲线与曲面	34
2.8 Linear Interpolation	2.8 线性插值	49
2.9 Triangles	2.9 三角形	49
2.10 Discrete probability	2.10 离散概率	54
2.11 Continuous probability	2.11 连续概率	56
2.12 Monte Carlo Integration	2.12 蒙特卡洛积分	57
3 Raster Images	第3章光栅图像	63
3.1 Raster Devices	3.1 光栅设备	64
3.2 Images, Pixels, and Geometry	3.2 图像、像素与几何关系	69
3.3 RGB Color	3.3 RGB色彩模型	74
3.4 Alpha Compositing	3.4 Alpha合成	75
4 Ray Tracing	第4章光线追踪	79
4.1 The Basic Ray-Tracing Algorithm	4.1 基础光线追踪算法	80
4.2 Perspective	4.2 透视原理	81
4.3 Computing Viewing Rays	4.3 观察光线的生成与计算	82
4.4 Ray-Object Intersection	4.4 光线-物体求交	86
4.5 Shading	4.5 着色计算	91
4.6 Historical Notes	4.6 历史注记	95
5 Surface Shading	第5章表面着色	97
5.1 Point-like light sources	5.1 点光源	98
5.2 Basic reflection models	5.2 基础反射模型	100
5.3 Ambient illumination	5.3 环境光照	104
6 Linear Algebra	第6章线性代数	107
6.1 Determinants	6.1 行列式	107
6.2 Matrices	6.2 矩阵	109
6.3 Computing with Matrices and Determinants	6.3 矩阵与行列式的运算	114
6.4 Eigenvalues and Matrix Diagonalization	6.4 特征值与矩阵对角化	119
7 Transformation Matrices	第7章变换矩阵	127
7.1 2D Linear Transformations	7.1 二维线性变换	127
7.2 3D Linear Transformations	7.2 三维线性变换	141
7.3 Translation and Affine Transformations	7.3 平移与仿射变换	146
7.4 Inverses of Transformation Matrices	7.4 变换矩阵的逆矩阵	150
7.5 Coordinate Transformations	7.5 坐标变换	151
8 Viewing	第8章观察与投影	157
8.1 Viewing Transformations	8.1 观察变换	158
8.2 Projective Transformations	8.2 投影变换	164
8.3 Perspective Projection	8.3 透视投影	167
8.4 Some Properties of the Perspective Transform	8.4 透视变换的核心特性	171
8.5 Field-of-View	8.5 视场角（FOV）	172
9 The Graphics Pipeline	第9章图形渲染管线	177
9.1 Rasterization	9.1 光栅化	178
9.2 Operations Before and After Rasterization	9.2 光栅化前后的处理流程	192
9.3 Simple Antialiasing	9.3 基础反走样（抗锯齿）	199
9.4 Culling Primitives for Efficiency	9.4 面向效率的图元剔除	200
10 Signal Processing	第10章信号处理	205
10.1 Digital Audio: Sampling in 1D	10.1 数字音频：一维采样	206
10.2 Convolution	10.2 卷积	209
10.3 Convolution Filters	10.3 卷积滤波器	223
10.4 Signal Processing for Images	10.4 图像的信号处理	230
10.5 Sampling Theory	10.5 采样理论	239
11 Texture Mapping	第11章纹理映射	255
11.1 Looking Up Texture Values	11.1 纹理值采样	256
11.2 Texture Coordinate Functions	11.2 纹理坐标函数	258
11.3 Antialiasing Texture Lookups	11.3 纹理采样的反走样	269
11.4 Applications of Texture Mapping	11.4 纹理映射的典型应用	277
11.5 Procedural 3D Textures	11.5 程序化三维纹理	283
12 Data Structures for Graphics	第12章图形学专用数据结构	291
12.1 Triangle Meshes	12.1 三角网格	292
12.2 Scene Graphs	12.2 场景图	305
12.3 Spatial Data Structures	12.3 空间数据结构	309
12.4 BSP Trees for Visibility	12.4 面向可见性计算的BSP树	320
12.5 Tiling Multidimensional Arrays	12.5 多维数组的分块存储	329
13 Sampling	第13章采样技术	335
13.1 Integration	13.1 积分基础	335
13.2 Continuous Probability	13.2 连续概率	340
13.3 Monte Carlo Integration	13.3 蒙特卡洛积分	344
13.4 Choosing Random Points	13.4 随机点的生成与选取	347
14 Physics-Based Rendering	第14章基于物理的渲染（PBR）	357
14.1 Photons	14.1 光子	357
14.2 Smooth Metals	14.2 光滑金属材质	358
14.3 Smooth Dielectrics	14.3 光滑电介质材质	359
14.4 Dielectrics with Subsurface Scattering	14.4 带次表面散射的电介质材质	362
14.5 A Brute Force Photon Tracer	14.5 蛮力法光子追踪器	363
14.6 Radiometry	14.6 辐射度学	366
14.7 Radiometry of Scattering	14.7 散射现象的辐射度学	371
14.8 Transport Equation	14.8 辐射传输方程	374
14.9 Materials in Practice	14.9 工业界实用材质模型	376
14.10 Monte Carlo Ray Tracing	14.10 蒙特卡洛光线追踪	377
15 Curves Michael Gleicher	第15章曲线著者：迈克尔·格莱克	383
15.1 Curves	15.1 曲线基础	383
15.2 Curve Properties	15.2 曲线的核心性质	389
15.3 Polynomial Pieces	15.3 多项式曲线段	392
15.4 Putting Pieces Together	15.4 分段曲线的拼接	399
15.5 Cubics	15.5 三次曲线	402
15.6 Approximating Curves	15.6 曲线逼近	409
15.7 Summary	15.7 本章小结	426
16 Computer Animation Michael Ashikhmin	第16章计算机动画著者：迈克尔·阿什克明	429
16.1 Principles of Animation	16.1 动画核心原理	430
16.2 Keyframing	16.2 关键帧动画	434
16.3 Deformations	16.3 形变技术	442
16.4 Character Animation	16.4 角色动画	443
16.5 Physics-Based Animation	16.5 基于物理的动画	450
16.6 Procedural Techniques	16.6 程序化动画技术	452
16.7 Groups of Objects	16.7 群体对象动画	455
17 Using Graphics Hardware Peter Willemsen	第17章图形硬件编程著者：彼得·威廉森	461
17.1 Hardware Overview	17.1 图形硬件概述	461
17.2 What Is Graphics Hardware	17.2 图形硬件的定义与架构	461
17.3 Heterogeneous Multiprocessing	17.3 异构多处理架构	463
17.4 Graphics Hardware Programming: Buffers, State, and Shaders	17.4 图形硬件编程核心：缓冲区、状态机与着色器	465
17.5 State Machine	17.5 图形API状态机	467
17.6 Basic OpenGL Application Layout	17.6 OpenGL基础应用程序框架	468
17.7 Geometry	17.7 几何数据处理	469
17.8 A First Look at Shaders	17.8 着色器初识	471
17.9 Vertex Buffer Objects	17.9 顶点缓冲区对象（VBO）	474
17.10 Vertex Array Objects	17.10 顶点数组对象（VAO）	476
17.11 Transformation Matrices	17.11 变换矩阵的GPU实现	479
17.12 Shading with Per-Vertex Attributes	17.12 基于逐顶点属性的着色	481
17.13 Shading in the Fragment Processor	17.13 片元处理器中的着色计算	485
17.14 Meshes and Instancing	17.14 网格与实例化渲染	491
17.15 Texture Objects	17.15 纹理对象	493
17.16 Object-Oriented Design for Graphics Hardware Programming	17.16 图形硬件编程的面向对象设计	499
17.17 Continued Learning	17.17 进阶学习指引	500
18 Color Erik Reinhard and Garrett Johnson	第18章色彩科学著者：埃里克·莱因哈特、加勒特·约翰逊	503
18.1 Colorimetry	18.1 色度学	505
18.2 Color Spaces	18.2 色彩空间	514
18.3 Chromatic Adaptation	18.3 色适应	520
18.4 Color Appearance	18.4 色彩外观模型	524
19 Visual Perception William B. Thompson	第19章视觉感知著者：威廉·B·汤普森	525
19.1 Vision Science	19.1 视觉科学基础	526
19.2 Visual Sensitivity	19.2 视觉敏感度	527
19.3 Spatial Vision	19.3 空间视觉	544
19.4 Objects, Locations, and Events	19.4 物体、位置与事件的视觉感知	557
19.5 Picture Perception	19.5 数字图像的视觉感知	566
20 Tone Reproduction Erik Reinhard	第20章色调再现（色调映射）著者：埃里克·莱因哈特	569
20.1 Classification	20.1 色调映射算法分类	572
20.2 Dynamic Range	20.2 动态范围	573
20.3 Color	20.3 色调映射中的色彩处理	575
20.4 Image Formation	20.4 图像成像原理	577
20.5 Frequency-Based Operators	20.5 频域算子	577
20.6 Gradient-Domain Operators	20.6 梯度域算子	579
20.7 Spatial Operators	20.7 空间域算子	580
20.8 Division	20.8 除法算子	582
20.9 Sigmoids	20.9 S型曲线（Sigmoid）映射	583
20.10 Other Approaches	20.10 其他色调映射方法	588
20.11 Night Tonemapping	20.11 夜间场景色调映射	591
20.12 Discussion	20.12 本章讨论与总结	592
21 Implicit Modeling Brian Wyvill	第21章隐式建模著者：布莱恩·怀维尔	595
21.1 Implicit Functions, Skeletal Primitives, and Summation Blending	21.1 隐函数、骨架基元与求和融合	596
21.2 Rendering	21.2 隐式模型的渲染	604
21.3 Space Partitioning	21.3 空间划分	605
21.4 More on Blending	21.4 融合技术进阶	611
21.5 Constructive Solid Geometry	21.5 构造实体几何（CSG）	612
21.6 Warping	21.6 空间扭曲变形	614
21.7 Precise Contact Modeling	21.7 精准接触建模	616
21.8 The BlobTree	21.8 BlobTree隐式建模树	618
21.9 Interactive Implicit Modeling Systems	21.9 交互式隐式建模系统	620
22 Computer Graphics in Games Naty Hoffman	第22章游戏计算机图形学著者：纳蒂·霍夫曼	623
22.1 Platforms	22.1 游戏运行平台	623
22.2 Limited Resources	22.2 硬件资源限制	626
22.3 Optimization Techniques	22.3 图形优化技术	629
22.4 Game Types	22.4 游戏类型与图形需求	630
22.5 The Game Production Process	22.5 游戏制作流程中的图形管线	633
23 Visualization Tamara Munzner	第23章数据可视化著者：塔玛拉·芒兹纳	645
23.1 Background	23.1 可视化背景概述	647
23.2 Data Types	23.2 可视化数据类型	648
23.3 Human-Centered Design Process	23.3 以人为中心的可视化设计流程	650
23.4 Visual Encoding Principles	23.4 视觉编码原则	652
23.5 Interaction Principles	23.5 可视化交互原则	660
23.6 Composite and Adjacent Views	23.6 复合视图与关联视图	661
23.7 Data Reduction	23.7 数据降维	667
23.8 Examples	23.8 可视化应用案例	672
References	参考文献	681
Index	索引	689

对《Fundamentals of Computer Graphics》目录的编排评价

这份目录来自计算机图形学领域的经典通用教材《Fundamentals of Computer Graphics》，其内容编排最核心的特征，是打破了传统专业教材线性递进、模块隔离的常规框架，呈现出多维度的内容融合特质，也就是读者普遍感知到的“内容杂糅”的编排形态。这种杂糅并非内容的无序堆砌，而是基于多作者创作模式、面向图形学本身跨领域属性形成的独特编排逻辑，具体体现在四个核心层面。

一、入门基础与高阶进阶内容的跨梯度融合

传统图形学教材通常遵循“基础铺垫-核心原理-进阶拓展”的线性学习路径，将入门级必备知识与高阶专业内容做明确的梯度划分，而这份目录的编排，将不同学习梯度的内容做了跨章节的融合排布。

在数学基础模块中，它将集合映射、三角学、二次方程求解等入门级数学知识，与向量几何、积分、蒙特卡洛积分等图形学核心进阶数学内容，整合在同一章节内；渲染体系的内容也呈现出明显的跨梯度融合特征，基础光线追踪、表面着色的入门内容，与基于物理的渲染、辐射传输方程等进阶内容，被拆分排布在不同章节，中间穿插了图形管线、纹理映射、空间数据结构等不同梯度的内容，同时蒙特卡洛积分这一核心知识点，也分别在基础数学章节与进阶采样章节做了分阶段的内容排布。这种跨梯度的融合，打破了“先学完基础再接触进阶”的固定节奏，形成了基础与进阶内容相互穿插的杂糅形态。

二、核心主干内容与垂直细分方向的跨领域融合

计算机图形学的知识体系，通常可划分为渲染、几何两大核心主干，以及动画、可视化、游戏图形、色彩科学等垂直细分方向。传统教材多采用“先主干、后分支”的模块式编排，先完整搭建核心主干知识框架，再分模块介绍各垂直细分领域，而这份目录将核心主干内容做了多段拆分，同时将垂直细分方向的内容与主干内容做了穿插融合。

实时渲染的核心内容，被拆分为图形管线概述、变换与投影原理、硬件编程实践三个独立部分，分别排布在全书的开篇、前中段与后段，中间穿插了曲线、计算机动画等细分方向内容；离线渲染的核心体系，也被拆分为基础光线追踪、采样技术、物理渲染三个模块，分散在不同章节中。同时，色彩科学、视觉感知、色调映射等与渲染相关的细分内容，与计算机动画、隐式建模、游戏图形、数据可视化等完全独立的垂直领域，被集中排布在全书后半段，没有做明确的领域边界划分，形成了主干知识与分支内容相互交织的杂糅形态。

三、理论原理、工程实践与跨学科内容的跨属性融合

这份目录涵盖了三类属性差异显著的内容：一是图形学底层理论原理，包括线性代数、采样理论、辐射度学等偏向数理推导的内容；二是工业界工程实践内容，包括图形硬件编程、OpenGL应用框架、游戏图形优化等偏向落地实现的内容；三是视觉感知、色彩科学、数据可视化等跨学科拓展内容。传统教材通常会对不同属性的内容做明确的定位区分，或按“理论-实践-拓展”的顺序排布，或分独立模块呈现，而这份目录将三类不同属性的内容做了无边界的融合排布。

工程属性的图形硬件编程章节，被排布在计算机动画与色彩科学章节之间；跨学科的视觉感知内容，被放在色彩科学与色调映射的理论实践结合内容之间；全书末尾则将隐式建模的几何理论、游戏图形的工程实践、数据可视化的跨学科应用三类完全不同属性的内容连续排布，没有做属性区隔。这种跨属性的内容融合，形成了理论、实践、跨学科内容相互穿插的杂糅形态。

四、多作者独立创作的内容单元融合

这份目录的章节创作呈现显著的多作者特征，从第15章开始，每一章均标注了独立的著者，全书内容由图形学各细分领域的专家分别完成对应章节的撰写。不同于单一作者搭建统一的线性知识体系，这种创作模式下，每一个章节都是一个相对独立、自成体系的内容单元，章节之间没有强绑定的线性递进关系，也没有统一的内容衔接逻辑。

写曲线几何的章节、写计算机动画的章节、写图形硬件的章节，均围绕自身领域的知识体系完成内容排布，而非服务于全书统一的线性学习主线。这种多独立单元的拼接式编排，最终形成了全书整体的内容杂糅特质。

这种杂糅的编排形态，是这本教材区别于其他图形学教材的核心特质。一方面，它打破了传统教材的模块壁垒，让不同梯度、不同领域、不同属性的内容形成了潜在的交叉呼应，能够让读者在学习过程中快速建立图形学跨领域的全局认知，同时每一个独立章节都具备对应细分领域的专业深度，这也是其成为行业经典的核心原因；另一方面，这种杂糅的编排也打破了传统的线性学习节奏，对于入门学习者而言，需要自行梳理知识主线、划分学习梯度与模块边界，才能搭建起完整的图形学知识体系。

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对《Fundamentals of Computer Graphics》目录的编排评价

一、入门基础与高阶进阶内容的跨梯度融合

二、核心主干内容与垂直细分方向的跨领域融合

三、理论原理、工程实践与跨学科内容的跨属性融合

四、多作者独立创作的内容单元融合

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