内容提要

如今，计算机图形学无处不在，它为视频、游戏等增添了令人瞩目的细节，为大型电影、动画等增添了逼真的特效。本书围绕计算机图形学这一主题展开，是作者讲授计算机图形学课程多年经验的结晶。

本书着重介绍光线追踪渲染器和光栅化渲染器这两大主流渲染器的基本实现过程，以渲染器的需求背景和实现原理作为出发点，辅以必要的简单数学推导过程，从光到阴影与反射，从直线到着色与纹理，逐渐引导出实现渲染器的伪代码，力求使没有丰富编程经验和深厚数学功底的读者也能够完全读懂。

本书是计算机图形学入门的学习教材，特别适合渴望进入计算机图形学世界的“零基础”读者阅读，也适合对计算机图形学开发感兴趣的爱好者以及相关从业人员使用。

译者序

无意间，我在亚马逊英文官网浏览计算机图形学书籍时看到了本书英文原版，查看内容时，不禁感慨，如果当年我从程序员转行做技术美术（technical artist，TA）的时候，有这样一本计算机图形学入门的教材，将会是多么幸福的一件事情。回想当年学习计算机图形学的时候，迎面而来的各种复杂数学推导过程，逼着我重新拿起了大学的数学课本，除此之外还要面对各种复杂的算法，相信很多从业人员在学习计算机图形学的过程中都会面临这些挑战。本书的作者有着多年计算机图形学教学经验，他将复杂的数学推导和算法实现以浅显易懂的方式讲述给读者。本书是一本绝佳的入门教材。

计算机图形学是一个飞速发展的领域，从前沿的学术研究到具体的行业应用（比如游戏开发、影视特效制作），都对相关人员提出了更大的挑战，相关从业人员只有不断地学习和提高，才能迎接这一挑战。

在这里要感谢我的父母、我的妻子和可爱调皮的儿子，没有你们的付出和欢声笑语，没有你们的包容和理解，本书的翻译工作也不会如此顺利。

感谢人民邮电出版社的老师们，感谢郭媛编辑在本书翻译过程中耐心、细致的指导，没有你们高效、负责的工作，本书无法顺利出版。

感谢网易大话事业部EVE手游开发团队的所有美术同事，感谢大家营造的和谐愉快的工作环境，没有这样的工作环境，本书的翻译工作不会如此顺利。

谨以此书献给所有热爱计算机图形学的每一位读者，祝大家在技术探索道路上，学习愉快！

前言

计算机图形学是一个引人入胜的主题。我们是如何将一些算法和几何数据转变成《星球大战》（Star Wars）和《复仇者联盟》（the Avengers）等电影的特效，《玩具总动员》（Toy Story）和《冰雪奇缘》（Frozen）等动画电影的特效，或者《堡垒之夜》（Fortnite）和《使命召唤》（Call of Duty）等流行电子游戏的图像的呢？

计算机图形学也是一个非常广泛的主题：从渲染三维（3-dimension，3D）场景到创建图像滤波器，从数字排版到模拟粒子系统，有许多学科可以视为计算机图形学的一部分。一本书不可能涵盖所有主题，涵盖所有主题应该需要一个图书馆。本书专注于渲染3D场景这一主题。

本书是我为大家提供的浅显易懂地学习计算机图形学的一次尝试。本书的写作目标是让读者（甚至是高中生）能够轻松理解，同时对专业工程师依然保持足够的严谨性。本书涵盖了与完整大学课程相同的主题——事实上这正是基于我在大学里面教授这门课程的多年经验。

这本书是写给谁的

本书适合任何对计算机图形学感兴趣的人阅读，无论你是一名高中生还是一位经验丰富的专业人士。

在书中对思路和算法的选择上，我有意识地选择简单明了的表述方式。虽然书中算法是有行业标准的，但每当有不止一种方法可以实现某个结果时，我都会选择最容易理解的那一种。同时，我也付出了相当大的努力来确保本书没有华而不实的东西或者“耍花招”。我试着记住阿尔伯特·爱因斯坦的建议：“事情应该力求简单，不过不能过于简单。”（Everything should be made as simple as possible, but no simpler.）