计算机图形学：光线跟踪和3D渲染编程

Question

我注意到一些顶尖大学正在开设课程，向学生们讲授CS专业的计算机图形学相关科目。可悲的是，这是我的大学没有提供的东西，而且我真的希望在未来几年内进入某个时期。

我从一些大学找到的几个项目都很棒，虽然我最感兴趣的是两件事：

• 的光线追踪：
  • 我想在接下来的两年内写一个Raytracer。我需要知道什么？我不是一个出色的程序员（Java，C和Prolog是我今天的主要语言），但我每天都在慢慢学习。另外，我的数学背景并不是那么好，所以任何阅读书籍的指针或编写这样一个程序的建议都会很棒。我倾向于快速选择这些东西，所以请随意查看我的参考资料。
• 编程3D渲染模型
  • 我看了几个学生开发模型并在游戏中使用它们的项目。我已经制作了几个带有光栅图像的2D游戏，但从未使用过3D模型。在编程这些模型方面我需要学习什么？如果它有助于我使用3D Studio Max和Cinema4D（虽然每个课程似乎都使用Maya），但是大约四年没有触及它。

很抱歉发布这样含糊不清的问题，让我们说实话，愚蠢的问题。这只是我一段时间想要做的事情，而且对于我来说，在我自己的时间里发展这个项目会很好。

相关问题

• Literature and Tutorials for Writing a Ray Tracer

Answer 1

我可以推荐pbrt，它是一本书和一个用于教授计算机科学毕业生的基于物理的渲染器。所使用的数学的描述很好而且清晰，因为它是用'文字编程'编写的，你也可以看到适当的代码（在C ++中）。

Answer 2

本书"Computer Graphics: Principles and Practice"（在计算机图形界称为“Foley-VanDam”）是大多数计算机图形学课程的基础，它涵盖了更详细地实现光线追踪器的主题。这是相当过时的，但它仍然是最好的，afaik，基本原则保持不变。

我还推荐了Eric Lengyel's Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics的建议。它不是那么彻底，但它是对3D编程所需的数学基础的精彩回顾，它在每章末尾都有非常有用的摘要，并且以一种平易近人的，不太可怕的方式编写。

此外，您可能需要一些OpenGL或DirectX基础知识。开始使用3D API更容易，然后学习基础数学而不是相反（在我看来），但两种选择都是可能的。只需在SO上寻找OpenGL，你也应该找到一些很好的参考资料。

Answer 3

2000 ICFP Programming Contest要求参与者在三天内制作射线追踪器。它们具有良好的简单光线跟踪器规范，您还可以获得获奖条目和其他条目的代码。有大量不同编程语言的条目。这可能是您开始使用的好方法。

Answer 4

我能给出的最有用的答案是，大多数重要的算法都可以在Real-Time Rendering中找到，由Tomas Akenine-Möller，Eric Haines和Naty Hoffman编写，最后的参考书目中提到了必要的数学。他们的网站也有推荐的阅读清单。

我读过的关于这个主题的最有用的数学书籍是Eric Lengyel的3D游戏编程和计算机图形学数学。你最需要的数学是几何（显然）和线性代数（用于处理所有矩阵）。

Answer 5

我去年参加了这样的课程，我相信课程非常适合强迫学生学习计算机图形学背后的数学 - 而不仅仅是让计算机做你想做的命令。

我的教授有一个位于here的网站，它有他的讲义和问题集，你可以看一看。

我们的最终项目确实是一个光线跟踪器，但是一旦你知道它背后的数学，编码（一个低效的编码）是微不足道的。

Answer 6

有关这些主题的数学介绍，请参阅

http://graphics.idav.ucdavis.edu/education/GraphicsNotes/homepage.html

Answer 7

检查http://www.scratchapixel.com/lessons/3d-basic-lessons/lesson-1-writing-a-simple-raytracer/

这是一个非常好的学习光线追踪和渲染的地方。