系统的学习计算机图形学，有哪些不同阶段的书籍的推荐？

DungDaj · 发表于 2021-8-10 17:10

比如入门，进阶阶段的书籍推荐。谢谢。

Zephus · 发表于 2021-8-10 17:14

本人二十多年前开始对图形学有兴趣，并进行自学。那时候能找到的学习材料比较杂乱，有来自BBS的文档及代码，有一些不太系统的书籍。后来开始阅读著名的教材《Computer Graphics (豆瓣): Principle and Practice 2nd Edition》（CGPP），发觉非常难读，当然一方面是自己的能力有限（那时候高一），另一方面是觉得有些比较简单的部分花了很多篇幅，有些重点的学习曲线非常陡峭。

第二版的资料比较过时，但过了二十多年作者们才出了第三版，我买了一本（右图），但只读了一小部分，所以不在此妄下评论。

对于学习计算机图形，我觉得需要考虑是以哪种心态去学习。如果只是想了解一下，体验一下，可以选择一些较简单的方式，例如Processing相关的。《The Nature of Code (豆瓣)》是一本写给任何程序员甚至是非程序员，有关图形、动画的书，使用Processing作为例子。网上版是免费的The Nature of Code，国内也快有翻译版《代码本色：用编程模拟自然系统 (豆瓣)》，本人第一次获邀写本书的推荐序（求轻拍……）。

如果希望更正统地去学习，可以选择公开课及大学教科书。我并没有这方面的学习经验，但似乎《Fundamentals of Computer Graphics, Third Edition (豆瓣)》是一个不错的选择，作者是Utah及Cornell的教授，而且本书曾用于多所大学的课程（见Fundamentals of Computer Graphics, Third Edition）。

另一本常作为教材，但只集中讨论离线渲染的是《Physically Based Rendering, Second Edition (豆瓣)》（PBRT）。它的一个优越之处是配合开源项目mmp/pbrt-v2 · GitHub，而且书里采用了文学编程（Literate programming）方式去展示源代码，这样会更容易理解代码和理论之间的关联。

提到PBRT，不能不提《Real-Time Rendering, Third Edition (豆瓣)》（RTR）。相对于制作CG（动画电影、电影特效）的离线渲染，实时渲染是游戏的核心部分，这本书被誉为游戏引擎开发者的天书。这本书的内容非常多，涉及实时渲染的方方面面，写作手法亦非常简明易读。但由于许多细节内容实在放不进这本超过1000页的著作，但作者们非常仔细地包含了大量的参考文献，可以作为这个领域的指南。但第3版已经是2008年出版，期待第4版。

对于想做实时渲染的朋友，必须要学习相关的API。现时基本上是Direct3D 9/11、OpenGL 3.x/4.x、OpenGL ES 2/3、WebGL，还有一些新的API如iOS的Metal、AMD的Mantle。

Direct3D 比较多人阅读的是龙书《Introduction to 3D Game Programming with DirectX 11 (豆瓣)》，但DirectX11版已没有龙做封面了。

不过如果对Direct3D9或OpenGL API已有经验，可以阅读《Practical Rendering and Computation with Direct3D 11 (豆瓣)》。这本书基本可以代替MSDN的相关介绍，并有几章比较实际应用上的问题处理。

而OpenGL的经典则是红书《OpenGL Programming Guide (豆瓣)》，现时已经是第8版。我已忘记最初是看哪一版，不过当时的确觉得非常易读。

OpenGL还有一本比较流行的书籍《OpenGL Superbible (豆瓣)》。

计算机图形学可能是在计算机出版中，首先以Gems形式把一些投稿结集出版的学科。1990年开创《Graphics Gems (豆瓣)》系列，2002年开始了《Direct3D ShaderX (豆瓣)》系列，2004年的《GPU Gems (豆瓣)》系列1，2010年的《GPU Pro (豆瓣)》系列等。这些书籍主要是业界（部分学界）发表最新技巧、技术的地方。完整列表可参考計算機圖形: Gems類。

上面的都是比较广泛地讨论计算机图形及API的书籍，但计算机图形的每一个范畴，例如实时图形的阴影、流体模拟及渲染、曲面建模、地形渲染、皮肤渲染……许多许多题目都足以写一本甚至几本专著。可以参考計算機圖形: 進階/專門。

介绍到这里，以为完了吧？不，还有一类书籍，把计算机图形相关的文章结集出版。例如《Jim Blinn&#39;s Corner (豆瓣)》。Jim Blinn何许人也？就是发明Blinn-Phong Reflection Model、environment mapping、bump mapping的大牛。类似的书籍可参考計算機圖形: 專欄結集。

还有，计算机图形离不开数学，相关书籍可参考此答案：
与游戏或图形编程相关，有哪些好的数学和物理的书？ - Milo Yip 的回答

我搜集了不少计算机图形书籍，做成豆列（但只有少量评语）：

super1 · 发表于 2021-8-10 17:20

大家吼，本期书单由微软亚洲研究院网络图形组主管研究员董悦为大家推荐图形学领域的相关经典书籍，内容涵盖图形学基础原理、渲染基础与算法、计算几何与几何处理、表观建模等等，大家可以各取所需，祝学习愉快~
另外，我们的书单推荐栏目已经推出了深度学习与相关数学、机器学习、数据挖掘、计算机视觉、自然语言处理、语音等一系列专场，如果你还对哪些领域的学习感兴趣，可以请在评论中告诉我们，我们来为你安排！
计算机图形学基础

Computer Graphics: Principles and Practice

作者： John F. Hughes, Andries van Dam, Morgan McGuire, David F. Sklar, James D. Foley, Steven K. Feiner , Kurt Akeley
中文版：计算机图形学原理及实践
推荐理由：本书为四位图形学界大师的经典著作。作为计算机图形学入门基础最佳教程，该书内容涵盖非常广泛，从最基础的rasterization algorithm到现代GPU设计及并行计算应有尽有。这本书之所以有名一方面是因为其全面地介绍了计算机图形学的基本概念和经典算法，另一方面也来自于这本书的历史地位。该书第一版出版于1982年，可以说这本教材见证了计算机图形学界的发展，当然，本书也多次改版增添了大量内容以适应计算机图形学的飞速发展。从任何一个角度看，本书都是值得学习的经典入门书目。

渲染技术入门

Physically Based Rendering: From Theory to Implementation

作者： Matt Pharr, Wenzel Jakob, Greg Humphreys
中文版：物理渲染从理论到实现（第2版）
推荐理由：基于光线追踪的渲染算法最佳教材，该教材在渲染领域如雷贯耳，同时与该书配套的渲染系统PBRT也在计算机图形学领域被广泛应用，是学界最常用的渲染引擎之一。该书的作者也是渲染领域的几位大师级专家，该书涉及了光线追踪渲染的各个方向，同时该书的最新版也及时引入了大量新近的光线追踪渲染算法。光线追踪已经是现代电影特效工业的基础模块，同时随着基于GPU的光线追踪的发展，光线追踪在游戏中也会逐渐发挥自己的特长。该书是学习渲染的入门必读书目。

Real-Time Rendering, 4th Edition

作者：Tomas Akenine-Mller, Eric Haines, Naty Hoffman
中文版：实时计算机图形学（第二版）
推荐理由：前面那本书讲的是完全基于物理的光线追踪渲染系统，然而对于绝大多数游戏和实时交互场景，光线追踪的效率相对低下，无法满足实时计算的要求，因此在游戏引擎等实时性要求较高的应用中，人们设计了很多用于实时渲染的算法。本书出自三位具有丰富游戏引擎设计经验的大师之手，该书也是实时渲染领域的经典著作，几经再版，更新最新的实时渲染技术。当前最新的第四版也引入了很多最新游戏中使用的最新技术，值得每一位对实时渲染和游戏渲染系统感兴趣的同学学习。

渲染算法进阶

下面这两本更偏向于学术著述，需要有一定的渲染基础知识才可以阅读，然而由于出自先进渲染算法的几位经典导师之手，这两本书对于想深入研究渲染系统，或者希望在渲染领域进行学术研究的同学也是必读的书目，在阅读过程中也能学习到技术之外的一些关于如何设计这些算法的深刻思考。

Advanced Global Illumination, 2nd Edition

作者： Philip Dutre, Philippe Bekaert, Kavita Bala
推荐理由：本书基本围绕光线追踪这一分支下基于蒙特卡罗的光线追踪体系，根据概率计算有效提高渲染效率，同时始终对渲染结果做出无偏估计。是学习蒙特卡罗光线追踪的重要教材。

Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping, 1st Edition

作者：Henrik Wann Jensen
推荐理由：本书主要介绍利用Photon Mapping进行有效计算全局光照和半透明渲染的方法，Photon Mapping虽然是一种有偏估计算法，但是该算法在一些特殊的渲染过程中具有非常高的计算效率优势，因此，Photon Mapping依然是电影工业中进行渲染计算不可或缺的重要部分。该书对Photon Mapping进行了深入浅出的介绍，是学习该方法的最佳读物。

计算几何与几何处理

Computational Geometry: Algorithms and Applications, 3rd Edition

作者：Mark de Berg, Otfried Cheong, Marc van Kreveld, Mark Overmars
推荐理由：计算几何是图形学的一个重要数学基础，本书围绕计算机图形学应用总结了计算几何的经典算法，是计算几何的经典入门书目。

Polygon Mesh Processing, 1st Edition

作者：Mario Botsch, Leif Kobbelt, Mark Pauly, Pierre Alliez, Bruno Levy
推荐理由：几何处理是计算机图形学的一个重要研究方向，本书出自几位当今活跃在科研一线的几何处理大师之手，基本涵盖了几何处理的各个重要研究方向，每个章节还为想深入研究该方向的同学列出了扩展阅读的材料，适合想深入学习研究几何处理的同学研读。

表观建模

Digital Modeling of Material Appearance (The Morgan Kaufmann Series in Computer Graphics), 1st Edition

作者：Julie Dorsey, Holly Rushmeier, Franois Sillion
推荐理由：表观建模研究物与光线的交互作用，体现了物体的材质属性。本书出自表观建模的几位先驱者，全面系统地介绍了表观建模的概念和领域的多个重要方向。虽然此书出版时间相对较早，但本书作为表观建模领域的入门教材依然值得每个想在这个领域进行深入研究的同学阅读。同时，由于渲染与表观密不可分，因此也建议对表观建模感兴趣的同学结合前面介绍的渲染相关的书籍进行学习。

高动态范围图像

High Dynamic Range Imaging: Acquisition, Display, and Image-Based Lighting 2nd Edition, Kindle Edition

作者：Erik Reinhard, Wolfgang Heidrich, Paul Debevec, Sumanta Pattanaik, Greg Ward, Karol Myszkowski
推荐理由：高动态范围图像已经在当前图形学产业界有了非常广泛的应用，现在的手机相机也大多带有HDR拍照的功能。本书由HDR领域的多位先驱者共同编写，全面深入地介绍了HDR图像相关的方方面面，从理论基础到产业应用应有尽有。相信每一位对HDR技术感兴趣的同学都能在本书中找到自己需要的内容。

One more thing

Jim Blinn&#39;s Corner Series

作者：Jim Blinn
推荐理由：Jim Blinn是计算机图形学领域的泰斗级人物，在NASA和JPL制作的宇宙系列动画影响了一代人对宇宙和计算机图形学）探索的向往。同时大名鼎鼎的Blinn-Phong模型在今天依然有所大量的应用。这套系列丛书一共出版了三本，分别是

该系列丛书收集了Jim Blinn在IEEE Computer Graphics & Applications写的一系列专栏文章。由于文章发表时间相对久远，很多文中涉及到领域已经有了长足的发展，因此这套书相对而言更适合学术考古、溯本追源之用。

书单推荐系列，感兴趣的朋友可以通过下面的传送门自取：
深度学习与相关数学书单
机器学习与数据挖掘书单
计算机视觉修炼秘籍
自然语言处理，从入门到进阶
智能问答与机器翻译书籍
语音领域书籍推荐
下一期书单，你希望我们推荐哪个领域的经典书目呢？欢迎在评论区留言！
<hr/>本账号为微软亚洲研究院的官方知乎账号。本账号立足于计算机领域，特别是人工智能相关的前沿研究，旨在为人工智能的相关研究提供范例，从专业的角度促进公众对人工智能的理解，并为研究人员提供讨论和参与的开放平台，从而共建计算机领域的未来。
微软亚洲研究院的每一位专家都是我们的智囊团，你在这个账号可以阅读到来自计算机科学领域各个不同方向的专家们的见解。请大家不要吝惜手里的“邀请”，让我们在分享中共同进步。
也欢迎大家关注我们的微博和微信 (ID:MSRAsia) 账号，了解更多我们的研究。

七彩极 · 发表于 2021-8-10 17:29

大力推荐一下闫令琪的Games 101,

讲解直观，本质，系统，极佳的入门教材：https://sites.cs.ucsb.edu/~lingqi/teaching/games101.html

在 B 站有课程录像：https://m.bilibili.com/video/av90798049
顺带附上闫大神的个人介绍：
闫大神，高考状元，siggraph2019最佳博士论文，phd毕业直接拿到了ap，可能这些形容不出来他有多牛，那就挑个地球人都知道的，英伟达rtx的那个r跟他就有很大关系
简而言之，闫令琪教授目前有三个成就：（1）在图形渲染领域，他保持着博士期间（5年）以第一作者身份发表7篇SIGGRAPH系列论文的最高纪录（SIGGRAPH，SIGGRAPH Asia，Transaction on Graphics）；（2）他的博士论文于2019年获得SIGGRAPH最佳博士论文奖，并得到官方盛赞“每章都可以作为一篇独立的博士论文”；（3）他的科研成果被直接应用于工业界，如影片《猩球崛起3：终极之战》与《狮子王2019》，以及与 NVIDIA 合作推动了实时光线追踪技术的产生；（4）在本课程的第一节课上，大家会了解到第四点也是最重要的一点：）
========
再补充推荐一个最近更新的：GAMES201线上课程：高级物理引擎实战指南2020
来自 MIT 大神胡渊鸣同学：
课程主页：http://games-cn.org/games201/
课件下载：https://forum.taichi.graphics/t/topic/272
课程直播地址: webinar.games-cn.org （直播结束后Bilibili有回放）
胡渊鸣：给每一位计算机图形学爱好者的儿童节礼物

KaaPexei · 发表于 2021-8-10 17:31

图形学研究主页

计算机视觉，

纽约大学CSCI-GA.2271-001
布朗大学1430
csci2951-i
斯坦福大学可视化计算系统CS348
伯克利cs280

基础图形学

高级计算机图形学

游戏

图形学进阶

图形学和深度学习

几何建模

图像处理

图形硬件

离散数学

计算数学，离散数学
http://www.cs.uky.edu/~manivann/cs275/
https://www.clear.rice.edu/comp280/10spring/schedule.html  莱斯大学
http://cs.brown.edu/courses/cs022/
https://www2.cs.duke.edu/courses/spring17/compsci230/
计算几何

mypro334 · 发表于 2021-8-10 17:32

谢邀。其实前几年在国内的时候根本没几本像样的图形学的书。我只看过《OpenGL超级宝典》
Physically Based Rendering From Theory to Implementation，以及一本忘记名字的过时了的讲游戏引擎的书，应该叫《3D 游戏: xxxx》，分卷一和卷二，翻译的很差。

图形学包含的东西很多，其实要系统学习的话，不如直接看公开课。如果对实时渲染感兴趣，可以用网上的一些教程入门OpenGL或DirectX, 比如Nehe的OpenGL教程。详细深入学习Graphics API还是要直接看Spec。

深入一点的话，网上各种paper, lecture notes, thesis都是很好的资源。我感觉大部分人使用这些资料学习的。

我已经很长时间没关心过图形学有什么书了，因为没什么需要。

xiangtingsl · 发表于 2021-8-10 17:39

这里给出一个从入门到进阶的书单:
第一阶段:扎实的数学功底，图形学领域对数学要求还是比较高的，少不了良好的数学功底，下面这两本书都是非常好的入门书，可以重点挑选一本仔细看看！
3D数学基础
* Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics(中文版：3D游戏与计算机图形学中的数学方法)
* 3D Math Primer for Graphics and Game Development(中文版：3D数学基础：图形与游戏开发)
第二阶段:图形学基础
计算机图形学理论基础
* Fundamentals of Computer Graphics(中文版：计算机图形学)
* Computer Graphics: Principles and Practice(计算机图形学原理及实践:C语言描述)
* Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach with Shader-Based OpenGL(中文版：交互式计算机图形学)
* Graphics Gems系列(1~5)
第三阶段:图形学进阶，这里包括实时渲染和离线渲染两部分！
实时渲染
* Real-Time Rendering, Fourth Edition
* Real-Time Shadows(中文版：实时阴影技术)
* Real-Time Cameras

离线渲染
* Ray Tracing from the Ground Up(中文版：光线跟踪算法技术)
* Physically Based Rendering, Third Edition
* Advanced Global Illumination
学习网站推荐

Learn OpenGL, extensive tutorial resource for learning Modern OpenGLScratchapixelHomeOpenGL Step by Step

IT圈老男孩1 · 发表于 2021-8-10 17:43

大学生狗来说说自己学习的经历吧！

我觉得要入门吧，可以从这从两门书开始：《WINDOWS游戏编程大师技巧》和《3D游戏编程大师技巧》（这两本书的作者是都是 Andre LaMothe，20岁就在NASA从事科研工作，相当厉害）。这两本书虽然是游戏的，但实际上主要的部分就是图形渲染。这两门书讲解了如何从一个像素点的渲染，然后利用图形学算法Bresenham进行画线、Cohen-Sutherland算法裁剪、数学引擎、3D空间变换、三角形绘制、Flat Shading、Gouraud Shading、纹理映射、深度缓存、阴影模拟、直到完成一个完整的渲染引擎。这些内容会让你明白当你调用OpenGL或Direct3D函数时，其背后究竟是怎么实现的。只是这本书在渲染点的时候用的是DirectDraw来实现的，所以有点老了，不过没关系，因为后面的实现都不依赖这些3D函数。我就是仿照这本书，在Linux上用x-window + OpenGL 3.1 + GLSL 实现了一个光栅化渲染器。

还有这两书中有好几处错误，所以可结合其他书来补正，如：《Foundations of 3D Computer Graphics》、《Computer Graphics: Principles and Practice，3rd edition》。第一本书很薄，只有200多页，但入门很不错。第二本是系统讲解图形学的，内容稍多。

在完成上面这一步时，我觉得算是入门了，下来就可以再深入的学习。这时可以看《Physically Based Rendering》，这本书实际和前两本一样，也是完整地讲解3D图形引擎的实现的，只是这本书基本于大量的数学和物理，用了更现代的方法，基于光线跟踪算法，渲染的效果相当不错。我现在也正在学习中，不过书中的不少数学方法我都忘得差不多了（很惭愧），所以题主也可以看看这个问题：与游戏或图形编程相关，有哪些好的数学和物理的书？

如果这本书都看得差不多了，那么，就可以看看GPU Pro 系列、GPU Gems系列和
《游戏编程精粹》系列了。这些书都是一些的文章的集合，其中有不少关于图形学的，但都比较有深度。

还有就是看一些Paper啊、Spec啊、一些游戏厂商的分享啊（我记得EA Dice就做过不少这样的东西Publications from our game developers）

xiangtingsl · 发表于 2021-8-10 17:46

蟹妖。但是我感觉自己入门时候看的书，现在回想起来都不太理想，所以没啥能推荐的。当时看的书，有本《交互式计算机图形学——用OpenGL实现》里面的例子太少，而且涉及的OpenGL版本过老（那会还要学很多固定管线的API，现在连glBegin()、glEnd()都快砍了）。另外一本OpenGL红宝书还不如直接上官网看GLSL的specification。
知乎上有个哥们推荐了我一本《OpenGL 4.0 Shading Language Cookbook》，内容还不错，由浅入深。但是它不是用来入门的，需要你对图形学和渲染管线的过程有个大致的了解才能看。然后《游戏编程精粹》系列里面有图形学的技术，但那也需要有基础知识才能看。
===========
更重要的是，具体的显示API并不是计算机图形学。特别是显卡管线，尽管最为“常用”，但是其功能是阉割的，功能分布是分裂的，很多算法的实现都是tricky的，破坏了学习的直观性。

RecursiveFrog · 发表于 2021-8-10 17:52

学以致用，学习的最好方式就是结合具体的应用场景，从具体应用中发现问题、解决问题。
说到这里，推荐一下我的新书，背景是三维打印、计算机辅助制造（CAM），可以作为计算机图形学、算法等相关的入门读物。
《计算机辅助制造实践——Python实现三维打印路径规划》，书中有详尽的源码，使用Python实现，易于理解，介绍链接如下：
林志伟：转载：《计算机辅助制造实践——Python实现三维打印路径规划》实现Python+3D打印CAM技术有空不妨阅读下哈，玩转Python和3D打印！

		自动登录	找回密码
密码			立即注册

系统的学习计算机图形学，有哪些不同阶段的书籍的推荐？

本帖子中包含更多资源

本帖子中包含更多资源