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內(nèi)容簡介

　　流體模擬是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)游戲開發(fā)中生成逼真流體動(dòng)畫的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)。本書解讀了并不需要高深物理或數(shù)學(xué)知識就能開發(fā)豐富視覺特效的流體動(dòng)畫技術(shù)，講述了如何通過計(jì)算機(jī)代碼以有趣的方式創(chuàng)建如水、煙霧、火焰和爆炸等效果的流體動(dòng)畫。書中介紹了驅(qū)動(dòng)流體動(dòng)畫技術(shù)發(fā)展的眾多概念，以及流體計(jì)算的歷史背景，涵蓋了許多研究領(lǐng)域，包括穩(wěn)定的流體模擬、曲面流和流的控制。對有抱負(fù)的程序員來說，本書非常適合作為學(xué)習(xí)流體動(dòng)畫程序開發(fā)的起點(diǎn)。

作者簡介

　　尤士丹（Jos Stam）出生于荷蘭，在日內(nèi)瓦接受教育并獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)和純數(shù)學(xué)的雙學(xué)士學(xué)位。1989年他來到多倫多，在那里攻讀了計(jì)算機(jī)科學(xué)的碩士學(xué)位和博士學(xué)位。之后，他作為ERCIM博士后在法國的INRIA和芬蘭的VTT從事研究工作。1997年，尤士丹博士加入Alias西雅圖分部擔(dān)任研究員，2003年他搬至Alias在多倫多的總部。2006年，作為歐特克公司（Autodesk）收購Alias的條件之一，他留任了高級研究科學(xué)家一職。尤士丹博士的研究跨越了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的幾個(gè)方面：自然現(xiàn)象模擬、基于物理的模擬、繪制和曲面造型（特別是細(xì)分曲面）。他在這些領(lǐng)域的期刊和會(huì)議上發(fā)表了多篇論文，大多數(shù)是在著名的一年一度的SIGGRAPH會(huì)議上。2005年，尤士丹博士被授予計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中一個(gè)*負(fù)盛名的大獎(jiǎng)：SIGGRAPH計(jì)算機(jī)圖形成就獎(jiǎng)。此外，他贏得了兩次美國電影藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院獎(jiǎng)（俗稱奧斯卡獎(jiǎng)）的技術(shù)成就獎(jiǎng)：2005年他因細(xì)分曲面的工作而獲獎(jiǎng)，2007年他因流體動(dòng)力學(xué)的工作而獲獎(jiǎng)。2008年1月號的《連線》雜志（Wired）發(fā)表了關(guān)于他的特別報(bào)道。楊旭波（上海交通大學(xué)軟件學(xué)院教授）。1998年博士畢業(yè)于浙江大學(xué)。1998年至2001年，于德國Fraunhofer-IMK研究所虛擬現(xiàn)實(shí)系做博士后。2001年至2003年在新加坡國立大學(xué)混合現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室工作。2003年作為學(xué)院引進(jìn)人才加入上海交通大學(xué)電信學(xué)院計(jì)算機(jī)系和軟件學(xué)院。楊旭波負(fù)責(zé)開展圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)字媒體領(lǐng)域的科研工作，并主講和開設(shè)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、游戲程序設(shè)計(jì)、數(shù)字媒體與人機(jī)交互等課程。葉軍濤，2008年01月至現(xiàn)在，任中科院自動(dòng)化所助理研究員、副研究員，研究領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，科學(xué)計(jì)算。

圖書目錄

第1章介紹．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1
第2章觀察、方程和數(shù) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9
2．1 河貍、穴居人和火．．．．．．．．．．．．．．．．． 9
2．2 從洞穴到古希臘：阿基米德、金冠和獎(jiǎng)牌．．．．．．．．．． 10
2．3 長卷發(fā)的數(shù)學(xué)家、深淵和噴槍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13
第3章牛頓-歐拉方程和納維-斯托克斯方程．．．．．．．．．．．．．．． 27
3．1 列昂納多．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27
3．2 歐拉和連續(xù)性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 28
3．3 不可壓縮性、連續(xù)性、亥姆霍茲和霍吉理論．．．．．． 35
3．4 歐拉和流體運(yùn)動(dòng) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 38
3．5 牛頓和黏度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43
3．6 納維和斯托克斯以及他們的方程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 51
3．7 邊界、邊界、邊界、邊界還是邊界．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 55
第4章早期的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) ．．．． 63
第5章柯爾莫戈洛夫和湍流．．．．．．． 71
第6章流體動(dòng)畫導(dǎo)論．．．．．．．．．．．．．．．．．． 76
6．1 蟲子．．．．． 77
6．2 柵格．．．．． 81
6．3 沿柵格移動(dòng)的蟲子．．．．．．．．．．．．．．． 84
6．4 半拉格朗日法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 85
6．5 質(zhì)點(diǎn)柵格法（PIC）．．．．．．．．．．．．． 89
第７章插曲．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 91
7．1 插曲一：線性方程組．．．．．．．．．．． 92
7．2 插曲二：線性方程組的通解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 97
7．3 插曲三：循環(huán)矩陣與傅里葉變換．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 103
7．4 插曲四：線性方程組的數(shù)值解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 110
第8章一個(gè)簡單的流體求解器．． 122
8．1 數(shù)學(xué)恐怖片：算子分裂．．．．． 125
8．2 請給代碼．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 126
8．2．1 移動(dòng)的密度．．．．．．．．．．．．． 129
8．2．2 改變自身運(yùn)動(dòng)的流體：非線性．．．．．．．．．．．．．．． 135
8．3 在甜甜圈上爬行的蟲子、傅里葉變換和約60行的C代碼．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 140
8．4 四維湍流向量場和湍流．．．．． 151
8．5 裝飾流體．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153
第9章能處理流體的微小計(jì)算機(jī) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 158
第10章能處理流體的智能手機(jī) 162
第11章 Fluid FX： Autodesk Fluid的2．0版本．．．．．．．．．．．． 166
第12章展示時(shí)間！MAYA流體的特效．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 168
第13章任意曲面上的流體．．．．．．． 174
第14章控制狂！如何使流體聽我們指揮．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 178
14．1 二維炮彈射擊．．．．．．．．．．．．．．．．． 180
14．2 計(jì)算機(jī)優(yōu)化器．．．．．．．．．．．．．．．．． 182
14．3 自動(dòng)微分、伴隨和返回優(yōu)化器的路徑．．．．．．．．．．． 190
第15章真實(shí)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 195
15．1 球體產(chǎn)生的阻力．．．．．．．．．．．．． 195
15．2 球體后面的渦旋流動(dòng)、管內(nèi)波狀流動(dòng)、平板間的羽狀湍流．．．．．．．．．． 197
15．2．1 實(shí)驗(yàn)一：球體后面的渦旋流動(dòng) ．．．．．．．．． 198
15．2．2 實(shí)驗(yàn)二：管內(nèi)波狀流動(dòng) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 199
15．2．3 實(shí)驗(yàn)三：平板間的羽狀湍流．．．．．．．．．．．．． 200
第16章后記（讓我們停止吧） 202