1.4 本书主要内容和结构

文章内容源自《GPU编程与CG语言之阳春白雪下里巴人》

1.4 本书主要内容和结构

本书旨在引导初级 GPU 学习者步入 GPU 编程的大堂，并普及一些在国内资料中较少见到的 GPU 算法，例如光照渲染中的 bank BRDF，以及体绘制中的光线投射（ray-casting）算法。在 GPU 编程方面有一定基础的同学，可以将本书的一些观点作为参考。

本书并非网络小说，也非“立意新奇，饰以深奥文字，佐以华丽图表的国际论文”，而是作者有感于国内 GPU 研究现状堪忧，而抛砖引玉之作，故而以通俗的语言说出自己明白的事情，是我写作的原则。

本书的框架划分，也是希望可以循序渐进、深入浅出的让大家了解 GPU 世界。

本书由四大部分组成，第一部分阐述“GPU 的发展历史、GPU 和 CPU 的优 劣比较、GPU 的图形绘制管线，以及在 GPU 上使用的 shader language”，这一部分由 3 章组成，尤为重要的是第二章“GPU 图形绘制管线”和第三章“Shader Language”。GPU 图形绘制管线描述了 GPU 的工作原理，这部分知识是 GPU 编程的铸基之石；而 Shader Language 章节阐述了 vertex program（顶点编程）和 fragment program（片段编程）在 GPU 管线中的位置、作用和工作机制。

本书的第二部分讲述 Cg 语言的使用方法，由五章组成（第四章到第八章）。 这部分的知识以 NVIDIA 出版的 The Cg Tutorial The Definitive Guide to Programmable Real-Time Graphics 和 Cg ToolKit User’s Manual 作为基础，并加入了作者本人在实践中的一些总结。The Cg Tutorial The Definitive Guide to Programmable Real-Time Graphics 已经有了中文版本，名为《Cg 教程_可编程实时图形权威指南》，不过个人觉得，由于此书的英文原版在组织形式上有些不合理之处，且在知识点上并不完善，故此，并不推荐初学者先阅读此书。Cg ToolKit User’s Manual 一书，目前还没有中文版（却存在日文版！），此书在语法的阐述上胜于前者，英文好的读者可以尝试着阅读一下。

本书的第三部分阐述光照模型知识，由三章组成（第九章到第十一章）。这部分首先以较为简单的光照模型作为 GPU 编程的实践理论，让读者从实际编程中学习 Cg 语言的使用方法，然后介绍较为高级的 BRDF 光照模型，以及透明光照模型。BRDF 光照模型的知识点在国内的书籍中并不常见，实现代码更是没有看到过，希望这一章节对这方面的研究人员略有帮助。

本书的第四部分针对投影纹理映射和阴影算法进行讲解，由两章组成（第十二章和第十三章），这部分的知识希望可以引起大家足够的重视，因为投影纹理映射和深度值的使用方法，都是既基础又重要的知识，在更高一级的前沿研究课题（如体绘制、软阴影渲染）中常被使用。

本书的第五部分阐述了体绘制知识点以及基于 GPU 的光线投射算法。体绘制是我花费研究时间较多的地方，不但因为技术本身较为复杂，而且因为体数据收集和使用较为困难。体绘制技术的中文资料少之又少，优秀硕博士论文库上一般也是人云亦云，可能高手都比较含蓄，所以我姑且写出两章，如有可用之处， 则可慰我心，如不堪入目，聊供方家一笑。