作者: 徐文鹏、王玉琨、刘永和、向中林、强晓焕
出版社: 清华大学出版社
出版年: 2014-5-16
ISBN: 9787302351092
目录
目录
第1章绪论 1
1.1计算机图形学的目标与任务 1
1.1.1视觉交流是计算机图形学的核心目标 1
1.1.2计算机图形学的三个基本任务 2
1.2计算机图形学的内容体系 3
1.3计算机图形学相关学科 5
1.3.1图形与图像 5
1.3.2相关学科 7
1.4计算机图形学的应用领域 8
1.4.1计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） 8
1.4.2科学计算可视化（VisualizationinScientificComputing） 10
1.4.3虚拟现实（VirtualReality） 10
1.4.4动画（Animation） 11
1.5计算机图形学的发展 12
1.5.1计算机图形学的发展简史 12
1.5.2计算机图形学的发展趋势 15
习题1 17
第2章图形系统 18
2.1图形系统概述 18
2.1.1图形系统组成结构 18
2.1.2图形系统分类 22
2.2图形系统体系结构 23
2.2.1概述 23
2.2.2应用程序阶段 24
2.2.3几何处理阶段 24
2.2.4光栅阶段 25
2.3图形支撑软件 25
2.3.1OpenGL 26
2.3.2DirectX 28
2.3.3Java2D和Java3D 28
2.4图形硬件显示原理 29
2.4.1图形显示设备及工作原理 29
2.4.2图形显示方式 34
2.4.3光栅扫描图形显示系统 37
习题2 39
第3章二维图形生成 40
3.1直线生成算法 40
3.1.1数值微分法 41
3.1.2逐点比较法 42
3.1.3Bresenham画线法 45
3.1.4中点画线法 48
3.2圆弧绘制算法 50
3.2.1基于光栅的整圆绘制算法 51
3.2.2角度离散法绘制圆弧和椭圆弧 54
3.3区域填充 55
3.3.1种子填充算法 56
3.3.2多边形填充算法 58
3.4字符 62
3.4.1字符的编码 62
3.4.2点阵字符 62
3.4.3矢量字符 63
3.5反走样技术 64
3.6编程实例--地图绘制 66
3.6.1地图绘制方法 66
3.6.2基于OpenGL的地图绘制 67
习题3 69
第4章图形几何变换 71
4.1二维几何变换 71
4.1.1基本变换 71
4.1.2二维复合变换 83
4.1.3二维坐标系间的变换 86
4.2三维几何变换 88
4.2.1基本变换 88
4.2.2三维复合变换 93
4.2.3三维坐标系间的变换 98
4.3图形几何变换的模式 99
4.3.1固定坐标系模式 100
4.3.2活动坐标系模式 101
4.4编程实例--三角形与矩形变换 102
习题4 112
第5章二维观察 113
5.1二维观察概述 113
5.2二维观察流水线 114
5.2.1坐标系统 115
5.2.2坐标系之间的变换 116
5.3裁剪 118
5.3.1点的裁剪 119
5.3.2直线裁剪 119
5.3.3多边形裁剪 124
5.3.4其他裁剪 126
5.4OpenGL二维观察简介 127
5.4.1OpenGL投影模式 128
5.4.2GLU裁剪窗口函数 128
5.4.3OpenGL视区函数 129
5.5编程实例--红蓝三角形 129
习题5 131
第6章三维观察 132
6.1三维观察流水线 132
6.2观察变换 133
6.2.1三维观察坐标系参数 133
6.2.2世界坐标系到观察坐标系的变换 136
6.3投影变换 141
6.3.1投影分类 141
6.3.2平行投影 142
6.3.3透视投影 149
6.4三维裁剪 155
6.4.1观察体及规范化 155
6.4.2三维裁剪算法简介 163
6.5编程实例--立方体透视投影 166
习题6 168
第7章三维对象 169
7.1三维对象概述 169
7.2三维实体表示基础 170
7.2.1基本几何元素 170
7.2.2几何信息与拓扑信息 170
7.2.3几何造型模型 171
7.3三维实体表示方法 172
7.3.1边界表示 172
7.3.2扫描表示 175
7.3.3构造实体几何表示 176
7.3.4空间细分表示 177
7.3.5编程实例--简单实体构建 178
7.4三次参数曲线 181
7.4.1基本特性 181
7.4.2Hermite曲线 182
7.4.3Bezier曲线 187
7.4.4B样条曲线 194
7.5双三次参数曲面 200
7.5.1Coons曲面 201
7.5.2Bezier曲面 202
7.5.3B样条曲面 204
7.5.4双三次参数曲面片的绘制 205
7.5.5编程实例--Bezier曲线曲面绘制 206
习题7 210
第8章真实感图形技术 211
8.1概述 211
8.1.1真实感图形生成流程 211
8.1.2真实感图形特点 212
8.2消隐算法 213
8.2.1消隐基础知识 213
8.2.2平面立体消隐算法 218
8.2.3深度缓冲器算法 223
8.2.4画家算法 226
8.3颜色模型 230
8.3.1物体的颜色 230
8.3.2颜色空间 231
8.3.3常用颜色模型 232
8.3.4OpenGL中的颜色模型 233
8.4光照模型 236
8.4.1基本光照模型 236
8.4.2明暗度处理模型 240
8.4.3透明与阴影 244
8.4.4光线追踪模型 246
8.5纹理映射技术 252
8.5.1概述 252
8.5.2颜色纹理映射 253
8.5.3几何纹理映射 256
8.5.4环境映射 257
8.6OpenGL真实感图形 258
8.6.1OpenGL光照函数 258
8.6.2物体表面特性函数 262
8.6.3OpenGL纹理映射 263
8.6.4编程实例--纹理映射 266
习题8 268
第9章交互技术 269
9.1人机交互界面 269
9.1.1用户接口模型 269
9.1.2信息输入控制方式 271
9.2交互技术 273
9.2.1交互输入技术 273
9.2.2交互控制技术 274
9.2.3图形拾取技术 277
9.3OpenGL交互式绘图 281
9.3.1OpenGL选择模式 281
9.3.2OpenGL反馈模式 283
9.3.3编程实例--图形拾取 284
习题9 287
第10章计算机动画 288
10.1动画简介 288
10.2关键帧动画技术 289
10.2.1关键帧插值 290
10.2.2基于网格的图像变形技术 291
10.2.3FFD自由变形技术（Free-FormDeformation） 292
10.2.4关节动画和角色动画 293
10.3过程动画 295
10.3.1粒子系统 296
10.3.2基于物理模型的布料动画 297
10.4OpenGL动画 299
10.4.1双缓存技术 299
10.4.2OpenGL帧缓存 300
10.4.3编程实例--太阳系动画 302
习题10 305
参考文献 306
附录A课程实验指导 307
附录B模拟试题 336
计算机图形学基础（OpenGL版）
目录
第1章绪论 1
1.1计算机图形学的目标与任务 1
1.1.1视觉交流是计算机图形学的核心目标 1
1.1.2计算机图形学的三个基本任务 2
1.2计算机图形学的内容体系 3
1.3计算机图形学相关学科 5
1.3.1图形与图像 5
1.3.2相关学科 7
1.4计算机图形学的应用领域 8
1.4.1计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） 8
1.4.2科学计算可视化（VisualizationinScientificComputing） 10
1.4.3虚拟现实（VirtualReality） 10
1.4.4动画（Animation） 11
1.5计算机图形学的发展 12
1.5.1计算机图形学的发展简史 12
1.5.2计算机图形学的发展趋势 15
习题1 17
第2章图形系统 18
2.1图形系统概述 18
2.1.1图形系统组成结构 18
2.1.2图形系统分类 22
2.2图形系统体系结构 23
2.2.1概述 23
2.2.2应用程序阶段 24
2.2.3几何处理阶段 24
2.2.4光栅阶段 25
2.3图形支撑软件 25
2.3.1OpenGL 26
2.3.2DirectX 28
2.3.3Java2D和Java3D 28
2.4图形硬件显示原理 29
2.4.1图形显示设备及工作原理 29
2.4.2图形显示方式 34
2.4.3光栅扫描图形显示系统 37
习题2 39
第3章二维图形生成 40
3.1直线生成算法 40
3.1.1数值微分法 41
3.1.2逐点比较法 42
3.1.3Bresenham画线法 45
3.1.4中点画线法 48
3.2圆弧绘制算法 50
3.2.1基于光栅的整圆绘制算法 51
3.2.2角度离散法绘制圆弧和椭圆弧 54
3.3区域填充 55
3.3.1种子填充算法 56
3.3.2多边形填充算法 58
3.4字符 62
3.4.1字符的编码 62
3.4.2点阵字符 62
3.4.3矢量字符 63
3.5反走样技术 64
3.6编程实例--地图绘制 66
3.6.1地图绘制方法 66
3.6.2基于OpenGL的地图绘制 67
习题3 69
第4章图形几何变换 71
4.1二维几何变换 71
4.1.1基本变换 71
4.1.2二维复合变换 83
4.1.3二维坐标系间的变换 86
4.2三维几何变换 88
4.2.1基本变换 88
4.2.2三维复合变换 93
4.2.3三维坐标系间的变换 98
4.3图形几何变换的模式 99
4.3.1固定坐标系模式 100
4.3.2活动坐标系模式 101
4.4编程实例--三角形与矩形变换 102
习题4 112
第5章二维观察 113
5.1二维观察概述 113
5.2二维观察流水线 114
5.2.1坐标系统 115
5.2.2坐标系之间的变换 116
5.3裁剪 118
5.3.1点的裁剪 119
5.3.2直线裁剪 119
5.3.3多边形裁剪 124
5.3.4其他裁剪 126
5.4OpenGL二维观察简介 127
5.4.1OpenGL投影模式 128
5.4.2GLU裁剪窗口函数 128
5.4.3OpenGL视区函数 129
5.5编程实例--红蓝三角形 129
习题5 131
第6章三维观察 132
6.1三维观察流水线 132
6.2观察变换 133
6.2.1三维观察坐标系参数 133
6.2.2世界坐标系到观察坐标系的变换 136
6.3投影变换 141
6.3.1投影分类 141
6.3.2平行投影 142
6.3.3透视投影 149
6.4三维裁剪 155
6.4.1观察体及规范化 155
6.4.2三维裁剪算法简介 163
6.5编程实例--立方体透视投影 166
习题6 168
第7章三维对象 169
7.1三维对象概述 169
7.2三维实体表示基础 170
7.2.1基本几何元素 170
7.2.2几何信息与拓扑信息 170
7.2.3几何造型模型 171
7.3三维实体表示方法 172
7.3.1边界表示 172
7.3.2扫描表示 175
7.3.3构造实体几何表示 176
7.3.4空间细分表示 177
7.3.5编程实例--简单实体构建 178
7.4三次参数曲线 181
7.4.1基本特性 181
7.4.2Hermite曲线 182
7.4.3Bezier曲线 187
7.4.4B样条曲线 194
7.5双三次参数曲面 200
7.5.1Coons曲面 201
7.5.2Bezier曲面 202
7.5.3B样条曲面 204
7.5.4双三次参数曲面片的绘制 205
7.5.5编程实例--Bezier曲线曲面绘制 206
习题7 210
第8章真实感图形技术 211
8.1概述 211
8.1.1真实感图形生成流程 211
8.1.2真实感图形特点 212
8.2消隐算法 213
8.2.1消隐基础知识 213
8.2.2平面立体消隐算法 218
8.2.3深度缓冲器算法 223
8.2.4画家算法 226
8.3颜色模型 230
8.3.1物体的颜色 230
8.3.2颜色空间 231
8.3.3常用颜色模型 232
8.3.4OpenGL中的颜色模型 233
8.4光照模型 236
8.4.1基本光照模型 236
8.4.2明暗度处理模型 240
8.4.3透明与阴影 244
8.4.4光线追踪模型 246
8.5纹理映射技术 252
8.5.1概述 252
8.5.2颜色纹理映射 253
8.5.3几何纹理映射 256
8.5.4环境映射 257
8.6OpenGL真实感图形 258
8.6.1OpenGL光照函数 258
8.6.2物体表面特性函数 262
8.6.3OpenGL纹理映射 263
8.6.4编程实例--纹理映射 266
习题8 268
第9章交互技术 269
9.1人机交互界面 269
9.1.1用户接口模型 269
9.1.2信息输入控制方式 271
9.2交互技术 273
9.2.1交互输入技术 273
9.2.2交互控制技术 274
9.2.3图形拾取技术 277
9.3OpenGL交互式绘图 281
9.3.1OpenGL选择模式 281
9.3.2OpenGL反馈模式 283
9.3.3编程实例--图形拾取 284
习题9 287
第10章计算机动画 288
10.1动画简介 288
10.2关键帧动画技术 289
10.2.1关键帧插值 290
10.2.2基于网格的图像变形技术 291
10.2.3FFD自由变形技术（Free-FormDeformation） 292
10.2.4关节动画和角色动画 293
10.3过程动画 295
10.3.1粒子系统 296
10.3.2基于物理模型的布料动画 297
10.4OpenGL动画 299
10.4.1双缓存技术 299
10.4.2OpenGL帧缓存 300
10.4.3编程实例--太阳系动画 302
习题10 305
参考文献 306
附录A课程实验指导 307
附录B模拟试题 336
计算机图形学基础（OpenGL版）
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