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第1章 图形系统和模型1

1.1 计算机图形学的应用1

1.2 图形系统3

1.3 图像：物理的和合成的7

1.4 成像系统11

1.5 虚拟照相机模型14

1.6 程序员接口16

1.7 图形绘制系统的体系结构22

1.8 可编程流水线25

1.9 性能特征25

小结和注释26

建议阅读资料27

习题27

第2章 图形学编程29

2.1 Sierpinski镂垫29

2.2 编写二维图形应用程序30

2.3 OpenGL API34

2.4 图元和属性37

2.5 颜色44

2.6 观察49

2.7 控制函数52

2.8 Sierpinski镂垫绘制程序56

2.9 多边形和递归57

2.10 三维Sierpinski镂垫59

2.11 绘制隐函数曲线63

小结和注释69

建议阅读资料70

习题71

第3章 输入和交互74

3.1 交互74

3.2 输入设备75

3.3 客户和服务器80

3.4 显示列表81

3.5 显示列表和建模87

3.6 事件驱动输入编程88

3.7 菜单93

3.8 拾取94

3.9 一个简单的CAD程序100

3.10 建立交互式模型105

3.11 交互式动画程序108

3.12 交互式程序的设计111

3.13 逻辑运算112

小结和注释117

建议阅读资料117

习题118

第4章 几何对象和变换121

4.1 标量、点和向量121

4.2 三维图元129

4.3 坐标系和标架130

4.4 OpenGL中的标架140

4.5 建模一个彩色立方体143

4.6 仿射变换149

4.7 平移、旋转和缩放151

4.8 变换的齐次坐标表示154

4.9 变换的级联158

4.10 OpenGL变换矩阵164

4.11 三维应用程序的接口167

4.12 四元数171

小结和注释174

建议阅读资料174

习题175

第5章 观察177

5.1 经典观察和计算机观察177

5.2 计算机观察181

5.3 定位照相机182

5.4 简单的投影191

5.5 OpenGL中的投影194

5.6 隐藏面消除196

5.7 交互式网格显示198

5.8 平行投影变换矩阵202

5.9 透视投影变换矩阵206

5.10 投影和阴影210

小结和注释212

建议阅读资料213

习题213

第6章 光照和明暗绘制215

6.1 光线和材质215

6.2 光源218

6.3 Phong光照模型221

6.4 向量的计算227

6.5 多边形明暗绘制231

6.6 通过递归细分逼近球面234

6.7 OpenGL中的光源237

6.8 OpenGL中的材质属性239

6.9 球面模型的明暗绘制240

6.10 全局照明242

小结和注释243

建议阅读资料244

习题244

第7章 从顶点到片元246

7.1 图形绘制流水线的基本实现策略246

7.2 图形绘制系统的4个主要任务248

7.3 裁剪251

7.4 线段的裁剪251

7.5 多边形的裁剪255

7.6 其他图元的裁剪257

7.7 三维裁剪258

7.8 光栅化260

7.9 Bresenham算法263

7.10 多边形光栅化算法264

7.11 隐藏面消除267

7.12 反走样276

7.13 显示方面的问题278

小结和注释283

建议阅读资料284

习题284

第8章 离散技术287

8.1 缓存287

8.2 数字图像288

8.3 缓存的写操作290

8.4 OpenGL中的位操作与像素操作293

8.5 举例298

8.6 映射方法300

8.7 纹理映射301

8.8 OpenGL中的纹理映射306

8.9 纹理生成314

8.10 环境贴图315

8.11 合成技术319

8.12 多通道绘制与累积缓存324

8.13 采样与走样328

小结和注释333

建议阅读资料334

习题334

第9章 可编程着色器336

9.1 可编程流水线336

9.2 着色语言337

9.3 OpenGL扩展338

9.4 OpenGL着色语言339

9.5 OpenGL着色语言342

9.6 着色器与OpenGL程序的连接346

9.7 移动顶点350

9.8 基于顶点程序的光照计算354

9.9 片元着色器357

9.10 基于顶点与基于片元的光照计算358

9.11 sampler变量类型359

9.12 立方体贴图361

9.13 凹凸映射366

小结和注释372

建议阅读资料372

习题373

第10章 层级建模方法374

10.1 图符和实例374

10.2 层级模型375

10.3 机器人手臂377

10.4 树与树的遍历379

10.5 使用树形数据结构382

10.6 动画385

10.7 图形对象386

10.8 场景图391

10.9 一个简单的场景图API393

10.10 开放场景图（OSG）406

10.11 图形和因特网408

10.12 其他树形结构410

小结和注释414

建议阅读资料415

习题415

第11章 过程建模方法417

11.1 基于算法的模型417

11.2 基于物理的模型和粒子系统418

11.3 牛顿粒子419

11.4 求解粒子系统方程423

11.5 约束条件425

11.6 一个简单的子系统428

11.7 基于语言的模型431

11.8 递归方法和分形434

11.9 过程噪声439

小结和注释442

建议阅读资料442

习题442

第12章 曲线和曲面444

12.1 曲线和曲面的表示形式444

12.2 设计准则448

12.3 三次参数多项式曲线450

12.4 插值450

12.5 Hermite曲线和曲面454

12.6 Bezier曲线和曲面457

12.7 三次B样条460

12.8 普通B样条464

12.9 曲线和曲面的绘制467

12.10 Utah茶壶模型472

12.11 代数曲面473

12.12 OpenGL中的曲线和曲面477

小结和注释481

建议阅读资料482

习题482

第13章 高级绘制484

13.1 超越流水线绘制结构484

13.2 光线跟踪485

13.3 构建一个简单的光线跟踪器487

13.4 绘制方程491

13.5 辐射度方法493

13.6 RenderMan498

13.7 并行绘制499

13.8 基于图像的绘制504

小结和注释506

建议阅读资料507

习题507

附录A 示例程序509

附录B 空间567

附录C 矩阵574

附录D OpenGL函数简介581

参考文献593