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第1章 计算机图形学的发展及应用1

1.1概述1

1.2计算机图形学的发展2

1.2.1计算机图形学的发展简史2

1.2.2硬件设备的发展4

1.3计算机图形学的应用4

1.3.1图形用户界面4

1.3.2计算机辅助设计与制造5

1.3.3计算机动画6

1.3.4科学计算可视化6

1.3.5计算机艺术8

1.3.6虚拟现实9

1.3.7真实感图形绘制10

1.4计算机图形学的研究热点11

1.4.1真实感人脸建模研究11

1.4.2基于图像的建模与绘制技术12

1.4.3体绘制技术13

习题113

第2章 图形设备14

2.1图形输入设备14

2.1.1常用的输入设备14

2.1.2新型输入设备16

2.2图形绘制设备17

2.2.1绘图仪17

2.2.2打印机18

2.3图形显示系统18

2.3.1 CRT显示器18

2.3.2显示卡24

2.3.3液晶显示器25

2.4图形软件26

2.4.1图形软件的类型与功能26

2.4.2图形软件标准26

2.4.3三维实时图形软件包28

习题229

第3章 图形变换30

3.1坐标系统30

3.2几何变换32

3.2.1平移变换32

3.2.2缩放变换33

3.2.3旋转变换34

3.2.4错切变换35

3.2.5反射变换36

3.2.6齐次坐标表示37

3.2.7变换矩阵表示39

3.2.8复合变换40

3.2.9相对于任意参考点的几何变换41

3.3投影变换45

3.3.1透视投影变换46

3.3.2平行投影变换48

3.4图形裁剪50

3.4.1点的裁剪51

3.4.2直线的裁剪51

3.4.3多边形的裁剪55

3.5窗口概念及窗口到视区的变换59

3.5.1基本概念59

3.5.2窗口到视区的变换60

习题361

第4章 多边形的扫描转换与区域填充62

4.1多边形的扫描转换62

4.1.1多边形的扫描转换的定义62

4.1.2逐点判断算法（x扫描线算法）63

4.1.3扫描线算法65

4.1.4边界标志算法69

4.2区域填充技术70

4.2.1区域的表示71

4.2.2递归算法72

4.2.3栈结构的种子填充算法72

4.2.4扫描线填充算法73

4.2.5区域填充图案74

4.2.6多边形的扫描转换与区域填充方法比较75

4.3反走样76

4.3.1提高分辨率76

4.3.2直线的区域采样77

习题479

第5章 隐藏线与隐藏面的消除80

5.1多面体的隐藏线消除80

5.1.1减少直线求交80

5.1.2凸多面体的隐藏线消除82

5.1.3凹多面体的隐藏线消除82

5.2曲面的隐藏线消除83

5.3隐藏面的消除85

5.3.1区域子分算法85

5.3.2画家算法86

5.3.3 Z缓存算法88

5.3.4扫描线算法90

5.3.5区间扫描线算法91

习题592

第6章 曲线、曲面的表示93

6.1基础知识93

6.1.1显式、隐式和参数表示93

6.1.2插值95

6.1.3逼近95

6.1.4曲线的连续性96

6.1.5曲线拟合96

6.1.6三次Hermite样条97

6.2 Bezier曲线、曲面的表示98

6.2.1 Bezier曲线的定义99

6.2.2 Bezier曲线的性质100

6.2.3 Bezier曲线的拼接102

6.2.4 Bezier曲线的离散生成103

6.2.5 Bezier曲面的定义104

6.2.6 Bezier曲面的性质106

6.2.7 Bezier曲面的拼接106

6.3 B样条曲线、曲面的表示107

6.3.1 B样条曲线的定义107

6.3.2 B样条曲线的分类108

6.3.3 B样条曲线的性质112

6.3.4非均匀有理B样条曲线113

6.3.5 B样条曲面的定义115

6.3.6非均匀有理B样条曲面115

习题6116

第7章 几何造型技术117

7.1线框模型117

7.2表面模型118

7.2.1三维物体的边界表示118

7.2.2三维物体的扫描表示121

7.3构造实体123

7.3.1正则形体及正则运算123

7.3.2构造实体的几何表示124

7.3.3光线投射算法125

7.4空间划分表示法126

7.4.1空间位置枚举表示126

7.4.2八叉树表示127

7.4.3八叉树节点的编码方式129

习题7130

第8章 真实感图形学131

8.1颜色模型131

8.1.1 CIE色度图131

8.1.2常用的颜色模型132

8.2简单光照明模型133

8.2.1 Lambert模型133

8.2.2 Phong光照明模型136

8.3增量式光照明模型137

8.3.1双线性光强插值（Gouraud明暗处理）138

8.3.2双线性法向插值（Phong明暗处理）139

8.4阴影的产生140

8.4.1阴影多边形算法141

8.4.2阴影缓存器方法142

8.5整体光照模型142

8.5.1透明效果的简单模拟142

8.5.2 Whitted光透射模型143

8.5.3 Hall光透射模型144

8.6光线跟踪算法145

8.6.1算法原理145

8.6.2光线与物体求交147

8.6.3光线跟踪算法的加速149

习题8151

第9章 动画技术152

9.1动画简介152

9.1.1国外影视动画发展概况152

9.1.2国内影视动画发展现状153

9.2动画开发工具153

9.2.1超强3D动画制作工具Avid Softimage XSI153

9.2.2三维非线性动画创作系统Sumatra154

9.2.3 Alias/Wavefront MAYA155

9.2.4 3DS max156

9.2.5 Lightwave 3D157

9.3计算机动画技术157

9.3.1关键帧动画技术157

9.3.2基于物理的动画技术159

9.3.3过程动画161

9.3.4群体行为动画164

9.3.5运动捕捉技术165

9.4三维动画设计168

9.4.1三维动画的制作过程168

9.4.2动画实例170

9.5视频动画的合成187

9.5.1动画场景的空间表现187

9.5.2素材的合成188

9.5.3影片输出188

习题9188

第10章OpenGL程序设计基础190

10.1 OpenGL概述190

10.1.1 OpenGL编程的两个基本特点190

10.1.2 OpenGL的主要功能191

10.1.3 OpenGL绘图程序开发方法192

10.2基于OpenGL的基本图形绘制199

10.2.1点200

10.2.2线200

10.2.3多边形204

10.3基于VC+＋的OpenGL坐标变换205

10.3.1 OpenGL中三维物体的显示205

10.3.2 OpenGL中的几种变换207

10.4用OpenGL生成曲线和曲面213

10.4.1样条曲线的绘制213

10.4.2样条曲面的绘制217

10.5 OpenGL的光照处理220

10.5.1光源的定义220

10.5.2材质的定义222

10.5.3 OpenGL的光照实例223

10.6 OpenGL对交互绘图的支持224

10.6.1使用OpenGL的选择机制实现拾取功能224

10.6.2使用OpenGL的反馈机制实现反馈功能226

10.6.3使用OpenGL的双缓存机制实现橡皮筋功能227

习题10232

参考文献233