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1.1 计算机图形学的概念1

1.2 计算机图形学的发展1

第一章 计算机图形学基本知识1

1.3 计算机图形学的应用3

1.4 计算机图形硬件简介5

习题一19

第二章 基本图形的生成与计算21

2.1 直线的生成算法21

2.1.1 直线DDA算法21

2.1.2 直线Bresenham算法22

2.2 圆的生成算法26

2.2.1 基础知识26

2.2.2 圆的Bresenham算法26

2.3.1 基础知识28

2.3 区域填充算法28

2.3.2 扫描线填色算法29

2.3.3 种子填色算法36

2.4 字符的生成37

2.4.1 点阵式字符37

2.4.2 矢量式字符38

2.4.3 方向编码式字符38

2.4.4 轮廓字形技术39

2.5 图形求交39

2.5.1 求交点算法40

2.5.2 求交线算法42

2.5.3 包含判定算法44

2.5.5 凸包计算47

2.5.4 重叠判定算法47

2.6 图形裁剪48

2.6.1 直线的剪裁49

2.6.2 多边形的剪裁54

2.6.3 字符串的剪裁58

习题二59

第三章 图形变换与输出60

3.1 图形的几何变换60

3.1.1 二维图形几何变换60

3.1.2 三维图形几何变换64

3.1.3 参数图形几何变换68

3.2 坐标系统及其变换69

3.2.1 坐标系统69

3.2.2 规格化变换与设备坐标变换70

3.2.3 投影变换75

3.3 图元输出与输出属性77

3.3.1 二维图元输出77

3.3.2 输出属性及其控制78

3.3.3 三维图元的输出82

习题三83

第四章 图形输入与交互技术85

4.1 逻辑输入设备85

4.2 图形输入控制86

4.2.1 概述86

4.2.2 请求方式86

4.2.3 采样方式87

4.2.4 事件方式88

4.2.5 输入控制方式的混合使用89

4.3 交互技术90

4.3.1 定位技术90

4.3.2 橡皮条技术91

4.3.3 拖曳技术92

4.3.4 菜单技术92

4.3.5 定值技术94

4.3.6 拾取技术95

4.3.7 网格与吸附技术96

4.4 三维图形输入97

习题四97

5.1.1 图段及其属性98

5.1 图段98

第五章 图形数据结构98

5.1.2 图段的操作99

5.1.3 独立于工作站的图段存储器和图文件102

5.2 结构102

5.2.1 结构元素102

5.2.2 结构网络（Structure Network）104

5.2.3 集中式结构存储（CSS）与结构操作105

5.2.4建模操作112

5.3 图段与结构的比较115

习题五116

第六章 数据接口与交换标准117

6.1 GKS元文件标准GKSM118

6.1.1 GKSM功能118

6.1.2 GKSM生成119

6.1.3 GKSM输入120

6.2 计算机图形元文件标准CGM121

6.2.1 CGM功能121

6.2.2 CGM描述121

6.3 计算机图形接口标准CGI123

6.3.1 CGI功能123

6.3.2 光栅功能集125

6.4 基本图形交换规范标准IGES126

6.4.1 IGES功能126

6.4.2 IGES元素127

6.4.3 IGES文件结构131

6.5 DXF数据接口135

6.6 产品模型数据交换标准STEP138

6.6.1 STEP的组成139

6.6.2 产品模型信息结构144

6.6.3 几何与拓扑表示150

习题六152

第七章 真实感图形显示153

7.1 线消隐153

7.1.1 消隐的基础知识153

7.1.2 凸多面体的隐藏线消除154

7.1.3 凹多面体的隐藏线消除154

7.2 面消隐156

7.2.1 区域排序算法156

7.2.2 深度缓存（Z-Buffer）算法156

7.3.1 光源特性和物体表面特性158

7.3 光照模型158

7.2.4 扫描线算法158

7.2.3 射线踪迹算法158

7.3.2 光照模型及其实现160

7.3.3 明暗的光滑处理163

7.3.4 阴影生成165

7.3.5 整体光照模型169

7.4 光线跟踪170

7.4.1 光线跟踪的基本原理170

7.4.2 光线与实体的求交172

7.4.3 光线跟踪算法174

7.5 表面图案与纹理179

7.5.1 表面图案的描绘179

7.5.2 表面纹理的描绘180

7.6.1 颜色的基本概念182

7.6 颜色空间182

7.6.2 CIE色度图183

7.6.3 几种常用的颜色模型184

习题七186

第八章 自由曲线曲面188

8.1 曲线和曲面的表示188

8.2 Bezier曲线191

8.3 Bezier曲面198

8.4 B样条曲线201

8.5 B样条曲面209

8.6 NURBS曲线211

8.7 NURBS曲面214

习题八219

9.1 概述221

第九章 基本造型方法221

9.2 结构实体几何模型（CSG）222

9.3 分解模型226

9.3.1 八叉树表达226

9.3.2 八叉树的操作227

9.3.3 线性八叉树229

9.4 边界模型229

9.5 非传统造型技术232

9.5.1 分形造型232

9.5.2 粒子系统234

习题九235

第十章 实体造型中的基本算法及特征造型236

10.1 概述236

10.2.1 半边数据结构描述237

10.2 半边数据结构237

10.2.2 半边结构程序描述239

10.2.3 半边数据结构的具体算法242

10.3 欧拉操作246

10.3.1 基本欧拉操作247

10.3.2 低级欧拉算子249

10.3.3 高级欧拉算子252

10.4 基本体元的生成255

10.4.1 移动掠扫算法255

10.4.2 长方体产生的算法256

10.4.3 圆柱生成算法257

10.4.4 以曲线为基的旋转掠扫算法259

10.5 实体的布尔操作261

10.5.1 引言262

10.5.2 在Brep模型上的布尔集合操作262

10.5.3 边界分类264

10.5.4 步骤265

10.5.5 顶点邻域分类266

10.5.6 空边的连接271

10.5.7 结果的产生271

10.5.8 提高拼合运算可靠性措施271

10.6 特征造型273

10.6.1 特征的定义273

10.6.2 特征的分类274

10.6.4 特征造型系统实现模式275

10.6.3 特征的形式化描述275

10.6.5 特征表示277

10.6.6 特征与约束278

10.6.7 特征的依赖描述278

习题十279

第十一章 计算机图形学的应用280

11.1 计算机动画280

11.1.1 计算机动画的起源与发展280

11.1.2 计算机动画的应用281

11.1.3 计算机动画的过程与分类282

11.1.4 计算机动画中的运动控制方法283

11.1.5 典型动画方法介绍292

11.1.6 计算机动画的制作软件306

11.2.1 科学计算可视化的概念和意义309

11.2 科学计算可视化309

11.2.2 标量场可视化方法310

11.2.3 矢量场可视化方法314

11.2.4 张量场可视化方法315

11.2.5 可视化应用软件316

11.3 文物数字化321

11.3.1 文物数字化的概念和意义321

11.3.2 文物数字化方法介绍321

11.3.3 文物数字化典型系统介绍337

习题十一341

12.1.1 引言342

12.1.2 系统简介342

12.1 基于特征的参数化产品造型系统GS-CAD342

第十二章 实用CAD系统介绍342

12.1.3 系统特色343

12.1.4 系统设计的技术路线344

12.1.5 系统的功能与技术特点344

12.1.6 系统体系结构345

12.1.7 系统配置要求356

12.1.8 造型实例356

12.2 纺织图案CAD/CAM系统368

12.2.1 概述368

12.2.2 系统的体系结构370

12.2.3 系统功能372

12.2.4 主要模块的实现373

习题十二389

参考文献390