计算机图形学原理及实践 C语言描述 原书第2版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

计算机图形学原理及实践 C语言描述 原书第2版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 导言1

1.1作为图像分析的图像处理1

1.2交互式图形学的优点2

1.3计算机图形学的典型用途3

1.4 应用分类4

1.5 计算机图形学硬件与软件的发展5

1.5.1输出技术6

1.5.2输入技术10

1.5.3软件的可移植性与图形标准11

1.6交互式图形学的概念框架12

1.6.1概述12

1.6.2应用建模12

1.6.3对图形系统描绘观察的内容13

1.6.4交互处理14

1.7 小结15

习题15

第2章 简单光栅图形软件包（SRGP）的编程17

2.1用SRGP画图17

2.1.1图形图元的规格17

2.1.2属性21

2.1.3填充图元及其属性22

2.1.4存储和恢复属性25

2.1.5文本26

2.2基本交互处理27

2.2.1人的因素27

2.2.2逻辑输入设备28

2.2.3采样与事件驱动处理28

2.2.4采样模式30

2.2.5事件模式31

2.2.6交互处理中的关联拾取34

2.2.7设置设备度量和属性35

2.3光栅图形特性37

2.3.1 画布37

2.3.2矩形框的裁剪39

2.3.3 SRGP_copyPixel操作39

2.3.4写模式或RasterOp41

2.4 SRGP的局限性42

2.4.1 应用程序坐标系统42

2.4.2为了重新定义存储图元43

2.5小结45

习题45

程序设计项目47

第3章 二维图元的基本光栅图形学算法49

3.1概述49

3.1.1显示系统体系结构的含义49

3.1.2软件中的输出流水线52

3.2直线的扫描转换52

3.2.1基本增量算法53

3.2.2 中点线算法54

3.2.3补充要点57

3.3圆的扫描转换59

3.3.1八方向对称性59

3.3.2 中点圆算法60

3.4椭圆的扫描转换62

3.5填充矩形65

3.6填充多边形66

3.6.1水平边68

3.6.2狭长条68

3.6.3边相关性和扫描线算法68

3.7填充椭圆弧区域71

3.8图案填充72

3.9宽图元75

3.9.1复制像素75

3.9.2移动画笔76

3.9.3填充边界之间的区域77

3.9.4用宽折线进行逼近78

3.10线型和笔型78

3.11 光栅空间的裁剪操作79

3.12线段裁剪80

3.12.1裁剪端点80

3.12.2利用求解联立方程组的线段裁剪81

3.12.3 Cohen-Sutherland线裁剪算法81

3.12.4参数化的线裁剪算法84

3.13圆和椭圆的裁剪90

3.14多边形裁剪90

3.15 生成字符93

3.15.1定义和裁剪字符93

3.15.2一种文本输出图元的实现95

3.16 SRGP_copyPixel96

3.17 反走样96

3.17.1 增加分辨率96

3.17.2未加权的区域采样97

3.17.3加权区域采样98

3.17.4 Gupta-Sproull反走样线扫描算法101

3.18小结103

习题104

第4章 图形硬件107

4.1 硬拷贝技术108

4.2显示技术113

4.3光栅扫描显示系统120

4.3.1简单的光栅显示系统120

4.3.2具有外围显示处理器的光栅显示系统124

4.3.3显示处理器的附加功能127

4.3.4具有集成显示处理器的光栅显示系统129

4.4视频控制器130

4.4.1查找表动画131

4.4.2位图变换和窗口技术132

4.4.3视频混合133

4.5随机扫描显示处理器134

4.6用于操作者交互的输入设备136

4.6.1定位设备136

4.6.2键盘设备140

4.6.3定值设备140

4.6.4选择设备140

4.7图像扫描仪141

习题142

第5章 几何变换145

5.1 维变换145

5.2齐次坐标和二维变换的矩阵表示147

5.3 维变换的合成150

5.4窗口到视口的变换152

5.5效率153

5.6三维变换的矩阵表示154

5.7三维变换的合成157

5.8坐标系的变换160

习题163

第6章 三维空间的观察165

6.1投影165

6.1.1透视投影166

6.1.2平行投影167

6.2指定一个任意的三维视图170

6.3三维观察的例子173

6.3.1透视投影175

6.3.2 平行投影177

6.3.3有限的视见体179

6.4平面几何投影的数学180

6.5实现平面几何投影183

6.5.1 平行投影185

6.5.2透视投影188

6.5.3用三维规范视见体进行裁剪192

6.5.4在齐次坐标中裁剪194

6.5.5映射到一个视口197

6.5.6实现小结197

6.6坐标系统198

习题199

第7章 对象的层次结构和简单的PHIGS系统203

7.1 几何造型204

7.1.1什么是模型204

7.1.2 几何模型205

7.1.3 何模型中的层次205

7.1.4模型、应用程序和图形系统间的关系207

7.2保留模式图形包的特点208

7.2.1 中央结构存储库及其优点208

7.2.2保留模式软件包的局限性209

7.3定义和显示结构209

7.3.1打开和关闭结构209

7.3.2定义输出图元及其属性210

7.3.3提交结构进行显示遍历212

7.3.4 见察213

7.3.5 通过窗口管理共享屏幕的图像应用215

7.4模型变换216

7.5层次式结构网络219

7.5.1两层层次结构219

7.5.2简单的三层层次结构220

7.5.3自底向上构造的机器人221

7.5.4交互式造型程序223

7.6显示遍历中的矩阵合成223

7.7层次结构中外观属性的处理226

7.7.1继承法则226

7.7.2 SPHIGS的属性及文字不受变换影响227

7.8屏幕的更新和绘制模式228

7.9 用于动态效果的结构网络编辑229

7.9.1利用索引和标记访问元素229

7.9.2内部结构的编辑操作230

7.9.3改进编辑方法的一些实例块230

7.9.4如何控制屏幕图像的自动再生232

7.10交互232

7.10.1定位器233

7.10.2关联拾取233

7.11其他输出特性235

7.11.1属性包235

7.11.2高亮度与不可见性的名字集236

7.11.3图像交换与元文件236

7.12实现问题237

7.12.1绘制237

7.12.2关联拾取240

7.13层次模型的优化显示241

7.13.1省略241

7.13.2参考结构242

7.14 PHIGS中层次模型的局限性242

7.14.1简单层次结构的局限性242

7.14.2 SPHIGS“参数传递”的局限性242

7.15层次建模的其他形式243

7.15.1过程层次243

7.15.2数据层次244

7.15.3利用数据库系统244

7.16 小结245

习题245

第8章 输入设备、交互技术与交互任务247

8.1交互硬件248

8.1.1定位设备249

8.1.2键盘设备250

8.1.3定值设备250

8.1.4选择设备250

8.1.5其他设备251

8.1.6三维交互设备252

8.1.7设备级人的因素254

8.2基本交互任务254

8.2.1定位交互任务254

8.2.2选择交互任务——大小可变的选项集合256

8.2.3选择交互任务——相对固定大小的选项集合259

8.2.4文本交互任务264

8.2.5定量交互任务265

8.2.6三维交互任务266

8.3复合交互任务270

8.3.1 对话框270

8.3.2构造技术270

8.3.3动态操纵273

习题275

第9章 对话设计277

9.1 人机对话的形式和内容278

9.2用户界面风格280

9.2.1所见即所得280

9.2.2直接操纵281

9.2.3图标化用户界面282

9.2.4其他对话形式284

9.3一些重要的设计问题285

9.3.1一致性285

9.3.2提供反馈287

9.3.3减少错误概率288

9.3.4提供错误恢复289

9.3.5容许多种熟练级别290

9.3.6减少记忆292

9.4模式和语法292

9.5视觉设计295

9.5.1视觉清晰性295

9.5.2视觉编码298

9.5.3视觉的一致性300

9.5.4布局原则301

9.6设计方法学303

习题304

第10章 用户界面软件307

10.1基本的交互处理模型307

10.2窗口管理系统310

10.3窗口系统中的输出处理312

10.4窗口系统中的输入处理315

10.5交互技术工具箱318

10.6用户界面管理系统322

10.6.1 对话序列322

10.6.2高级UIMS概念328

习题331

第11章 曲线与曲面的表示333

11.1多边形网格334

11.1.1多边形网格的表示334

11.1.2多边形网格表示法的一致性336

11.1.3平面方程336

11.2三次参数曲线337

11.2.1 Hermite曲线341

11.2.2 Bézier曲线344

11.2.3均匀非有理B样条曲线346

11.2.4非均匀非有理B样条曲线349

11.2.5非均匀有理三次多项式曲线段355

11.2.6其他样条曲线356

11.2.7曲线分割358

11.2.8各种表示法之间的转换360

11.2.9曲线绘制360

11.2.10三次曲线的比较363

11.3 三次参数曲面364

11.3.1 Hermite曲面365

11.3.2 B6zier曲面367

11.3.3 B样条曲面368

11.3.4曲面的法线368

11.3.5双三次曲面的显示369

11.4二次曲面372

11.5小结373

习题373

第12章 实体造型377

12.1实体表示377

12.2 正则布尔集合运算378

12.3基本实体举例法381

12.4扫掠表示法381

12.5边界表示法383

12.5.1多面体和欧拉公式383

12.5.2翼边表示法385

12.5.3布尔集合运算385

12.5.4非多边形的边界表示法386

12.6空间划分表示法387

12.6.1单元分解法387

12.6.2空间位置枚举法387

12.6.3八叉树表示法388

12.6.4二元空间划分树392

12.7构造实体几何393

12.8各种表示法的比较394

12.9实体造型的用户界面396

12.10 小结396

习题397

第13章 消色差光与彩色光399

13.1消色差光399

13.1.1选择亮度值——gamma校正399

13.1.2半色调逼近402

13.2彩色406

13.2.1心理物理学407

13.2.2 CIE色度图409

13.3用于光栅图形的颜色模型412

13.3.1 RGB颜色模型413

13.3.2 CMY颜色模型414

13.3.3 YIQ颜色模型415

13.3.4 HSV颜色模型416

13.3.5 HLS颜色模型418

13.3.6颜色的交互指定421

13.3.7在颜色空间中进行插值422

13.4颜色再现422

13.5在计算机图形学中应用颜色424

13.6 小结425

习题426

第14章 可视图像真实感的探讨429

14.1为什么讨论真实感429

14.2基本的困难430

14.3线条图的绘制技术431

14.3.1多正交视图431

14.3.2轴测投影和斜投影432

14.3.3透视投影432

14.3.4深度提示432

14.3.5深度裁剪432

14.3.6纹理433

14.3.7颜色433

14.3.8 可见线的判定433

14.4明暗图像的绘制技术433

14.4.1 可见面的判定433

14.4.2光照和明暗处理433

14.4.3插值明暗处理434

14.4.4材质属性434

14.4.5曲面造型434

14.4.6改进光照和明暗效果434

14.4.7纹理434

14.4.8阴影434

14.4.9透明性和反射435

14.4.10改进的相机模型435

14.5改进的物体模型435

14.6动力学435

14.7立体观测436

14.8改进的显示技术436

14.9与其他感官的交互437

14.10走样与反走样437

14.10.1点采样439

14.10.2区域采样439

14.10.3采样理论441

14.10.4滤波445

14.10.5重构450

14.10.6实际的反走样454

14.11 小结456

习题456

第15章 可见面的判定459

15.1 双变量函数460

15.2 可见面判定算法中的常用技术463

15.2.1相关性464

15.2.2透视变换464

15.2.3范围与包围体466

15.2.4背面消除467

15.2.5空间划分468

15.2.6层次结构469

15.3 可见线判定算法469

15.3.1 Roberts算法469

15.3.2 Appel算法470

15.3.3 光环线算法470

15.4 z缓存算法471

15.5列表优先级算法474

15.5.1深度排序算法474

15.5.2二元空间划分树476

15.6扫描线算法480

15.7区域细分算法484

15.7.1 Warnock算法484

15.7.2 Weiler-Atherton算法486

15.7.3子像素区域细分算法489

15.8八叉树算法490

15.9曲面算法492

15.10可见面光线跟踪494

15.10.1相交计算495

15.10.2 可见面光线跟踪算法的效率496

15.10.3计算布尔集合运算501

15.10.4反走样光线跟踪503

15.11 小结504

习题505

第16章 光照和明暗处理509

16.1 光照模型509

16.1.1环境光509

16.1.2漫反射510

16.1.3大气衰减513

16.1.4镜面反射514

16.1.5点光源模型的改进516

16.1.6多光源517

16.2多边形的明暗处理模型518

16.2.1恒定明暗处理518

16.2.2插值明暗处理518

16.2.3多边形网格的明暗处理518

16.2.4 Gouraud明暗处理技术519

16.2.5 Phong明暗处理技术520

16.2.6插值明暗处理中的问题521

16.3 曲面细节522

16.3.1曲面细节多边形523

16.3.2纹理映射523

16.3.3凹凸映射524

16.3.4其他方法525

16.4阴影525

16.4.1扫描线生成阴影算法526

16.4.2 对象精确的两步法阴影算法526

16.4.3阴影体528

16.4.4两遍z缓存阴影算法529

16.4.5全局光照阴影算法531

16.5透明性531

16.5.1无折射的透明性531

16.5.2折射透明性533

16.6物体间的反射534

16.7基于物理的光照模型536

16.7.1表面模型的改进538

16.7.2微面元分布函数538

16.7.3 几何衰减因子539

16.7.4菲涅耳项539

16.8扩展光源模型543

16.9光谱采样543

16.10相机模型的改进545

16.11全局光照算法545

16.12 递归光线跟踪546

16.12.1 递归光线跟踪算法的效率考虑550

16.12.2一个更佳的照明模型553

16.12.3区域采样的不同方法553

16.12.4分布式光线跟踪554

16.12.5从光源出发的光线跟踪557

16.13辐射度方法558

16.13.1辐射度方程558

16.13.2计算形状因子560

16.13.3子结构技术562

16.13.4逐步求精算法562

16.13.5更加精确的形状因子的计算565

16.13.6镜面反射565

16.13.7辐射度和光线跟踪的结合565

16.14绘制流水线567

16.14.1局部光照绘制流水线567

16.14.2全局光照绘制流水线569

16.14.3设计灵活的绘制法569

16.14.4逐步求精方法571

16.15小结571

习题572

第17章 图像处理和存储575

17.1什么是图像576

17.2滤波576

17.3图像处理578

17.4图像的几何变换578

17.4.1基本几何变换579

17.4.2带滤波的几何变换581

17.4.3其他图案映射技术583

17.5多重变换584

17.5.1多重变换的代数学585

17.5.2利用滤波生成变换后的图像587

17.5.3评价变换方法589

17.6图像合成589

17.6.1 α通道合成589

17.6.2其他合成方法593

17.6.3通过填充机制生成α值595

17.6.4用于图像组装的一个界面595

17.7图像存储机制596

17.7.1存储图像数据597

17.7.2用于图像压缩的迭代函数系统598

17.7.3图像属性600

17.8图像的特殊效果601

17.9 小结601

习题601

第18章 高级光栅图形体系结构605

18.1简单光栅显示系统605

18.1.1帧缓冲内存访问问题605

18.1.2动态存储器606

18.1.3提高帧缓冲内存带宽607

18.1.4视频RAM607

18.1.5 高分辨率显示器的帧缓存608

18.2显示处理器系统609

18.2.1外部显示处理器609

18.2.2德克萨斯仪器公司的TMS34020——单芯片外部显示处理器610

18.2.3集成的图形处理器611

18.2.4 Intel的i860——一个具有集成3D图形支持的单芯片微处理器611

18.2.5三个性能障碍612

18.3标准图形流水线613

18.3.1显示遍历613

18.3.2模型变换614

18.3.3简单接受／简单拒绝的区分614

18.3.4光照处理614

18.3.5 见察变换615

18.3.6裁剪615

18.3.7除以w并映射到3D视口615

18.3.8光栅化615

18.3.9一个样板应用的性能要求616

18.4多处理简介618

18.4.1流水线618

18.4.2并行性619

18.4.3多处理器图形系统620

18.5流水线前端体系结构620

18.5.1应用程序和显示遍历620

18.5.2几何变换621

18.5.3简单接受／简单拒绝的区分621

18.5.4光照处理621

18.5.5裁剪621

18.5.6除w并映射到3D视口622

18.5.7前端流水线的限制622

18.6并行前端体系结构622

18.6.1显示遍历622

18.6.2重组并行数据流623

18.6.3流水线同并行性的比较624

18.7多处理器光栅化体系机构624

18.7.1 以物体为序的流水线体系结构624

18.7.2 以图像为序的流水线体系结构627

18.7.3流水线光栅化的限制和对并行性的需求627

18.8图像并行光栅化627

18.8.1 内存划分体系结构628

18.8.2 Silicon Graphics公司的POWERIRIS 4D/240GTX——一个交叉划分帧缓冲内存体系结构630

18.8.3逻辑增强的内存633

18.9物体并行光栅化637

18.9.1每图元一个处理器的流水线638

18.9.2基于树结构的每图元一个处理器的体系结构638

18.9.3物体并行性和图像并行性的比较639

18.10混合并行光栅化639

18.10.1虚拟缓冲区和虚拟处理器639

18.10.2并行虚拟缓冲区体系结构641

18.10.3图像合成体系结构642

18.11增强的显示能力643

18.11.1 对多窗口的支持643

18.11.2 对增加的真实感的支持644

18.11.3 Stellar GS2000——促进真实感绘制的紧密集成的体系结构646

18.11.4对高级图元的支持647

18.11.5对增强的3D感知的支持649

18.11.6实时飞行模拟器651

18.12小结652

习题652

第19章 高级几何与光栅算法655

19.1裁剪655

19.1.1矩形区域对直线的裁剪656

19.1.2矩形和其他多边形区域对多边形的裁剪659

19.1.3矩形区域裁剪：梁友栋－Barsky多边形算法659

19.1.4 Weiler多边形算法665

19.2图元的扫描转换671

19.2.1属性671

19.2.2 评价扫描转换算法的准则671

19.2.3直线的其他考察方式673

19.2.4高级折线算法674

19.2.5画圆算法的改进674

19.2.6一般圆锥曲线算法676

19.2.7宽图元683

19.2.8填充图元685

19.3反走样686

19.3.1直线的反走样687

19.3.2圆的反走样688

19.3.3圆锥曲线的反走样690

19.3.4一般曲线的反走样692

19.3.5矩形、多边形和直线端点的反走样692

19.4文字的特殊问题693

19.5填充算法695

19.5.1 区域类型、连通性和填充695

19.5.2基本填充算法696

19.5.3软填充算法698

19.6加速copyPixel700

19.7形状数据结构和形状代数704

19.8 用bitBlt管理窗口706

19.9 页面描述语言708

19.10 小结713

习题713

第20章 高级建模技术719

20.1前述技术的扩展720

20.1.1采用样条的高级建模技术720

20.1.2基于噪声的纹理映射722

20.2 过程模型724

20.3分形模型725

20.4基于文法的模型729

20.5粒子系统732

20.6体绘制735

20.7基于物理的建模738

20.7.1基于约束的建模738

20.7.2布面和柔软表面的建模739

20.7.3实体建模740

20.7.4地形建模740

20.8模拟自然物体和合成物体的特殊模型740

20.8.1波浪741

20.8.2云层和气象741

20.8.3湍流743

20.8.4滴状物体743

20.8.5生物744

20.8.6人745

20.8.7来自于娱乐业的一个例子745

20.9自动放置物体746

20.10小结748

习题749

第21章 动画751

21.1传统动画和计算机辅助动画751

21.1.1传统动画751

21.1.2计算机辅助动画752

21.1.3插值752

21.1.4简单的动画效果755

21.2 计算机动画语言756

21.2.1线性表表示法756

21.2.2通用计算机语言757

21.2.3图形语言757

21.3动画控制方法760

21.3.1完全显式的控制760

21.3.2过程化控制760

21.3.3基于约束的系统760

21.3.4真实动作跟踪762

21.3.5演员762

21.3.6 运动学和动力学762

21.3.7基于物理的动画764

21.4动画的基本规则765

21.5动画特有的一些问题765

21.6小结767

习题767

附录 计算机图形学的数学基础769

参考文献793

索引833