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第1章 计算机图形学概述 1

1.1 计算机图形学的定义 1

1.2 计算机图形学的应用领域 4

1.2.1 在设计、制造领域中的应用 4

1.2.2 在电影、游戏、广告片制作领域中的应用 6

1.2.3 在景观仿真中的应用 6

1.2.4 在服装流行款式设计中的应用 7

1.2.5 在医学领域中的应用 8

1.2.6 虚拟人 8

1.2.7 虚拟现实 9

1.2.8 CG艺术 9

1.3 计算机图形学的本质 10

练习题 10

第2章 CG的构成 13

2.1 形体模型制作 13

2.1.1 坐标系 13

2.1.2 三维形体模型 14

2.2 变换 16

2.3 再现 17

2.4 形体模型的表示 18

2.5 数字图像表示 19

练习题 20

第3章 三维形体的创建 23

3.1 边界表示 23

3.1.1 多边形表示 23

3.2.1 原胞 25

3.1.2 对称棱线数据结构 25

3.2 CSG表示 25

3.2.2 集合运算 26

3.2.3 边界评价函数 27

3.3 中心球法 28

3.4 三维像素表示 29

3.5 八叉树表示 29

3.6 扫描表示 30

练习题 31

4.1 参数表示 33

第4章 自由曲面的表示 33

4.2 曲线段和曲面片 35

4.3 由控制点生成曲线段 35

4.3.1 曲线段的一般表达式 35

4.3.2 北折曲线 36

4.3.3 B-样条曲线 38

4.4 由控制点生成曲面片 39

4.4.1 曲面片的一般形式 40

4.4.2 北折曲面 40

4.4.3 B-样条曲面 41

练习题 41

第5章 三维形体在二维平面上的投影 43

5.1 同次坐标和射影变换 43

5.1.1 同次坐标 43

5.2 投影变换 44

5.2.1 投影的一般公式 44

5.1.2 射影变换 44

5.2.2 射影变换的表示 45

5.3 平行投影 46

5.4 透视投影 48

练习题 49

第6章 三维形体的变形、移动 51

6.1 二维几何变换 51

6.1.1 点的几何变换 51

6.1.2 图形的几何变换 54

6.2 三维几何变换 56

6.3 几何变换和坐标变换 59

练习题 60

第7章 隐藏面的消去方法 63

7.1 矢量的内积和外积 63

7.2 空间中平面的确定 64

7.3 隐藏面消去 66

7.4 Z缓冲法 68

7.5 扫描线法 69

练习题 70

第8章 描影法与映射法 73

8.1 描影法 73

8.1.1 描影法的原理 73

8.1.2 阴影模型 75

8.2 平滑阴影 77

8.2.1 平坦阴影和阴影的平滑化 77

8.2.2 古兰德描影法 78

8.2.3 方描影法 79

8.3 结构映射 79

8.3.1 结构映射的种类 79

8.3.2 图像数据的映射 79

8.3.3 冲击映射法 81

8.3.4 环境映射法 81

8.3.5 立体结构 82

练习题 82

9.1 射线跟踪法的原理 85

第9章 射线跟踪技术 85

9.2 可视点的辉度计算 86

9.3 反射、透射和折射现象 89

9.3.1 反射方向 89

9.3.2 透射和折射 89

9.4 射线和物体之间的交点 90

9.4.1 隐函数所表示的物体形状和射线之间的交点 91

9.4.2 依靠CSG表示的物体形状和射线之间的交点 91

练习题 92

第10章 颜色的表示 95

10.1 颜色的合成 95

10.2 三基色 96

10.3 表色系 97

10.3.1 CIE RGB表色系 98

10.3.2 CIE XYZ表色系 98

10.3.3 CMY表色系和CMYK表色系 99

10.3.4 芒塞尔表色系 100

10.4 颜色的指定 101

10.4.1 依靠RGB彩色模型的颜色指定 102

10.4.2 依靠颜色三种属性的颜色指定 103

10.5 彩色控制 103

练习题 104

第11章 数值再现 105

11.1 数值显像 105

11.2 数值数据 106

11.3 数值显像的框架 107

11.3.1 输入数值数据 108

11.3.2 曲面再现方法 108

11.3.3 数值再现方法 109

11.4 等值面化 109

11.5 数值再现 111

11.5.1 数值格子的分类 111

11.5.2 描影法(色荫) 113

11.5.3 数值射线浇铸法 113

练习题 114

12.1 动画的构造 115

第12章 动画与变形 115

12.2 关键帧法 116

12.3 动作的设定方法 117

12.3.1 使用函数生成动作 117

12.3.2 轮廓法 117

12.3.3 运动学 118

12.3.4 动力学 120

12.4 微粒子法 120

15.5.2 三维变形 121

12.5 变形 121

12.5.1 表面波法 121

12.6 动作输入法 123

12.6.1 动作捕捉 123

12.6.2 动作控制照相机 124

12.7 动作模糊 124

练习题 125

练习题简答 127

参考文献 145