计算机图形学基础PDF电子书下载

第1章 绪论 1

计算机图形学及其相关概念 1

计算机图形学的发展 2

计算机图形学学科的发展 2

图形硬件设备的发展 3

图形软件的发展 4

计算机图形学的应用 4

计算机辅助设计与制造 4

计算机辅助绘图 5

计算机辅助教学 5

办公自动化和电子出版技术 6

计算机艺术 6

在工业控制及交通方面的应用 6

在医疗卫生方面的应用 6

图形用户界面 7

计算机图形学研究动态 7

计算机动画 7

地理信息系统 9

人机交互 9

真实感图形显示 10

虚拟现实 11

科学计算可视化 13

并行图形处理 14

习题1 14

第2章 计算机图形系统及图形硬件 15

计算机图形系统概述 15

计算机图形系统的功能 15

计算机图形系统的结构 16

图形输入设备 19

键盘 19

鼠标器 19

光笔 19

触摸屏 20

操纵杆 21

跟踪球和空间球 21

数据手套 21

数字化仪 22

图像扫描仪 23

声频输入系统 23

视频输入系统 23

图形显示设备 23

阴极射线管 24

CRT图形显示器 29

平板显示器 32

三维观察设备 35

图形显示子系统 36

光栅扫描图形显示子系统的结构 36

绘制流水线 37

相关概念 39

图形硬拷贝设备 42

打印机 42

绘图仪 43

OpenGL图形软件包 43

OpenGL的主要功能 44

OpenGL的绘制流程 44

OpenGL的基本语法 45

一个完整的OpenGL程序 46

习题2 49

第3章 用户接口与交互式技术 50

用户接口设计 50

用户模型 50

显示屏幕的有效利用 50

反馈 51

一致性原则 52

减少记忆量 52

回退和出错处理 53

联机帮助 53

视觉效果设计 53

适应不同的用户 53

逻辑输入设备与输入处理 54

逻辑输入设备 54

输入模式 57

交互式绘图技术 58

基本交互式绘图技术 58

三维交互技术 60

OpenGL中橡皮筋技术的实现 62

基于鼠标的实现 62

基于键盘的实现 65

OpenGL中拾取操作的实现 66

OpenGL的菜单功能 70

习题3 71

第4章 图形的表示与数据结构 72

基本概念 72

基本图形元素 72

几何信息与拓扑信息 73

坐标系 74

实体的定义 76

正则集合运算 77

平面多面体与欧拉公式 79

三维形体的表示 80

多边形表面模型 81

扫描表示 84

构造实体几何法 85

空间位置枚举表示 87

八叉树 87

BSP树 89

OpenGL中的实体模型函数 89

非规则对象的表示 94

分形几何 94

形状语法 97

粒子系统 97

基于物理的建模 98

数据场的可视化 98

层次建模 99

段与层次建模 99

层次模型的实现 100

OpenGL中层次模型的实现 101

习题4 103

第5章 基本图形生成算法 104

直线的扫描转换 104

数值微分法 104

中点Bresenham算法 106

Bresenham算法 109

圆的扫描转换 110

八分法画圆 111

中点Bresenham画圆算法 111

椭圆的扫描转换 113

椭圆的特征 113

椭圆的中点Bresenham算法 114

多边形的扫描转换与区域填充 118

多边形的扫描转换 118

边缘填充算法 122

区域填充 124

其他相关的概念 128

字符处理 129

点阵字符 130

矢量字符 130

属性处理 131

线型和线宽 131

字符的属性 134

区域填充的属性 134

反走样 135

过取样 136

简单的区域取样 137

加权区域取样 138

在OpenGL中绘制图形 139

点的绘制 139

直线的绘制 140

多边形面的绘制 141

OpenGL中的字符函数 146

OpenGL中的反走样 146

习题5 149

第6章 二维变换及二维观察 151

基本概念 151

几何变换 151

齐次坐标 151

二维变换矩阵 152

基本几何变换 152

平移变换 152

比例变换 153

旋转变换 154

对称变换 154

错切变换 156

二维图形几何变换的计算 157

复合变换 158

二维复合平移变换 158

二维复合比例变换 159

二维复合旋转变换 159

其他二维复合变换 159

相对任一参考点的二维几何变换 160

相对于任意方向的二维几何变换 160

坐标系之间的变换 162

光栅变换 163

变换的性质 164

二维观察 165

基本概念 165

用户坐标系到观察坐标系的变换 167

窗口到视区的变换 167

裁剪 168

点的裁剪 169

直线段的裁剪 169

多边形的裁剪 176

其他裁剪 179

OpenGL中的二维观察变换 180

习题6 182

第7章 三维变换及三维观察 184

三维变换的基本概念 184

几何变换 184

三维齐次坐标变换矩阵 184

平面几何投影 185

三维几何变换 186

三维基本几何变换 186

三维复合变换 191

三维投影变换 195

正投影 195

斜投影 201

透视投影 202

一点透视 204

二点透视 205

三点透视 207

观察坐标系及观察空间 208

观察坐标系 208

观察空间 209

三维观察流程 212

用户坐标系到观察坐标系的变换 213

平行投影的规范化投影变换 214

透视投影的规范化投影变换 215

三维裁剪 218

关于规范化观察空间的裁剪 219

齐次坐标空间的裁剪 219

OpenGL中的变换 220

矩阵堆栈 220

模型视图变换 221

投影变换 223

实例 224

习题7 227

第8章 曲线与曲面 229

基本概念 229

曲线／曲面数学描述的发展 229

曲线／曲面的表示要求 230

曲线／曲面的表示 231

插值与逼近 232

连续性条件 232

样条描述 233

三次样条 234

自然三次样条 235

Hermite插值样条 235

Bezier曲线／曲面 237

Bezier曲线的定义 237

Bezier曲线的性质 239

Bezier曲线的生成 244

Bezier曲面 244

B样条曲线／曲面 246

B样条曲线 246

B样条曲线的性质 251

B样条曲面 253

有理样条曲线／曲面 254

NURBS曲线／曲面的定义 254

有理基函数的性质 256

NURBS曲线／曲面的特点 256

曲线／曲面的转换和计算 257

样条曲线／曲面的转换 257

样条曲线／曲面的离散生成 258

OpenGL生成曲线／曲面 261

Bezier曲线／曲面函数 261

GLU中的B样条曲线／曲面函数 264

习题8 271

第9章 消隐 272

深度缓存器算法 272

区间扫描线算法 274

深度排序算法 276

区域细分算法 278

光线投射算法 279

BSP树 280

多边形区域排序算法 281

OpenGL中的消隐处理 282

习题9 287

第10章 真实感图形绘制 288

简单光照模型 288

环境光 288

漫反射光 289

镜面反射光 290

光强衰减 292

颜色 292

基于简单光照模型的多边形绘制 294

恒定光强的多边形绘制 294

Gouraud明暗处理 295

Phong明暗处理 296

透明处理 297

产生阴影 299

模拟景物表面细节 299

用多边形模拟表面细节 299

纹理的定义和映射 300

凹凸映射 301

整体光照模型与光线追踪 302

整体光照模型 302

Whitted光照模型 302

光线跟踪算法 303

光线跟踪反走样 305

OpenGL中的光照与表面绘制函数 306

OpenGL点光源 306

OpenGL全局光照 307

OpenGL表面材质 308

OpenGL透明处理 309

OpenGL表面绘制 310

实例 310

OpenGL中的纹理映射 312

习题10 314

参考文献 316