计算机图形学简明教程PDF电子书下载

第1章　概述 1

1.1　计算机图形学的概念与研究内容 1

1.1.1　图形的概念 1

1.1.2　计算机图形学的研究内容 2

1.2　计算机图形学的应用 2

第2章　计算机图形系统及硬件基础 5

2.1　概述 5

2.1.1　计算机系统中的图形设备 5

2.1.2　图形系统的基本功能 5

2.2.1　CRT显示器 7

2.2　图形显示设备 7

2.2.2　液晶显示器 16

2.2.3　等离子显示器 19

2.2.4　三种显示技术的比较 20

2.3　图形绘制设备 20

2.3.1　喷墨打印机 21

2.3.2　笔式绘图机 21

2.3.3　激光打印机 23

2.4　图形输入设备 24

2.4.1　键盘 24

2.4.2　鼠标 24

2.4.4　数字化仪 25

2.4.3　光笔 25

2.4.5　手写输入板 26

2.4.6　图形扫描仪 27

2.4.7　触摸屏 28

2.4.8　新的输入设备 28

习题 29

第3章　基本光栅图形算法 30

3.1　用Java语言绘图 30

3.1.1　用Java小程序绘图 30

3.1.2　用Java应用程序绘图 32

3.2.1　基本增量算法 34

3.2　直线的扫描转换 34

3.2.2　Bresenham算法 36

3.3　圆的扫描转换 38

3.3.1　正负法 38

3.3.2　Bresenham算法 40

3.3.3　圆的多边形迫近法 42

3.4　多边形的扫描转换 43

3.4.1　多边形的扫描转换 43

3.4.2　扫描线算法 43

3.4.3　边缘填充算法 47

3.4.4　边界标志算法 48

3.5.1　区域的表示和类型 51

3.5　区域填充 51

3.5.2　递归算法 53

3.5.3　扫描线种子填充算法 53

3.6　字符的生成 56

3.6.1　点阵式字符 56

3.6.2　轮廓式字符 57

3.7　光栅图形的反走样算法 57

3.7.1　光栅图形的走样现象 57

3.7.2　提高分辨率的反走样算法 58

3.7.3　区域采样的反走样算法 58

习题 60

3.7.4　加权区域采样的反走样算法 60

第4章　变换和裁剪 61

4.1　变换的数学基础 61

4.1.1　点和距离 61

4.1.2　矢量 61

4.1.3　矩阵 63

4.2　图形显示中的基本概念 65

4.3　几何变换 66

4.3.1　基本变换 67

4.3.2　齐次坐标与变换的矩阵表示 70

4.3.3　变换的模式 71

4.4.1 Sutherland-Cohen算法 73

4.4　裁剪 73

4.4.2　Cyrus-Beck算法和梁友栋-Barsky算法 76

4.4.3　多边形裁剪 80

4.4.4　字符裁剪 82

习题 82

第5章　三维空间的观察 84

5.1　投影 84

5.1.1　透视投影 85

5.1.2　平行投影 86

5.1.3　任意坐标系到观察坐标系中的变换 87

5.2　视见体到规范视见体的变换 90

5.2.1　平行投影视见体的规范化 91

5.2.2　透视投影视见体的规范化 93

5.3　用三维规范体裁剪 94

5.4　窗口到视口的变换 95

5.5　连续变换的处理 96

5.6　Java3D图形变换 97

5.6.1　Java3D中的图形变换 97

5.6.2　Java3D中的图形变换应用实例 98

习题 102

6.1　基本交互任务 103

第6章　人机交互绘图技术 103

6.2.1　几何约束 106

6.2　常见辅助交互技术 106

6.2.2　拖拽 107

6.2.3　在三视图上进行三维输入 108

6.3　人机交互输入模式 108

6.3.1 请求模式 109

6.3.2　样本模式 109

6.3.3　事件模式 109

6.3.4　输入方式的混合使用 110

6.4　人机交互新技术 110

6.4.2　新的交互技术 111

6.4.1　新的界面技术——多通道用户界面 111

6.5　人机交互的发展趋势 115

6.6　交互技术应用举例 116

习题 120

第7章　可见面的判定 121

7.1　可见面判断的有效技术 121

7.1.1　边界盒 122

7.1.2　后向面消除 123

7.1.3　投影规范化 124

7.2　区域细分算法 125

7.2.1　基于窗口的细分算法 126

7.2.2　基于多边形的细分算法 127

7.3　八叉树算法 128

7.4　z缓冲器算法和扫描线算法 129

7.5　深度排序算法 132

7.6　光线投射算法 134

习题 135

第8章　颜色和简单光照明模型 136

8.1　颜色 137

8.1.1　颜色的特性 137

8.1.2　颜色模型 138

8.2.1　光源与材质 143

8.2　简单光照明模型 143

8.2.2　简单光照明模型 144

8.3　光滑明暗处理技术 148

8.3.1　Gouraud明暗处理技术 149

8.3.2　Phong明暗处理技术 150

8.4　Java3D环境下的光照明模型 152

8.4.1　Java3D中的颜色设置及明暗模型 152

8.4.2　Java3D中的光源与材质 153

8.4.3　Java3D应用举例 155

习题 161

9.1.1　曲线的表示 162

第9章 曲线曲面的表示 162

9.1　曲线曲面的基础知识 162

9.1.2　参数曲线的多项式表示 164

9.1.3　参数曲线的位置矢量、切矢量、弧长、曲率和法矢量 166

9.1.4　参数曲面及其切平面和法矢量 168

9.1.5　参数连续性和几何连续性 168

9.2　Bézier曲线 170

9.2.1　Bézier曲线的定义 170

9.2.2　Bézier曲线的性质 171

9.2.3　Bézier曲线的几何作图 174

9.2.4　Bézier曲线的拼接 175

9.3　双三次Bézier曲面 176

9.3.1　双三次Bézier曲面的定义 176

9.3.2　双三次Bézier曲面的性质 176

9.3.3　双三次Bézier曲面的拼接 177

9.3.4　实例 178

9.4　B样条曲线曲面 179

9.4.1　B样条基函数的定义和性质 179

9.4.2　三次B样条曲线的定义和性质 181

9.4.3　三次均匀B样条曲线 183

9.4.4　三次B样条曲线的计算 185

9.4.5　实例 186

9.4.6　双三次B样条曲面的定义和性质 188

9.5　Coons曲面 188

9.5.1 双线性Coons曲面 188

9.5.2　双三次Coons曲面 189

9.5.3　实例 191

习题 192

第10章　三维几何造型 193

10.1　体素构造表示（CSG树表示） 193

10.1.1　正则集合 193

10.1.3　物体的CSG树表示 194

10.1.2　物体间的正则集合运算 194

10.2　边界表示法 196

10.2.1　物体的边界表示 196

10.2.2　Sweep运算 198

10.2.3　局部运算 200

10.2.4　集合运算 201

10.3　空间分割表示 204

10.3.1　单元分解表示（Cell Decomposition） 204

10.3.2　八叉树表示 205

习题 206

参考文献 207