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目录 1

第1章 绪论 1

1.1 计算机图形学的发展历史 1

1.1.1 起源 1

1.1.2 计算机图形学硬件设备的发展 2

1.1.3 计算机图形学算法研究的发展 3

1.2 计算机图形学的研究内容 5

1.3 计算机图形学的应用领域 5

习题 7

2.1.1 计算机图形外部设备 8

2.1 计算机图形系统概述 8

第2章 计算机图形系统 8

2.1.2 计算机图形软件 10

2.1.3 图形标准 14

2.2 Windows操作系统下图形程序开发方法介绍 16

2.2.1 Windows应用程序执行模式 16

2.2.2 基本的Windows应用程序 17

2.2.3 Windows图形环境介绍 18

2.2.4 Windows图形程序开发方法 20

2.3 OpenGL介绍 21

2.3.1 OpenGL的背景情况 21

2.3.2 OpenGL的主要功能 21

2.3.3 OpenGL的绘制流程和原理 22

2.3.4 使用Visual C++开发OpenGL绘图程序的基本方法 23

2.3.5 OpenGL的缓冲区 26

习题 28

第3章 基本光栅图形生成技术 29

3.1 光栅图形学概述 29

3.2 线的生成算法 29

3.2.1 直线的生成算法 29

3.2.2 圆弧的生成算法 34

3.3 区域的填充 39

3.3.1 扫描线算法 39

3.3.2 种子填充算法 43

3.4 文字的生成 47

3.3.3 区域图案填充算法 47

3.4.1 点阵字符 48

3.4.2 矢量字符 48

3.5 用Visual C++生成基本图形 49

3.5.1 图形设备接口 49

3.5.2 Visual C++绘图方法 50

3.6 用OpenGL生成基本图形 61

3.6.1 用OpenGL生成点 62

3.6.2 用OpenGL生成直线 62

3.6.3 用OpenGL生成区域图形 64

3.6.4 用OpenGL生成字符 70

3.6.5 OpenGL的颜色缓冲区 73

习题 75

第4章 图形变换 76

4.1 几何变换 76

4.1.1 几何变换的概念和作用 76

4.1.2 基本几何变换 76

4.1.3 组合几何变换与齐次坐标 79

4.2 坐标变换 84

4.2.1 坐标变换的概念与作用 84

4.2.2 基本坐标变换方法 84

4.2.3 齐次坐标下的坐标变换方法 85

4.3 几何变换与坐标变换的关系 86

4.4 显示变换 88

4.4.1 如何将图形显示到窗口中 88

4.4.2 窗口到视区的变换 88

4.4.3 透视投影变换 89

4.4.4 平行投影变换 91

4.4.5 视坐标系与视变换 92

4.4.6 窗口到三维空间的变换 93

4.5 裁剪 95

4.5.1 裁剪的概念与作用 95

4.5.2 线段的裁剪 98

4.5.3 多边形裁剪 102

4.6.1 OpenGL中与变换有关的数据结构 105

4.6 OpenGL坐标变换机制 105

4.6.2 OpenGL中的ModelView变换机制 106

4.6.3 OpenGL中的Model变换使用方法 107

4.6.4 OpenGL中的View变换使用方法 107

4.6.5 OpenGL的投影 108

4.6.6 OpenGL的深度缓冲区 109

4.6.7 OpenGL中的反变换 110

习题 111

5.1.1 窗口 112

5.1.2 事件驱动模式 112

5.1 窗口系统、事件驱动模式 112

第5章 交互绘图技术 112

5.1.3 Windows下基于消息的事件驱动编程 113

5.1.4 MFC中的事件驱动编程 114

5.1.5 状态与事件结合程序控制模式 115

5.2 交互式的显示控制技术 120

5.2.1 场景充满窗口（FitWindow）的控制方法 120

5.2.2 旋转操作的交互控制方法 121

5.2.3 平移操作的交互控制方法 123

5.2.4 缩放操作的交互控制方法 124

5.3 交互式的图形生成技术 125

5.3.1 交互式绘图概述 125

5.3.2 坐标的输入技术 126

5.3.3 橡皮筋技术 126

5.4 交互式的图形编辑技术 127

5.4.1 交互式图形编辑的基本方法 128

5.4.2 图形元素拾取技术 128

5.5 OpenGL对图形交互的支持 131

5.5.1 用OpenGL的反向坐标变换实现三维坐标输入 131

5.5.2 用OpenGL缓冲区技术实现橡皮筋功能 133

5.5.3 OpenGL 中的选择机制介绍 137

习题 139

第6章 真实感图形的生成技术 141

6.1 消隐技术 142

6.1.1 消隐技术的综合介绍 142

6.1.2 多面体隐藏线消除 143

6.1.3 Z缓冲器消隐算法 147

6.2 光照技术 148

6.2.1 简单光照模型 148

6.2.2 光线跟踪与辐射度方法介绍 153

6.3 物体表面细节的模拟 157

6.3.1 颜色纹理映射技术 157

6.3.2 几何纹理映射技术 161

6.3.3 环境映射技术 163

6.4 阴影的生成 163

6.4.1 影域多边形方法 164

6.4.2 Z缓冲方法 165

6.5 图形反走样技术 166

6.6 用OpenGL生成真实感图形 167

6.6.1 OpenGL的光照环境设置方法 170

6.6.2 OpenGL的物体材料特性的设置 172

6.6.3 OpenGL的纹理映射方法 173

习题 177

第7章 曲线与曲面 178

7.1 曲线曲面入门 179

7.1.1 曲线、曲面的表示形式 179

7.1.2 曲线曲面的光滑连接 181

7.2 三次样条曲线曲面 182

7.2.1 三次样条函数 182

7.2.2 三次样条曲线 187

7.3.1 Bézier曲线 188

7.2.3 三次样条曲面 188

7.3 Bézier曲线和曲面 188

7.3.2 Bézier曲面 190

7.4 B样条曲线和曲面 193

7.4.1 均匀B样条曲线 193

7.4.2 均匀B样条曲面 195

7.5 非均匀有理B样条曲线曲面 197

7.5.1 非均匀B样条曲线曲面 197

7.5.2 有理B样条曲线 202

7.5.3 非均匀有理B样条曲线曲面 203

7.6.1 用OpenGL生成NU RBS曲线 204

7.6 用OpenGL生成曲线和曲面 204

7.6.2 用OpenGL生成NURBS曲面 205

7.6.3 用OpenGL生成裁剪NURBS曲面 208

习题 210

第8章 几何建模 211

8.1 概述 211

8.2 体素构造表示法 212

8.2.1 基本体素 212

8.2.2 正则集合运算 212

8.2.3 物体的CSG树表示 214

8.3 边界表示法 214

8.3.1 物体的边界表示法 214

8.3.2 非流形结构的边界表示法 216

8.4 其他表示方法 218

8.4.1 扫描法 218

8.4.2 立方体网格模型 218

8.4.3 八叉树模型 219

8.4.4 四面体网格模型 220

8.5 几何建模方法的应用与发展 221

习题 221

第9章 计算机图形学相关的研究领域 222

9.1 计算机辅助设计与制造 222

9.1.1 概述 222

9.1.3 CAD/CAM技术的研究热点 223

9.1.2 CAD/CAM系统的组成与功能 223

9.1.4 应用实例 225

9.2 计算机动画 226

9.2.1 概述 226

9.2.2 分类 228

9.2.3 双缓存实现帧动画 230

9.3 可视化 230

9.3.1 可视化发展历程 230

9.3.2 可视化的研究内容 232

9.3.3 可视化方法 233

9.3.4 可视化应用 234

9.4.1 概论 237

9.4 虚拟现实 237

9.4.2 虚拟现实技术的原理与特征 238

9.4.3 虚拟现实系统的组成 238

9.4.4 仿真、多媒体与虚拟现实之间的关系 241

9.4.5 虚拟现实技术应用 243

9.5 逆向工程 244

9.5.1 概述 244

9.5.2 逆向工程的核心 245

9.5.3 逆向工程的应用 247

习题 250

参考文献 251