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目录 1

第1章 绪论 1

1.1 计算机图形学的研究内容 1

1.2 计算机图形学发展的历史回顾 1

1.3 计算机图形学的应用及研究前沿 3

1.3.1 计算机辅助设计与制造 3

1.3.2 可视化 4

1.3.3 真实感图形实时绘制与自然景物仿真 5

1.3.4 计算机动画 6

1.3.5 用户接口 7

1.3.6 计算机艺术 8

1.4 图形设备 8

1.4.1 图形显示设备 8

3.5.2 双线性Coons曲面 9

1.4.2 图形处理器 13

1.4.3 图形输入设备 14

习题 16

第2章 光栅图形学 17

2.1 直线段的扫描转换算法 17

2.1.1 DDA法 17

2.1.2 中点画线法 18

2.1.3 Bresenham算法 20

2.2 圆弧的扫描转换算法 22

2.2.1 圆的特征 22

2.2.2 中点画圆法 22

2.3 多边形的扫描转换与区域填充 23

2.3.1 多边形的扫描转换 23

2.3.2 区域填充算法 27

2.4 字符 30

2.4.1 点阵字符 31

2.4.2 矢量字符 31

2.4.3 字符属性 31

2.5 裁剪 31

2.5.1 直线段裁剪 32

2.5.2 多边形裁剪 36

2.6.1 提高分辨率 39

2.5.3 字符裁剪 39

2.6 反走样 39

2.6.2 区域采样 40

2.6.3 加权区域采样 41

2.7 消隐 41

2.7.2 消除隐藏线 42

2.7.1 消隐的分类 42

2.7.3 消除隐藏面 44

习题 55

第3章 几何造型技术 56

3.1 参数曲线和曲面 56

3.1.1 曲线曲面的表示 56

3.1.2 曲线的基本概念 58

3.1.3 插值、拟合和光顺 60

3.1.4 参数化 61

3.1.5 参数曲线的代数和几何形式 62

3.1.6 连续性 63

3.1.7 参数曲面的基本概念 64

3.2.1 Bézier曲线的定义和性质 65

3.2 Bézier曲线与曲面 65

3.2.2 Bézier曲线的递推（de Casteljau）算法 68

3.2.3 Bézier曲线的拼接 69

3.2.4 Bézier曲线的升阶与降阶 70

3.2.5 Bézier曲面 71

3.2.6 三边Bézier曲面片 74

3.3 B样条曲线与曲面 77

3.3.1 B样条的递推定义和性质 77

3.3.2 B样条曲线的性质 79

3.3.3 de Boor算法 81

3.3.4 节点插入算法 82

3.3.5 B样条曲面 84

3.4 NURBS曲线与曲面 84

3.4.1 NURBS曲线的定义 85

3.4.2 齐次坐标表示 86

3.4.3 权因子的几何意义 86

3.4.4 圆锥曲线的NURBS表示 87

3.4.5 NURBS曲线的修改 87

3.4.6 非均匀有理B样条（NURBS）曲面 89

3.5 Coons曲面 89

3.5.1 基本概念 89

3.5.3 双三次Coons曲面 91

3.6 形体在计算机内的表示 93

3.6.1 引言 93

3.6.2 形体表示模型 95

3.6.3 形体的边界表示模型 100

3.7 求交分类 105

3.7.1 求交分类简介 105

3.7.2 求交分类策略 106

3.7.3 基本的求交算法 107

3.8.1 Parasolid系统 111

3.8 实体造型系统简介 111

3.8.2 ACIS系统 113

习题 115

第4章 真实感图形学 117

4.1 颜色视觉 117

4.1.1 基本概念 118

4.1.2 三色学说 119

4.1.3 CIE色度图 119

4.1.4 常用的颜色模型 121

4.2 简单光照明模型 124

4.2.1 相关知识 124

4.2.2 Phong光照明模型 125

4.2.3 增量式光照明模型 128

4.2.4 阴影的生成 130

4.3 局部光照明模型 131

4.3.1 理论基础 132

4.3.2 局部光照明模型 133

4.4 光透射模型 134

4.4.2 Whitted光透射模型 135

4.4.1 透明效果的简单模拟 135

4.4.3 Hall光透射模型 136

4.4.4 简单光反射透射模型 138

4.5 纹理及纹理映射 138

4.5.1 纹理概述 138

4.5.2 二维纹理域的映射 139

4.5.3 三维纹理域的映射 140

4.6.1 光线跟踪算法 141

4.5.4 几何纹理 141

4.6 整体光照明模型 141

4.6.2 辐射度方法 150

4.7 实时真实感图形学技术 157

4.7.1 层次细节显示和简化 158

4.7.2 基于图像的绘制技术 160

习题 162

5.1.1 Open GL概述 163

第5章 图形标准 163

5.1 Open GL 163

5.1.2 Open GL程序结构 165

5.1.3 基本几何元素 168

5.1.4 坐标变换 175

5.1.5 光照处理 182

5.2 VRML 188

5.2.1 VRML简介 188

5.2.2 线性变换 192

5.2.3 场景交互 199

5.2.4 VRML节点 202

5.2.5 VRML展望 206

习题 207

附录A 计算机图形学的数学基础 208

附录B 图形的几何变换 212

附录C 形体的投影变换 218

参考文献 222