计算机图形学PDF电子书下载

序 1

前言 1

第1章　绪论 1

1.1 计算机图形学的研究内容 1

目录 1

1.2　计算机图形学与图像处理 2

1.3　计算机图形学的发展 3

1.4　计算机图形学的应用领域 4

习题一 5

2.1.1 图形系统的功能 6

第2章　图形系统 6

2.1 图形系统的组成 6

2.1.2　图形系统的分类 7

2.2　图形硬件设备 8

2.2.1 图形显示设备 8

2.2.2　图形绘制设备 18

2.2.3　图形输入设备 23

2.3　图形软件系统 27

2.3.1 图形软件的层次 27

2.3.2　图形软件标准 28

2.3.3　OpenGL简介 30

习题二 36

第3章　基本图形生成算法 38

3.1 生成直线的常用算法 38

3.1.1　DDA画线算法 39

3.1.2　中点画线算法 40

3.1.3　Bresenham画线算法 42

3.1.4　直线属性 46

3.2　生成圆弧的常用算法 47

3.2.2　中点画圆算法 48

3.2.1 圆的特性 48

3.2.3　Bresenham画圆算法 50

3.3 区域填充 52

3.3.1 区域的表示和类型 52

3.3.2　扫描线多边形填充算法 54

3.3.3　边填充算法 61

3.3.4　种子填充算法 63

3.3.5　圆域的填充 66

3.3.6　区域填充属性 66

3.4　字符 66

3.4.1　字符存储与显示 67

3.4.2　字符属性 69

3.5　裁剪 70

3.5.1 点的裁剪 71

3.5.2　直线裁剪 71

3.5.3　多边形裁剪 78

3.5.4 曲线裁剪 83

3.5.5　字符裁剪 83

3.5.6　三维图形的裁剪 84

3.6　反走样 85

3.6.1　光栅图形的走样现象 85

3.6.2　常用反走样技术 86

习题三 89

第4章　图形变换 90

4.1　二维图形几何变换 90

4.1.1 齐次坐标 90

4.1.2　二维图形的基本变换 91

4.1.3　复合变换 97

4.2　三维图形几何变换 103

4.2.1　三维图形的基本变换 104

4.2.2　复合变换 111

4.3.1　投影变换的基本概念 113

4.3　投影变换 113

4.3.2　平行投影 114

4.3.3　透视投影 119

4.4　坐标系统及其变换 122

4.4.1　坐标系统 122

4.4.2　模型变换 123

4.4.3　观察变换 123

4.4.4　窗口-视区变换 126

习题四 128

5.1.1 曲线和曲面的表不方法 130

5.1 参数表示曲线和曲面的基础知识 130

第5章 曲线和曲面 130

5.1.2　位置矢量、切矢量、法矢量、曲率与挠率 131

5.1.3　样条表示 133

5.2　Hermite曲线 134

5.2.1　n次参数多项式曲线 134

5.2.2　三次Hermite曲线的定义 135

5.2.3　三次Hermite曲线的矩阵表示 136

5.2.4　三次Hermite曲线的算法 138

5.3　Bezier曲线 138

5.3.1　Bezier曲线的定义 139

5.3.2　Bernstein基函数的性质 140

5.3.3　Bezier曲线的性质 142

5.3.4　Bezier曲线的生成 144

5.4　B样条曲线 151

5.4.1　B样条曲线的定义 151

5.4.2　B样条曲线的表示及性质 152

5.4.3　B样条曲线的生成 156

5.5　Coons曲面 159

5.5.1　参数曲面的基本概念 160

5.5.2　Coons曲面的定义 160

5.5.3　Coons曲面的拼合 161

5.6　Bezier曲面 162

5.6.1　Bezier曲面的定义及性质 162

5.6.2　Bezier曲面的生成 163

5.7　B样条曲面 168

5.7.1　B样条曲面的定义 168

5.7.2　B样条曲面的生成 169

习题五 174

第6章　几何造型 175

6.1　简单几何形体 175

6.1.1　几何元素的定义 175

6.1.2　平面立体的拓扑关系 176

6.2　形体的常用模型 177

6.2.1　线框模型 177

6.2.2　表面模型 177

6.2.3　实体模型 177

6.3　形体的常用表示方法 178

6.3.1　分解表示 178

6.3.2　构造表示 179

6.3.3　边界表示 180

习题六 184

7.1.1　消隐的定义 185

7.1　基本概念 185

第7章　消隐 185

7.1.2　消隐的分类 186

7.1.3　消隐算法的基本原则 187

7.2　画家算法 188

7.2.1　算法的基本思想 188

7.2.2　深度优先级表的建立 188

7.3　Z缓冲区（Z-Buffer）算法 189

7.3.1　算法的基本思想 189

7.3.2　算法的描述 190

7.4.1　算法的基本思想 191

7.3.3　算法的改进 191

7.4　扫描线Z缓冲区算法 191

7.4.2　算法的描述 192

7.5　光线追踪算法 193

7.5.1　算法的基本思想 193

7.5.2　算法的描述 194

习题七 194

第8章　真实图形 195

8.1　光照模型 195

8.1.1　基本光学原理 195

8.1.3　漫反射光 196

8.1.2　环境光 196

8.1.4　镜面反射光和冯（Phong）反射模型 197

8.2　明暗处理 198

8.2.1　双线性光强插值（Gouraud明暗处理） 199

8.2.2　双线性法向插值（Phong明暗处理） 200

8.3　纹理 201

8.3.1　概述 201

8.3.2　二维纹理域的映射 202

8.3.3　三维纹理域的映射 203

8.4　光线跟踪 204

8.3.4　几何纹理 204

8.4.1　基本光线跟踪算法 205

8.4.2　光线与物体的求交 207

8.4.3　光线跟踪算法的加速 210

习题八 211

附录 212

附录A　图形变换的数学基础 212

一、矢量的定义及运算 212

二、矩阵的定义及运算 213

模拟试题一 215

附录B　模拟试题 215

三、线性方程组的求解 215

模拟试题二 219

模拟试题三 222

模拟试题一参考答案 225

模拟试题二参考答案 228

模拟试题三参考答案 231

附录C　课程实验指导 234

一、课程实验方案 234

二、课程实验解决方案 238

参考文献 261